板蓝根收获机挖掘装置设计与有限元分析.pdf

1 6 中国农机化学报2 0 2 3年D O I:1 0.1 3 7 3 3/j.j c a m.i s s n.2 0 9 55 5 5 3.2 0 2 3.0 9.0 0 3吴家安,李向军,高明宇,等.板蓝根收获机挖掘装置设计与有限元分析J.中国农机化学报,2 0 2 3,4 4(9):1 6-2 1W u J i a a n,L i X i a n g j u n,G a o M i n g y u,e t a l.D e s i g n a n d f i n i t e e l e m e n t a n a l y s i s o f m i n i n g d e v i c e o f R a d i x I s a t i d i s r o o t h a r v e s t e r J.J o u r n a l o f C h i n e s e A g r i c u l t u r a l M e c h a n i z a t i o n,2 0 2 3,4 4(9):1 6-2 1板蓝根收获机挖掘装置设计与有限元分析*吴家安,李向军,高明宇,常传义,刘恩宏(哈尔滨市农业科学院,哈尔滨市,1 5 0 0 2 9)摘要:针对现有板蓝根收获机具存在挖掘阻力大、挖掘铲面容易壅土等问题,在研究国内外块茎类作物收获机械的基础上,根据板蓝根的农艺要求、生物特点、收获时的土壤条件等,设计一种作业幅宽为1 3 0 c m、最大挖掘深度为4 0 c m、一次进地可完成板蓝根的挖掘、筛分、铺放等功能的专用两行板蓝根收获机具。运用动量定理、动能定理和几何关系对挖掘铲进行设计,计算得出挖掘铲的最佳入土角、铲面宽度b、铲面长度l等参数。利用S o l i d W o r k s软件中S i m u l a t i o n插件对挖掘铲进行有限元分析并优化。并进行试验验证,试验发现:最佳的入土角为2 0,铲宽b为1 3 2 8mm,铲长l为2 4 5mm;有限元分析表明通过在挖掘铲后方增加一道梁,将挖掘铲最大位移量从1mm减小到0.0 1mm,能有效减低失效风险。对整机进行田间试验,结果表明:挖掘铲壅土率低,未出现明显变形;在作业速度1.6 k m/h、挖掘深度4 0 c m的情况下,平均挖净率9 7.6%、损伤率2.4%。关键词:板蓝根收获机;挖掘装置;S i m u l a t i o n;有限元分析;收获机械中图分类号:S 2 2 5.7+9:S 5 6 7.2 1+9 文献标识码:A 文章编号:2 0 9 5 5 5 5 3(2 0 2 3)0 90 0 1 6 0 6收稿日期:2 0 2 2年3月1 8日 修回日期:2 0 2 2年5月1日*基金项目:吉林省教育厅科学发展技术项目(2 0 1 9 0 3 0 1 0 2 3 NY)第一作者:吴家安,男,1 9 8 3年生,安徽铜陵人,硕士,高级工程师;研究方向为农业机械化。E-m a i l:3 1 5 0 8 4 0 1 4q q.c o m通讯作者:刘恩宏,男,1 9 7 1年生,黑龙江哈尔滨人,高级工程师;研究方向为农业机械化。E-m a i l:3 5 8 1 7 3 2 6 1q q.c o mD e s i g n a n d f i n i t e e l e m e n t a n a l y s i s o f m i n i n g d e v i c e o f R a d i x I s a t i d i s r o o t h a r v e s t e rW u J i a a n,L i X i a n g j u n,G a o M i n g y u,C h a n g C h u a n y i,L i u E n h o n g(H a r b i n A c a d e m y o f A g r i c u l t u r a l S c i e n c e s,H a r b i n,1 5 0 0 2 9,C h i n a)A b s t r a c t:I n v i e w o f t h e p r o b l e m s o f l a r g e e x c a v a t i o n r e s i s t a n c e a n d e a s y s o i l b l o c k i n g o n t h e e x c a v a t i o n s h o v e l s u r f a c e o f t h e e x i s t i n g R a d i x I s a t i d i s h a r v e s t i n g m a c h i n e s a n d t o o l s,b a s e d o n t h e s t u d y o f t u b e r c r o p h a r v e s t i n g m a c h i n e s a t h o m e a n d a b r o a d,a n d a c c o r d i n g t o t h e a g r o n o m i c r e q u i r e m e n t s,b i o l o g i c a l c h a r a c t e r i s t i c s a n d s o i l c o n d i t i o n s a t t h e t i m e o f h a r v e s t i n g,a s p e c i a l t w o-l i n e R a d i x I s a t i d i s h a r v e s t i n g m a c h i n e w i t h a w o r k i n g w i d t h o f 1 3 0 c m a n d a m a x i m u m e x c a v a t i o n d e p t h o f 4 0 c m i s d e s i g n e d,w h i c h c a n c o m p l e t e t h e f u n c t i o n s o f e x c a v a t i o n,s c r e e n i n g a n d l a y i n g o f R a d i x I s a t i d i s i n o n e e n t r y.T h e w o r k i n g p r i n c i p l e o f t h e h a r v e s t e r i s d e s c r i b e d.T h e m o m e n t u m t h e o r e m,k i n e t i c e n e r g y t h e o r e m a n d g e o m e t r i c r e l a t i o n s h i p a r e u s e d t o d e s i g n a n d c a l c u l a t e t h e e x c a v a t i o n s h o v e l,a n d t h e b e s t p e n e t r a t i o n a n g l e o f t h e e x c a v a t i o n s h o v e l、s h o v e l f a c e w i d t h b、s h o v e l f a c e l e n g t h l a n d o t h e r p a r a m e t e r s a r e o b t a i n e d.T h e f i n i t e e l e m e n t a n a l y s i s a n d o p t i m i z a t i o n o f t h e e x c a v a t i o n s h o v e l a r e c a r r i e d o u t b y u s i n g t h e S i m u l a t i o n p l u g-i n i n S o l i d W o r k s s o f t w a r e.F i n a l l y,e x p e r i m e n t a l v e r i f i c a t i o n i s c a r r i e d o u t.T h e b e s t p e n e t r a t i o n a n g l e i s 2 0,t h e s h o v e l w i d t h b i s 13 2 8 mm,a n d t h e s h o v e l l e n g t h l i s 2 4 5 mm.T h e f i n i t e e l e m e n t a n a l y s i s s h o w s t h a t t h e f a i l u r e r i s k c a n b e e f f e c t i v e l y r e d u c e d b y a d d i n g a b e a m b e h i n d t h e s h o v e l a n d r e d u c i n g t h e m a x i m u m d i s p l a c e m e n t o f t h e s h o v e l f r o m 1 mm t o 0.0 1mm.T h e f i e l d t e s t o f t h e w h o l e m a c h i n e s h o w s t h a t t h e b a c k w a t e r r a t e o f e x c a v a t i o n s h o v e l i s l o w a n d t h e r e i s n o o b v i o u s d e f o r m a t i o n.W h e n t h e o p e r a t i o n s p e e d i s 1.6k m/h a n d t h e e x c a v a t i o n d e p t h i s 4 0 c m,t h e a v e r a g e e x c a v a t i o n r a t e i s 9 7.6%a n d t h e d a m a g e r a t e i s 2.4%.K e y w o r d s:R a d i x I s a t i d i s r o o t h a r v e s t e r;d i g g i n g s h o v e l;S i m u l a t i o n;f i n i t e e l e m e n t a n a l y s i s;h a r v e s t i n g m a c h i n e r y0 引言板蓝根有2 0多种医用化学成分,是清热解毒、抗菌消炎的传统中草药,药用价值较高;还含有多种抗病毒物质,对肝炎病毒、腮腺炎病毒、流行性感冒病毒等均有较强的抑制和灭杀效果12。2 0 1 9年1 2月以来新冠病第4 4卷 第9期2 0 2 3年9月中国农机化学报J o u r n a l o f C h i n e s e A g r i c u l t u r a l M e c h a n i z a t i o nV o l.4 4 N o.9S e p.2 0 2 3第9期吴家安 等:板蓝根收获机挖掘装置设计与有限元分析1 7 毒(2 0 1 9-n C o V)疫情爆发,中医、中药在控制疫情过程中发挥了巨大的作用,新型冠状病毒感染的肺炎诊疗方案(试行第1 7版)及各省推荐中医药治疗方案中,板蓝根对于新冠病毒都有明显的抑制效果3。目前,板蓝根的市场需求量以年递增在1 5%以上4。但是板蓝根机械化程度不高,收获过程中以人工为主,劳动强度大,作业效率低,在东北地区还存在收获不及时,使板蓝根受到霜冻影响,导致减产和经济损失。随着近年来劳动力流失严重,还存在人力成本剧增的问题。因此,板蓝根收获机的研制变成了亟待解决的问题。国内学者针对根茎类作物的收获已经有扎实的研究基础,崔中凯等5采用4 U-7 5 0牵引式甘薯收获机,对甘薯等块茎类作物的起收作业进行研究;刘潇等6基于振动式马铃薯挖掘机,通过增加振动装置来解决马铃薯起收过程中薯、土分离不彻底的问题;杨小平等7基于4 U 1 6 0 0型集堆式马铃薯挖掘机,采用阶梯式挖掘铲、二级升运链和集薯箱等创新方式有效提高了马铃薯收获的效率和筛净率;张兆国等8提出以自走式履带式底盘、全液压动力系统的方式起收三七作物。综上所述,目前我国已经研究的根茎类收获机械都是针对块茎类作物研制,其作物根茎直径一般处于41 0c m之间,质地较硬。板蓝根根茎直径23 c m,长2 03 0c m,体实,质略软,一般种植在沙壤土中9,与现有根茎类作物都有较大差异,所以针对目前缺少专用的板蓝根收获机械的问题,需要根据板蓝根生长特点做相应的设计。针对该问题,结合现有的根茎类挖掘装置结构特点,根据板蓝根的农艺特点,设计制造一种板蓝根收获机,重点对挖掘铲进行设计,并采用有限元分析法对其进行静力学分析,最后进行试验验证。1 整机结构及工作原理1.1 整机结构及技术参数板蓝根收获机整机结构如图1所示。图1 板蓝根收获机总体结构图F i g.1 G e n e r a l s t r u c t u r e d i a g r a m o f R a d i x I s a t i d i s r o o t h a r v e s t e r1.集药铺放装置 2.后驱动轮 3.限位地轮 4.大块土壤破碎装置5.升运分离装置 6.机架 7.变速箱 8.悬挂装置 9.挖掘装置板蓝根收获机主要由挖掘装置、悬挂装置、变速箱、机架、升运分离装置、大块土壤破碎装置、限位地轮、后驱动轮、集药铺放装置等构成。该机具主要设计参数如表1所示。表1 主要设计参数T a b.1 M a i n d e s i g n p a r a m e t e r s参数数值配套动力/k W5 1.4作业幅宽/c m1 3 0作业行数/行2作业速度/(ms-1)0.81.6作业效率/(h m2h-1)0.1 50.3挖净率/%9 5损伤率/%2.5挖掘深度/c m3 04 01.2 工作原理板蓝根收获机与拖拉机采用三点悬挂的方式挂接,挖掘与升运分离动力都由拖拉机提供。收获作业时,锯齿形挖掘铲在拖拉机牵引力的作用下切入垄下土壤深处,随着机具向前运动,土壤、板蓝根混合体(后称混合体)受挖掘铲反作用力推动沿挖掘铲表面向机具后上方位运动,挖掘铲后栅条在将混合体破碎的同时进行第一级土、药分离;随机具前进,混合体上升至升运分离装置,升运分离装置通过剧烈抖动将混合体破碎实现第二次土、药分离,并同时升运至机具后方;在升运过程中,有大块混合体通过撞击大块土壤破碎装置进一步破碎;最后大部分土壤通过升运链条间隙落入地上,板蓝根及少量剩余土壤则通过后驱动轮的离心力作用抛至集药铺放装置上,剩余土壤落至地上,板蓝根顺着集药栅条滑落至指定区域。2 挖掘装置设计2.1 挖掘装置结构及工作原理板蓝根收获机挖掘装置如图2所示,主要由挖掘铲、挂接板、碎土栅条、支撑管组成。图2 挖掘装置结构图F i g.2 S t r u c t u r e d i a g r a m o f e x c a v a t i o n d e v i c e1.支撑管 2.碎土栅条 3.挂接板 4.挖掘铲挖掘装置通过挂接板上的安装孔与机架的两侧侧板固定;作业时,在拖拉机牵引力作用下,挖掘铲深入垄下,土壤和板蓝根的混合体受挖掘铲反作用力推动沿挖掘铲向机具后上方位运动;挖掘铲后设计的碎土1 8 中国农机化学报2 0 2 3年栅条与挖掘铲存在一定角度,增强挖掘铲装置的碎土功能,在将混合体破碎的同时进行第一级土、药分离。2.2 挖掘铲的主要结构尺寸挖掘铲是挖掘装置的核心,挖掘铲既要减小入土阻力,又要保证一定的碎土能力,同时还要使土壤、板蓝根 混 合 体 能 顺 利 输 送 到 后 面 的 升 运 分 离 装 置上1 01 4。因此,挖掘铲在后方增加了碎土栅条,其与挖掘铲构成了一个“v”型曲面,兼顾了入土和碎土性能,如图2所示。挖掘铲的参数主要有挖掘铲宽度b、挖掘铲面入土角及铲面长度l。1)挖掘铲宽度b。该机具作业行数为2行,幅宽为13 0 0mm,因此挖掘宽度设定在13 0 0mm,为解决考虑到两侧侧板的入土问题,铲面两侧伸出部分将侧板包住,因此总宽为13 2 8mm。2)入土角。挖掘铲面土壤、板蓝根混合体的受力分析如图3所示。图3 挖掘铲面土壤、板蓝根混合体受力分析简图F i g.3 S t r e s s a n a l y s i s d i a g r a m o f s o i l a n d R a d i x I s a t i d i s m i x t u r e o n e x c a v a t i o n s h o v e l s u r f a c e入土角的大小直接影响挖掘铲的入土能力、碎土能力、挖掘阻力的大小及土壤和板蓝根的混合体提升的高度。根据混合体移动条件导出入土角的许可公式如式(1)所示。Pc o s-F-Gs i n0N-Gc o s-Ps i n=0F=N (1)式中:P 混合体沿铲面移动所需要的力,即铲面对土壤、板蓝根混合体的反作用力,N;G 铲面混合体的重力,N;N 铲面对混合体的支持力,N;F 铲面对混合体的摩擦力,N;混合体与铲面的摩擦系数,=0.5 7 70.7 2 11 5。计算可得a r c t a nP-GG+P(2)由式(1)可知:入土角小,挖掘阻力小、入土效果好,反 之 则 挖 掘 阻 力 大、破 碎 效 果 好、易 壅 土。由式(2)可知:入土角的最大许可值为a r c t a nP-GG+P。若角度大于许可值则会出现壅土现象。通过参考以往各种根茎类挖掘机的入土角和课题组成员的多次试验,确定了入土角的范围在1 8 2 3 之间,该机挖掘铲的入土角选定为=2 0。为提升挖掘铲的入土性能,在牵引力不变的情况下将挖掘铲设计成锯齿形状,由多个三角形等距排列,减小了受力面积,增大挖掘铲入土压强,能有效提升入土性能。3)铲面长度l。合适的铲面长度可以在低功耗的前提下实现土壤的破碎,有利于板蓝根根系脱土1 6。运动分析如图4所示。图4 挖掘铲面土壤混合体运动分析简图F i g.4 A n a l y s i s s k e t c h o f s o i l m i x t u r e m o v e m e n t o n e x c a v a t i o n s h o v e l由图3、图4可知,土壤混合体在初始阶段合速度为v0,其分速度vc为机车行走速度,vb为土壤混合体沿铲面方向位移速度,当土壤混合体抬升至铲面顶端时,合速度v 为0,此过程中动能转化为重力势能和摩擦力做功,因此可得出式(3)。-F l-G h=12m v 2-12m v02(3)式中:H 铲顶高,mm;v0 土壤混合体初速度,m/s;v 土壤混合体结束速度,m/s。由图(4)可知v0=vct a n(4)式中:vc 机车行走速度,取0.8 1.6m/s。综合式(1)、式(3)、式(4)可知l=vct a n22g(c o s+s i n)+h(c o t+1)c o s+s i n(5)由式(5)计算得出l4 2 0mm,综合实际作业情况,选取2 4 5mm,加碎土栅条长3 4 3mm。3 基于S o l i d W o r k s的挖掘铲有限元分析板蓝根挖掘铲是该机具的核心工作部件,挖掘铲的好坏直接关系到板蓝根收获机的挖掘效果、作业效率。挖掘铲在作业过程中受土壤混合体的反作用力较大,容易造成变形,从而影响作业效果。因此本文采用S o l i d W o r k s中的S i m u l a t i o n插件对挖掘装置进行有限元分析,以此检测挖掘铲的设计与材料选择是否合理,并在此基础上作出对应的优化。第9期吴家安 等:板蓝根收获机挖掘装置设计与有限元分析1 9 3.1 构建模型按前文设计,利用S o l i d W o r k s软件建模得到模型如图5所示,考虑到挖掘铲受阻力大、摩擦严重的情况,在此选择耐磨性和抗拉强度高的材质6 5M n,质量密度7.8 2 1 03k g/m3,弹性模量1 9 7G P a,泊松比0.2 8 2,抗剪模量7 9G P a,抗拉强度9 8 0M P a,屈服强度4 3 0M P a。图5 挖掘铲模型图F i g.5 M o d e l d r a w i n g o f e x c a v a t i o n s h o v e l3.2 施加约束及载荷处理1)在挖掘铲安装孔施加固定约束,网格模型如图6所示。图6 挖掘铲网格模型F i g.6 E x c a v a t i o n s h o v e l m e s h m o d e l2)挖掘铲作业过程中,主要受机具牵引力、铲面上土壤混合体正压力、土壤混合体与铲面摩擦力、因土壤混合体粘性而产生的附着力作用。由于该机具采用固定式挖掘铲,挖掘铲与机架属于刚性连接,因此在作业过程中机具振动产生的载荷与土壤剪切力都很小,可以忽略。挖掘铲受力简图如图7所示。图7 挖掘铲受力分析简图F i g.7 S t r e s s a n a l y s i s d i a g r a m o f e x c a v a t i o n s h o v e l由图7可知,挖掘铲理想状态下均速前进的函数关系W=N0s i n+1N0c o s+CaF0c o s(6)式中:W 机具牵引力,N;N0 铲面上土壤混合体正压力,N;1 土壤与挖掘铲摩擦因数;Ca 土壤与金属的附着力因数;F0 铲面面积,mm2。铲面上土壤混合体正压力N0与其运动具体情况相关,根据相关研究1 41 6,式(6)可以变形为式(7)。W=Gz+C F1+Bz(s i n+c o s)+CaF0z(s i n+1c o s)Z=c o s-1s i ns i na+1c o s+c o s-s i ns i n+c o sB=gb d v02s i n(+)2=t a n=12(9 0 -)(7)式中:B 土壤加速力,N;土壤密度,k g/m3;g 重力加速度,m/s2;d 挖掘深度,mm;C 土壤内聚力,N/c m2;F1 土壤剪切面积,m2;2 土壤内摩擦因数;土壤前失效面倾角,();土壤内摩擦角,()。为能保证挖掘铲不失效,安全工作。在挖掘机极限工作的条件下进行分析,即挖掘深度最大的黏重土壤条件下分析。在挖掘深度为理论最深的黏重土壤条件下:d为4 0 0mm,为1 4 0 0k g/m3;查阅资料7 显示C为0.5,为1 8,Ca为5;再代入前文计算的铲面参数,计算可知W2 4 0 0N。将载荷均匀分布于铲面,如图6所示。3.3 划分网格采取三角形对挖掘铲进行网格划分,单元格尺寸为5mm,公差为0.2 5mm,如图6所示。3.4 结果分析1)应力分析。由应力云图(图8)可知:挖掘铲受最大应力在值为7.1 0 61 07N/m2,位于挖掘铲与挂接板结合的后面根部;最小值为4.9 8 91 02N/m2,位于挂 接 板 顶 端 前 面。挖 掘 铲 许 用 应 力 为4.31 08N/m2,许用应力为最大应力6倍,最大应力远小于屈服极限,因此符合要求。2)弹性应变。由应变云图(图9)可知:挖掘铲最大应变为2.1 3 51 0-4,位于挖掘铲与挂接板结合的后面根部,与最大应力重合,最小值为3.0 1 21 0-9,位于铲面中间的铲尖位置。应变值极小,不影响挖掘铲的整体结构。3)位移分析。合位移是挖掘装置在挖掘作业中在外力作用下的位移情况。由位移云图(图1 0)可知:挖掘2 0 中国农机化学报2 0 2 3年铲最大位移为铲面中间的铲尖位置,位移量为1.0 6 2mm,最小位移为安装孔自下而上第二个孔的位置,位移量极小可忽略不计。为防止作业中长时间变形造成的结构性损伤,在挖掘铲后方焊接加强筋,重新计算得出图1 1,结果为最大位移位置不变,位移量为0.0 1mm。相比整机尺寸该位移量很小,可以忽略不计。图8 挖掘铲应力云图F i g.8 S t r e s s c l o u d m a p o f e x c a v a t i o n s h o v e l图9 挖掘铲应变云图F i g.9 S t r a i n c l o u d m a p o f e x c a v a t i o n s h o v e l图1 0 挖掘铲位移云图F i g.1 0 C l o u d i m a g e o f e x c a v a t i o n s h o v e l d i s p l a c e m e n t图1 1 优化后挖掘铲位移云图F i g.1 1 N e p h o g r a m o f o p t i m i z e d s h o v e l d i s p l a c e m e n t综上所述,挖掘铲在不加强的前提下能满足应力、应变要求,不过最大位移量较大,长时间作业有失效的风险,在挖掘铲后方增加一道梁,位移量从1mm减小到0.0 1mm,能有效减低失效风险。4 田间试验与分析4.1 试验条件与试验方法为了测试板蓝根收获机的性能,验证作业效果是否能达到设计指标;2 0 2 0年1 0月1 5日于黑龙江省海林市山市镇进行了验证试验。测试前检测条件如表2所示。表2 机具测试条件T a b.2 T e s t c o n d i t i o n s o f m a c h i n e项目测定值作物板蓝根配套拖拉机东方红9 0 4土壤类型黑黏土土壤坚实度/k P a8 1 2土壤含水率/%1 7.6垄距/c m6 5 参照相关的国家行业标准NY/T 6 4 82 0 0 2马铃薯收获机质量评价技术规范 规定的试验方法,考虑本文是针对板蓝根收获机挖掘装置的设计与有限元分析,本文决定在作业速度、挖掘深度为设计最大值的情况下,对挖净率与损伤率进行测试,进而分析该机型挖掘装置是否能够经受耐久性生产考核。4.2 试验结果分析机具测试时固定作业速度为1.6k m/h、挖掘深度为4 0 c m,测量挖净率、损伤率,结果如表3所示。并与NY/T 6 4 82 0 0 2马铃薯收获机质量评价技术规范对比,发现挖净率、损伤率均优于国家相关行业标准。T1=M1M1 0 0%(8)T2=M2+M3+M4M1 0 0%(9)式中:M 板 蓝 根 总 量,M=M1+M2+M3+M4,k g;M1 挖掘出可被发现的板蓝根总量,k g;M2 被挖 出 但 埋 在 土 壤 内 的 板 蓝 根 总量,k g;M3 漏挖的板蓝根总量,k g;M4 受伤板蓝根总量,k g;T1 挖净率,%;T2 损伤率,%。机具从2 0 2 0年1 0月3日开始在海林地区作业,直至收获季节结束,除降水造成土壤黏度太大不适合作业以外均在作业。共作业5h m2,未发现挖掘铲结构性变形,可见经有限元分析优化的挖掘铲是能够经受耐久性生产考核。第9期吴家安 等:板蓝根收获机挖掘装置设计与有限元分析2 1 表3 试验结果T a b.3 T e s t r e s u l t s项目M1/k gM2/k gM3/k gM4/k g M/k g挖净率/%损伤率/%11 0 7.810.70.51 1 09 8229 7.80.90.81.11 0 0.69 7.22.831 0 7.31.20.811 1 0.39 7.62.449 5.90.90.60.69 8.09 7.32.751 0 3.11.10.60.51 0 5.39 7.92.1平均值1 0 2.610.70.7 41 0 4.89 7.62.4参考标准9 555 结论1)针对现有板蓝根收获机具存在挖掘阻力大、挖掘铲面容易壅土的问题,设计了一种板蓝根收获机,该机具一次 进地可完成 板蓝根的 挖掘、筛分、铺 放 等功能。2)运用动量定理、动能定理和几何关系对挖掘铲进行设计计算,得出挖掘铲的最佳入土角为2 0、铲面宽度b为13 2 8mm、铲面长度l为2 4 5mm。3)利用S o l i d W o r k s的S i m u l a t i o n插件对挖掘铲进行有限元分析并优化。通过在挖掘铲后方增加一道梁,将挖掘铲最大位移量从1mm减小到0.0 1mm,能有效减低失效风险。4)通过田间试验证明了该机具挖掘铲壅土率低,未出现明显变形;在作业速度为1.6k m/h、挖掘深度为4 0c m的情况下,平均挖净率为9 7.6%、损伤率为2.4%。单台机具作业一个季度,共作业5h m2。作业性能良好,且能经受耐久性试验。参 考 文 献1 姜燕飞.板蓝根收获机械发展现状与对策J.农村牧区机械化,2 0 1 4(3):3 4-3 5.2 刘 云 海,吴 晓 云,方 建 国,等.板 蓝 根 化 学 成 分 研 究()J.医药导报,2 0 0 3(9):5 9 1-5 9 4.3 秦英.对板蓝根播种机的研发分析J.农业技术与装备,2 0 2 0(1 2):3 6-3 7.4 姚攀.大庆地区不同播期对板蓝根生长发育及产量的影响D.大庆:黑龙江八一农垦大学,2 0 1 8.5 崔中凯,张华,周进,等.4 U-7 5 0牵引式甘薯收获机设计与试验J.中国农机化学报,2 0 2 0,4 1(5):1-5,2 5.C u i Z h o n g k a i,Z h a n g H u a,Z h o u J i n,e t a l.D e s i g n a n d t e s t o f 4 U-7 5 0 t r a i l i n g t y p e s w e e t p o t a t o h a r v e s t e r J.J o u r n a l o f C h i n e s e A g r i c u l t u r a l M e c h a n i z a t i o n,2 0 2 0,4 1(5):1-5,2 5.6 刘潇,何彬涛,段爱国,等.振动式马铃薯挖掘装置关键部件设计J.中国农机化学报,2 0 2 0,4 1(3):6-1 2.L i u X i a o,H e B i n t a o,D u a n A i g u o,e t a l.D e s i g n o f k e y c o m p o n e n t s o f v i b r a t i n g p o t a t o e x c a v a t o r J.J o u r n a l o f C h i n e s e A g r i c u l t u r a l M e c h a n i z a t i o n,2 0 2 0,4 1(3):6-1 2.7 杨小平,魏宏安,赵武云,等.4 U 1 6 0 0型集堆式马铃薯挖掘机设 计 与 试 验 J.农 业 机 械 学 报,2 0 2 0,5 1(6):8 3-9 2.Y a n g X i a o p i n g,W e i H o n g a n,Z h a o W u y u n,e t a l.D e s i g n a n d e x p e r i m e n t o f 4 U-1 6 0 0 s e t o f p i l e t y p e p o t a t o d i g g e r J.T r a n s a c t i o n s o f t h e C h i n e s e S o c i e t y f o r A g r i c u l t u r a l M a c h i n e r y,2 0 2 0,5 1(6):8 3-9 2.8 张兆国,王一驰,李汉青,等.液压控制履带自走式温室三七收获机设计与试验J.农业机械学报,2 0 2 1,5 2(6):1 2 7-1 3 5,1 5 8.Z h a n g Z h a o g u o,W a n g Y i c h i,L i H a n q i n g,e t a l.D e s i g n a n d t e s t o f h y d r a u l i c c o n t r o l t r a c k e d s e l f-p r o p e l l e d g r e e n h o u s e P a n a x N o t o g i n s e n g h a r v e s t e r J.T r a n s a c t i o n s o f t h e C h i n e s e S o c i e t y f o r A g r i c u l t u r a l M a c h i n e r y,2 0 2 1,5 2(6):1 2 7-1 3 5,1 5 8.9 国家药典委员会.中华人民共和国药典M.北京:中国医药科技出版社,2 0 1 0.1 0 李彦晶,魏宏安,孙广辉,等.4 U F D-1 4 0 0型马铃薯联合收获机挖掘铲的 参 数优 化J.甘 肃 农业 大学 学 报,2 0 1 1,4 6(5):1 3 2-1 3 6.1 1 贾晶霞,刘汉武,郝新明,等.马铃薯收获机挖掘铲有限元静力学分析J.农业机械学报,2 0 0 6(9):8 6-8 8.J i a J i n g x i a,L i u H a n w u,H a o X i n m i n g,e t a l.F i n i t e e l e m e n t a n a l y s i s f o r b l a d e o f p o t a t o h a r v e s t e r J.T r a n s a c t i o n s o f t h e C h i n e s e S o c i e t y f o r A g r i c u l t u r a l M a c h i n e r y,2 0 0 6(9):8 6-8 8.1 2 贾晶霞.马铃薯收获机关键部件设计与试验研究D.北京:中国农业大学,2 0 0 6.1 3 刘俊峰,杨欣,马跃进,等.4 U-1 A 型马铃薯收获机的设计J.农业机械学报,2 0 0 4,3 5(3):1 8 1-1 8 6.1 4 吉尔WR,范德伯奇G E.耕作和牵引土壤动力学M.北京:中国农业出版社,1 9 8 3.1 5 I t o M,S a k a i K,H a t a S,e t a l.D a m a g e t o t h e s u r f a c e o f p o t a t o e s f r o m c o l l i s i o n J.T r a n s a c t i o n s o f t h e A S A E,1 9 9 4,3 7(5):1 4 3 1-1 4 3 7.1 6 贾晶霞.马铃薯挖掘铲参数优化与性能分析D.保定:河北农业大学,2 0 0 3.