免耕播种机地轮滑移现象的研究

发布时间：2022-10-05 10:02 热度：

　　摘要

　　本文通过对免耕播种机地轮作业时的受力情况进行分析,设计了可对滑移率进行测量的地轮装置，得出土壤性能和地轮的结构参数如轮宽、垂直载荷、抓地板高度等是影响地轮滑移的主要因素。

　　关键词：免耕播种机;地轮滑移;测试系统;橡胶轮

　　根据研究目的,确定了地轮滑移率的测试方法。对铁地轮的滑移率进行了实验研究,通过平时试验积累的经验,得到橡胶地轮滑移的均值和方差都比铁轮小，播种质量好。

　　一、免耕播种机地轮理论行驶距离的测量

　　地轮理论行驶距离的测量方法是:在地轮轴上安装一个光栅传感器，在地轮转动一周时，会产生很多的脉冲信号。通过对这些脉冲信号在一定范围内记数，便可求出理论行驶的距离。光栅传感器是光一机一电相结合的传感器，它运用光学和机械方法形成明暗相间的莫尔条纹，用光电元件将光强的变化转换成电信号。光栅传感器由照明系统，计量光栅、透镜、光电接受元件组成。具有如下优点:(l)精度高。(2)可实现动态测量，易于实现测量及数据处理的自动化。(3)具有较强的抗干扰能力。课题选用日本OMRON公司的E6BZ一CWZ6C型光栅传感器，地轮转一周能给出360个脉冲。

　　二、免耕播种机地轮滑移率的测量方案

　　免耕播种机行走时，每行走一米都通过光电传感器发出脉冲信号，光栅传感器也不停地发出脉冲信号，对这些信号同时进行采集、计算可求出滑移率。如下图所示，光电传感器两脉冲之间所对应的是地轮的实际行驶距离一米，统计出光栅传感器在两脉冲之间产生的脉冲数，知道每个脉冲对应的距离，可求出地轮的理论行驶距离，从而利用滑移率的计算公式求出滑移率。

　　下图滑移率计算示意图：

　　下图地轮运动与受力分析：

　　在Da‘范围内a>W，故与轮缘接触的土壤沿与径向线夹角w的方向移动，与相应的轮缘上各点的速度方向不一致。轮缘与地面有相对滑动。在a’a’范围内aW，故轮缘与土壤又有相对滑动，滑动方向与转向一致，因而在轮缘Dd范围内，各点除土壤法向反力外，土壤对轮缘的摩擦力方向一致，对转动有利，在dB范围内，各点摩擦力方向与转向相反，对转动不利。

　　三、免耕播种机地轮装置的研制

　　通过以上对地轮受力的分析，我们知道地轮的滑移率可能受播种机的重量，地轮的直径、地轮的宽度及土壤的性能等影响。在设计地轮结构时就需要对这些因素统一考虑，合理设计地轮装置。地轮装置的设计目标是:结构简单、实验因素容易控制。根据这一目的，设计了如图的地轮装置。

　　我们现有的播种机多为双地轮结构，两个地轮同时带动播种装置，两个地轮在行驶过程中，地表状况不完全一样，势必造成的滑移率不一样，他们共同作用的结果是播种机播种时地轮的滑移率，为了简化实验，采用了一个地轮驱动的结构。

　　四、免耕播种机地轮滑移综合分析

　　实验中，影响滑移率的因素很多，我们根据实验的目的，实际情况和已有的经验，选择一些主要的、需要探索的因素，考察他们对滑移率的影响。对滑移率有影响的因素主要有三类。

　　(一)地表状况，土壤湿度等自然因素。由于这些因素要完全控制非常困难，甚至不可能人为控制。所以，在实验中，根据经验选择一些较为普通的地况和湿度等环境因素。

　　(二)地轮的形状、直径及质地。我国现有的免耕播种机的地轮只有铁轮和橡胶轮两种，且橡胶轮由于价格相对比较贵，应用较少。故主要考虑铁轮，地轮直径越大，滑移率越小，但是现有的铁轮直径由于受到机型的大小、安装位置的约束，大小只能依位置而定，故我们考虑用一种常用的480mm的直径作为研究对象。地轮的宽度对滑移率可能会有影响，把地轮的宽度也作为一个因素，根据现有的经验和实验的要求，我