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基于DEM-MBD的油茶林分层切抛式开沟刀组研制
被引量：
6
1
作者
曾熠
蒋啸虎
+3 位作者
吴明亮
赵智豪
唐乐为
黎鹏程
《农业工程学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024年第8期30-42,共13页
针对油茶种植林地土壤粘重板结环境下因刀片剧烈冲击导致开沟效果不理想、功率消耗较大和机具振动的问题,该研究设计了一种油茶林分层切抛式开沟刀组。根据油茶开沟施肥的农艺要求,分析土壤与切土刀片间的相互作用、建立土壤颗粒在抛土...
针对油茶种植林地土壤粘重板结环境下因刀片剧烈冲击导致开沟效果不理想、功率消耗较大和机具振动的问题,该研究设计了一种油茶林分层切抛式开沟刀组。根据油茶开沟施肥的农艺要求,分析土壤与切土刀片间的相互作用、建立土壤颗粒在抛土刀面上的动力学微分方程,得到影响刀组切抛性能的关键因素为偏心系数、最大工作半径r1处滑切角、安装角和刀轴转速。通过EDEM-RecurDyn耦合仿真,以作业功耗与沟深稳定性系数为评价指标进行单因素及二次正交旋转组合试验,基于NSGA-Ⅲ算法对构建的二阶多项式响应面模型进行循环逼近优化,确定最优参数组合为:偏心系数1.3、最大工作半径r1处滑切角64.7°、安装角55.1°、刀轴转速301 r/min,与对照组单一外层切土刀和正装抛土刀的组合方式相比,最优参数组合下分层切抛式开沟刀组的扭矩波动降低率为21.53%。田间试验结果表明,最优参数刀组下仿真与田间试验的作业功耗、沟深稳定性系数相对误差分别为10.25%和4.55%,验证了耦合仿真模型的准确性;田间试验的作业功耗与沟深稳定性系数分别为25.96 kW和88.31%,比功耗和现有的果园开沟刀组相比降低了8.31%,沟深稳定性系数满足国家相关标准的技术要求,研究结果可为油茶林开沟刀组的设计和优化提供理论支撑与参考。
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关键词
农业机械
仿真
DEM-MBD耦合
油茶林
开沟刀组
分层切抛
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职称材料
偏移剪叉式油茶果收集装置设计与试验
被引量：
3
2
作者
李正超
唐乐为
+2 位作者
吴明亮
张诗怡
张慧宇
《农业工程学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024年第3期62-71,共10页
为改进林果收获机收集装置的折展性能和环境适应性,该研究采用变比例剪叉机构,设计偏移剪叉式林果收集机械装置。首先,针对偏移剪叉式林果收集机构进行运动学分析,确定收集装置铰接点的运动轨迹和侧翼剪叉机构的完全展开倾角。以国内特...
为改进林果收获机收集装置的折展性能和环境适应性,该研究采用变比例剪叉机构,设计偏移剪叉式林果收集机械装置。首先,针对偏移剪叉式林果收集机构进行运动学分析,确定收集装置铰接点的运动轨迹和侧翼剪叉机构的完全展开倾角。以国内特有木本油料作物油茶为应用实例,通过测量油茶树冠幅大小及油茶果与收集布的静摩擦力系数,设计收集装置的机构尺寸参数,并利用MATLAB计算收集装置的理论运动曲线。创建偏移剪叉式林果收集装置ADAMS仿真模型,比较收集装置剪叉机构关键点位置和完全展开倾角的仿真与理论计算结果,验证偏移剪叉式林果收集装置设计方案的可行性与准确性。最后搭建偏移剪叉式林果收集装置1:3缩比模型,实现收集装置倒圆台型环形展收运动,侧翼剪叉机构完全展开时测得倾角约为25.67°,与理论设计倾角一致;缩比样机完全展开与收拢状态体积比约为59.7,可实现高折展比林果收集工作。
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关键词
农业机械
收获
剪叉机构
油茶果收集
运动学分析
折展比
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职称材料
基于异速生长法则的油茶树主干自然频率经验公式推导及应用
3
作者
张诗怡
唐乐为
+2 位作者
吴明亮
李正超
张慧宇
《农业工程学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024年第18期32-41,共10页
为克服油茶果人工采摘率低,该研究根据油茶树体合轴分枝生长方式,结合树体异速生长法则,建立油茶分形树体理想模型,提取二分叉基本单元。基于经典质量-弹簧分析方法,建立3种不同质点分布的二分叉基本单元动力学模型,推导一阶自然频率计...
为克服油茶果人工采摘率低,该研究根据油茶树体合轴分枝生长方式,结合树体异速生长法则,建立油茶分形树体理想模型,提取二分叉基本单元。基于经典质量-弹簧分析方法,建立3种不同质点分布的二分叉基本单元动力学模型,推导一阶自然频率计算表达式。以湖南省华鑫油茶品种为应用实例,通过测量油茶树形态学参数,辨识面积缩减系数和异速生长系数,采用水浸法和三点弯曲试验分别测量油茶树枝密度和弯曲弹性模量。计算不同分枝角度下二分叉基本单元的一阶自然频率理论值。创建二分叉基本单元ANSYS有限元仿真模型,通过模态分析得到自然频率仿真值,质量均分在刚性杆两端的动力学模型的自然频率ANSYS仿真值与理论计算值较接近,平均相对误差为7.3%。基于带端部质点的悬臂梁一阶自然频率计算公式,采用参数辨识方法推导二分叉基本单元一阶自然频率经验公式,自然频率的经验公式计算值与仿真值最大误差仅为0.41%,验证了经验计算公式的准确性。研究结果可为油茶果振动式采摘装置的激振参数设置供理论依据。
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关键词
频率
振动
油茶
异速生长法则
经验公式
二分叉基本单元
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职称材料
题名
基于DEM-MBD的油茶林分层切抛式开沟刀组研制
被引量：
6
1
作者
曾熠
蒋啸虎
吴明亮
赵智豪
唐乐为
黎鹏程
机构
湖南农业大学机电工程学院
湖南省现代农业装备工程技术研究中心
特色
油料作物
(
油茶
)
全程
机械化
科研
基地
出处
《农业工程学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024年第8期30-42,共13页
基金
国家重点研发计划项目(2022YFD2300103)
湖南省自然科学基金青年基金项目(2022JJ40168)。
文摘
针对油茶种植林地土壤粘重板结环境下因刀片剧烈冲击导致开沟效果不理想、功率消耗较大和机具振动的问题,该研究设计了一种油茶林分层切抛式开沟刀组。根据油茶开沟施肥的农艺要求,分析土壤与切土刀片间的相互作用、建立土壤颗粒在抛土刀面上的动力学微分方程,得到影响刀组切抛性能的关键因素为偏心系数、最大工作半径r1处滑切角、安装角和刀轴转速。通过EDEM-RecurDyn耦合仿真,以作业功耗与沟深稳定性系数为评价指标进行单因素及二次正交旋转组合试验,基于NSGA-Ⅲ算法对构建的二阶多项式响应面模型进行循环逼近优化,确定最优参数组合为:偏心系数1.3、最大工作半径r1处滑切角64.7°、安装角55.1°、刀轴转速301 r/min,与对照组单一外层切土刀和正装抛土刀的组合方式相比,最优参数组合下分层切抛式开沟刀组的扭矩波动降低率为21.53%。田间试验结果表明,最优参数刀组下仿真与田间试验的作业功耗、沟深稳定性系数相对误差分别为10.25%和4.55%,验证了耦合仿真模型的准确性;田间试验的作业功耗与沟深稳定性系数分别为25.96 kW和88.31%,比功耗和现有的果园开沟刀组相比降低了8.31%,沟深稳定性系数满足国家相关标准的技术要求,研究结果可为油茶林开沟刀组的设计和优化提供理论支撑与参考。
关键词
农业机械
仿真
DEM-MBD耦合
油茶林
开沟刀组
分层切抛
Keywords
agricultural machinery
simulation
DEM-MBD coupling
oil tea forest
ditching blade group
layered cut and throw
分类号
S233.1 [农业科学—农业机械化工程]
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职称材料
题名
偏移剪叉式油茶果收集装置设计与试验
被引量：
3
2
作者
李正超
唐乐为
吴明亮
张诗怡
张慧宇
机构
湖南农业大学机电工程学院
特色
油料作物
(
油茶
)
全程
机械化
科研
基地
出处
《农业工程学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024年第3期62-71,共10页
基金
国家自然科学基金青年项目(52305020)
国家资助博士后研究人员计划(GZC20230776)
博士后科学基金面上项目(2023M741142)。
文摘
为改进林果收获机收集装置的折展性能和环境适应性,该研究采用变比例剪叉机构,设计偏移剪叉式林果收集机械装置。首先,针对偏移剪叉式林果收集机构进行运动学分析,确定收集装置铰接点的运动轨迹和侧翼剪叉机构的完全展开倾角。以国内特有木本油料作物油茶为应用实例,通过测量油茶树冠幅大小及油茶果与收集布的静摩擦力系数,设计收集装置的机构尺寸参数,并利用MATLAB计算收集装置的理论运动曲线。创建偏移剪叉式林果收集装置ADAMS仿真模型,比较收集装置剪叉机构关键点位置和完全展开倾角的仿真与理论计算结果,验证偏移剪叉式林果收集装置设计方案的可行性与准确性。最后搭建偏移剪叉式林果收集装置1:3缩比模型,实现收集装置倒圆台型环形展收运动,侧翼剪叉机构完全展开时测得倾角约为25.67°,与理论设计倾角一致;缩比样机完全展开与收拢状态体积比约为59.7,可实现高折展比林果收集工作。
关键词
农业机械
收获
剪叉机构
油茶果收集
运动学分析
折展比
Keywords
agricultural machinery
harvest
scissor mechanism
camellia oleifera fruit collection
kinematic analysis
folded/deployed ratio
分类号
S225.93 [农业科学—农业机械化工程]
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职称材料
题名
基于异速生长法则的油茶树主干自然频率经验公式推导及应用
3
作者
张诗怡
唐乐为
吴明亮
李正超
张慧宇
机构
湖南农业大学机电工程学院
特色
油料作物
(
油茶
)
全程
机械化
科研
基地
出处
《农业工程学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024年第18期32-41,共10页
基金
国家自然科学基金青年项目(52305020)
国家资助博士后研究人员计划(GZC20230776)
博士后科学基金面上项目(2023M741142)。
文摘
为克服油茶果人工采摘率低,该研究根据油茶树体合轴分枝生长方式,结合树体异速生长法则,建立油茶分形树体理想模型,提取二分叉基本单元。基于经典质量-弹簧分析方法,建立3种不同质点分布的二分叉基本单元动力学模型,推导一阶自然频率计算表达式。以湖南省华鑫油茶品种为应用实例,通过测量油茶树形态学参数,辨识面积缩减系数和异速生长系数,采用水浸法和三点弯曲试验分别测量油茶树枝密度和弯曲弹性模量。计算不同分枝角度下二分叉基本单元的一阶自然频率理论值。创建二分叉基本单元ANSYS有限元仿真模型,通过模态分析得到自然频率仿真值,质量均分在刚性杆两端的动力学模型的自然频率ANSYS仿真值与理论计算值较接近,平均相对误差为7.3%。基于带端部质点的悬臂梁一阶自然频率计算公式,采用参数辨识方法推导二分叉基本单元一阶自然频率经验公式,自然频率的经验公式计算值与仿真值最大误差仅为0.41%,验证了经验计算公式的准确性。研究结果可为油茶果振动式采摘装置的激振参数设置供理论依据。
关键词
频率
振动
油茶
异速生长法则
经验公式
二分叉基本单元
Keywords
frequency
vibration
Camellia oleifera
allometric growth law
empirical formula
bifurcated basic unit
分类号
S718.42 [农业科学—林学]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
基于DEM-MBD的油茶林分层切抛式开沟刀组研制
曾熠
蒋啸虎
吴明亮
赵智豪
唐乐为
黎鹏程
《农业工程学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024
6
在线阅读
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职称材料
2
偏移剪叉式油茶果收集装置设计与试验
李正超
唐乐为
吴明亮
张诗怡
张慧宇
《农业工程学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024
3
在线阅读
下载PDF
职称材料
3
基于异速生长法则的油茶树主干自然频率经验公式推导及应用
张诗怡
唐乐为
吴明亮
李正超
张慧宇
《农业工程学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024
0
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职称材料
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