悬挂装置参数对拖拉机振动特性的影响

为研究不同农具位置对悬挂农具拖拉机振动特性的影响,以东方红-LX754拖拉机和淮丰1LS-740深松机为研究对象,采用CATIA软件建立拖拉机和农具简化的几何模型以及MATLAB编写随机路面文件,并基于ADAMS软件修改轮胎参数文本和导入随机路面激励文件,构建深松机-拖拉机-路面系统的虚拟样机。通过仿真研究悬挂装置参数对拖拉机驾驶员垂向振动加速度、座椅安装处俯仰振动角加速度、拖拉机质心垂向振动加速度的影响。结果发现,内提升臂与水平方向的夹角从20°增大到70°时,驾驶员垂直振动加速度峰值从30.09 m/s~2降低到17.61 m/s~2,垂直振动峰值频率从1.36 Hz增大到2.12 Hz,座椅安装处俯仰振动角加速度峰值从11.12 rad/s降低到7.56 rad/s,拖拉机质心垂直振动加速度峰值从42.42 m/s~2降低到29.33 m/s~2。     

剪式座椅和前桥空气悬架匹配对拖拉机振动特性的影响

以常发CF700型拖拉机为研究对象,基于MATLAB/SIMULINK为研究平台,选用布置空气弹簧的剪式座椅悬架和前桥空气悬架,建立拖拉机系统的四自由度平面振动模型。通过仿真分析得到,拖拉机机身质心垂向加速度均方根值、俯仰角方向加速度均方根值、座椅垂向加速度均方根值以及前轮胎动载荷均方根值较无悬架拖拉机系统分别下降了16.92%、36.82%、32.71%和20.57%。在GB/T 10910-2004规定的100 m较平滑跑道上对样机进行振动测试并与同等条件下的仿真结果对比,结果表明平均误差率为11.37%,在可接受的范围内,仿真结果可以真实反映拖拉机的振动趋势。     

基于ADAMS的轮式拖拉机行驶平顺性研究

基于Pro/E软件平台,构建拖拉机-座椅悬架系统简化的几何模型,并将其导入ADAMS软件,编写轮胎属性文件与路面激励文件,构建拖拉机-座椅-路面系统的虚拟样机。针对不同的行驶速度与路面激励,对拖拉机的行驶平顺性进行仿真分析,探究行驶速度与路面激励对拖拉机平顺性的影响。结果表明,行驶速度与路面激励不平度对拖拉机行驶平顺性具有重要影响,以较高车速行驶时,驾驶员垂直方向振动强度明显高于较低车速的振动强度;在粗糙路面上行驶时,驾驶员的主观振动感明显强于平坦路面的振动感。增设座椅悬架系统改进拖拉机座椅结构,探究增设座椅悬架系统对行驶平顺性的影响,结果表明,增设座椅悬架系统可以明显降低其垂直方向的振动幅度,避开人体内脏器官和脊椎系统振动敏感频率区域,提高拖拉机行驶的平顺性。     

拖拉机前桥油气弹簧的设计与特性研究

[目的]为了提高我国拖拉机的乘坐舒适性和行驶平顺性,设计并研究了拖拉机前桥油气弹簧减振系统。[方法]以常发CF700型拖拉机为研究对象,建立前桥悬架拖拉机三自由度振动模型,根据拖拉机前桥悬架的参数要求,设计了刚度和阻尼均可调的油气弹簧系统,以此为基础建立油气弹簧刚度和阻尼的非线性数学模型,并计算了油气弹簧的结构参数。仿真研究了油气弹簧的性能,并对所设计的油气弹簧进行了静、动态特性试验。[结果]静态特性试验得到油气弹簧的刚度特性,其在平衡位置处的静刚度系数为72.6 kN·m~(-1);动态特性试验研究了比例阀电流、各节流阀开度及激振频率对油气弹簧输出力的影响规律,结果表明所研制的油气弹簧能够在较大范围内调节输出力的大小,满足前桥悬架的设计要求。[结论]该研究为后期开发前桥油气弹簧系统提供重要的理论依据。     

犁耕作业下轮式拖拉机/农具系统的振动特性分析

[目的]为提升拖拉机的乘坐舒适性和驾驶安全性,建立了轮式拖拉机/农具系统的振动模型并分析了犁耕作业工况下的振动特性。[方法]基于ABAQUS有限元软件建立铧式犁的土壤切削有限元模型,通过试验验证模型的正确性,研究耕速和耕深等因素对犁具阻力的影响规律。在此基础上,以常发CF700轮式拖拉机为研究对象,构建轮式拖拉机/农具系统的振动模型,推导其振动微分方程组,获得道路运输、农田运输及犁耕作业3种工况下拖拉机系统的振动特性。[结果]与试验结果相比,仿真加速度接近于试验数据,验证了所建立振动模型的正确性。仿真结果表明:道路运输、农田运输及犁耕作业3种工况下拖拉机系统的固有频率基本保持不变,前桥、驾驶室、座椅及犁具的垂向振动固有频率分别为2.55、2.63、2.31及2.31 Hz;与道路运输工况下振动响应相比,农田运输和犁耕作业工况下拖拉机各部位垂向振动加速度显著降低。随着犁具耕作速度和深度的不断增加,拖拉机系统各部位的振动加速度也显著增大;当耕深或耕速一定时,前桥的垂向振动加速度最大。[结论]研究结果为拖拉机/农具系统的悬架结构设计提供参考。     

基于MATLAB/Simulink和ADAMS的拖拉机建模与振动仿真分析

基于多体动力学研究的理论和方法,利用MATLAB和ADAMS软件分别建立JS-754拖拉机振动的数学模型和机械模型,进行随机振动和脉冲输入的平顺性仿真分析。数学模型包括利用拉格朗日第二方程建立拖拉机3自由度振动模型,从轮胎动态特性出发,建立拖拉机整车—轮胎耦合系统;机械模型借助虚拟样机技术对JS-754拖拉机整车实体建模,并定义整车各个部件约束关系。仿真结果表明,JS-754拖拉机在D级路面下座椅处垂向加速度均方根值为0.390 9 m/s2,脉冲激励输入下座椅处垂向加速度最大响应小于34.59 m/s2。仿真得到轮胎特性随车行驶时变化曲线,座椅处振动频率的范围集中在3-5 Hz。研究表明,JS-754拖拉机平顺性较好,提出的拖拉机振动建模方法具有较强的参考价值,可为拖拉机以及其他非道路车辆平顺性的研究提供理论依据和建模思路。     

基于数值模拟的农用拖拉机舒适度研究

设计了一种农用拖拉机多悬架系统的动力学模型,利用数值模拟探究车轮与土壤作用、悬架系统阻尼参数等因素对拖拉机舒适度的影响。在前悬架锁死和解锁情况下,通过数值仿真和试验测定模型中驾驶座椅的加速度幅频响应函数。建立车轮与土壤作用有限元模型,探究不同胎面形状和凸耳数量分布与不同硬度的土壤作用时,土壤变形量和驾驶座椅加速度情况,研究前悬架、驾驶舱、座椅悬架系统的阻尼参数与座椅加速度的非线性关系。结果表明,拖拉机动力学仿真结果与试验测定结果相吻合;车轮胎面面积大、凸耳数量多、土壤较为松软的情况下,拖拉机舒适程度高;座椅的阻尼越大,驾驶舱的阻尼越大,座椅的垂直加速度越小,拖拉机的舒适程度越高;增加前悬挂阻尼可以提高驾驶舒适度,减少前悬架操作,提高拖拉机作业效率。     

电动汽车主动悬架系统阻尼可调减振器设计及固有频率试验

为了增加电动汽车主动悬架系统阻尼可调减振器的工作模式及其调节范围,以某液压减振器为基础,设计了一种阻尼多模式切换可调的减振器.分析了阻尼多模式切换可调减振器的工作原理及其阻尼特性.基于阻尼多模式切换可调减振器的"软压缩软回弹"、"硬压缩软回弹"、"软压缩硬回弹"和"硬压缩硬回弹"工作模式,设计了阻尼多模式切换可调减振器减振支柱总成和电磁阀总成.同时设计了基于INSTRON8800单通道数字控制液压伺服激振台的阻尼多模式切换可调减振器试验台架系统,进行了不同阻尼模式下的固有频率试验和车身振动加速度响应的频谱分析.结果表明:后悬架簧上质量的固有频率均高于前悬架,比值关系接近于1.2∶1,后悬架的簧下质量固有频率小于前悬架,比值关系约为1∶1.1~1∶1,反映了阻尼多模式切换可调减振器在压缩行程和回弹行程阻尼特性的可行性,对主动悬架系统及其控制策略的设计具有重要的理论研究价值和工程应用前景.     

基于山地果园路谱的轮式运输车钢板弹簧悬架优化设计

为提高山地果园轮式运输车的运输效率和疲劳寿命,以丘陵山区典型路面不平度激励信号为振动激励,研究钢板弹簧悬架的振动特性并进行结构优化。系统以LabVIEW为上位机平台,通过数据采集卡NI 9234和加速度传感器PCB 352C33设计加速度信号采集系统,对原始加速度信号滤波处理后再进行积分和FFT变换得到位移频域图。将采集到的路面不平度激励信号导入ADAMS/VIEW中,得出山地果园轮式运输车在丘陵山区草地、山地和水泥地运行时,路面不平度激励信号在钢板弹簧悬架处作用的频率主要集中在3~10、4~9和2~7Hz,与原悬架第一阶频率5.95Hz存在重叠容易产生共振,疲劳寿命T为9.4×10~4。增加簧片数量可以提高悬架的刚性,优化后悬架第一阶频率为18.59Hz,疲劳寿命T为3.5×105,避免了与路面输入激励产生共振且疲劳寿命提高了3.7倍。     

农用车辆座椅悬架的鲁棒H_∞控制仿真研究

农用车辆经常行驶在道路工况比较恶劣的路面上,工作时车身会产生激烈的振动,车辆驾驶员长时间承受在低频高强度的振动下,患腰痛和椎间盘突出的可能性也比一般人群大。为了减小路面激励对农用车辆和人体振动的影响,采用在农用车辆上应用驾驶员座椅主动悬架系统的方法,即用主动的措施来隔离地面激励通过车身引起对人体的振动。在建立农用车辆四自由度"车-椅-人"主动悬架模型的基础上,应用线性矩阵不定式(LMI)求解的优化技术,对农用车辆的主动座椅悬架进行了控制研究。提出了基于LMI优化的主动座椅悬架的鲁棒H∞控制方法,运用仿真软件MATLAB,在田野地路面等级的白噪声输入下,建立了路面输入的仿真模型,给出了农用车辆的主动座椅悬架鲁棒H∞控制系统与被动悬架系统的仿真比较研究。仿真结果表明:同输入条件下,采用鲁棒H∞控制的主动座椅悬架比被动悬架控制在人体垂直加速度的振动控制上有了明显的改善,并且避开了共振频率,在座椅悬架的振动控制上也有了明显的改进。以上研究不但证明了车辆座椅悬架的鲁棒H∞控制方法的可行性,而且为农用车辆主动座椅悬架系统的研究提供了有力的理论依据。     

串联式混合动力拖拉机驱动系统设计匹配与牵引试验

[目的]为了提高串联式混合动力电动拖拉机的动力性,设计了一种后轮轮毂电机独立的驱动系统。[方法]通过理论分析探讨了各驱动部件的参数设计与匹配方法,提出以犁耕工况下的牵引力、牵引效率及运输工况下的爬坡度、最大载质量作为该驱动系统的动力性能评价指标,并搭建试验台进行测试。[结果]分析可知:该串联式混合动力驱动系统在纯电动驱动模式下可提供的最大牵引力为8 775.1 N,牵引效率为0.82~0.86,最大爬坡度可达40.2%,在坡度为0、4%、8%、12%的路面行驶可承受的最大载质量分别为9 088.2、5 408.8、3 569.1、2 465.3 kg;在混合动力驱动模式下可提供的最大牵引力可达8 115.2 N,牵引效率为0.60~0.85,最大爬坡度可达37.3%,在坡度为0、4%、8%、12%的路面行驶可承受的最大载质量分别为8 516.0、5 027.4、3 283.1、2 236.4 kg。[结论]该驱动系统在两种驱动模式下均可满足较大耕深的犁耕作业要求,适应较大坡度的大载质量运输要求。     

四轮独立驱动电动拖拉机牵引作业转矩分配研究

[目的]为使四轮驱动电动拖拉机在牵引作业工况下能够获得更好的牵引性能,提出轮边电机式独立驱动方案,驱动轮转矩实时可控。[方法]采用力矩平衡的方法,对牵引作业工况下的四轮独立驱动拖拉机进行动力学分析,得到前、后轮垂向载荷转移随挂钩阻力矩变化的关系。基于驱动轮的地面附着性能,以载荷比为转矩分配依据,建立前、后轮转矩分配比基于挂钩阻力矩变化的Matlab/Simulink仿真计算模型。根据参数计算,匹配合适部件,搭建了四轮独立驱动电动拖拉机试验台架。根据仿真结果在台架上通过Lab VIEW编程测控实现转矩分配随牵引阻力矩变化而变化。[结果]牵引作业时,前、后驱动轮垂向载荷发生改变,重心后移,驱动轮的地面附着能力改变。基于载荷比转矩分配最多可以比均匀分配提高800 N·m的有效驱动力矩。[结论]采用驱动轮力矩平衡的方法,以车轮垂向载荷为转矩分配依据,得到牵引作业下前、后驱动轮的转矩分配与挂钩阻力矩的关系。按照规律对转矩合理分配,提高拖拉机的牵引性能和能量利用效率。     

土壤调理剂在烟田酸化改良中的应用效果

[目的]为寻求烟区烟田土壤酸化治理的改良方法。[方法]2010～2012年,湖北省鹤峰县在烟叶生产上共累计推广施用土壤调理剂767 hm2。在烟田酸化地块烟田起垄时,垄沟施750、1 125 kg/hm2土壤调理剂。[结果]在烟田酸化土壤地块施土壤调理剂750～1 125 kg/hm2,能有效推迟烟叶土传病害的发病时间10～15 d,小区试验有效率达95%,大面积示范施用土壤调理剂平均有效率为68.2%。[结论]该研究为烟叶可持续发展提供了参考。     

基于ADAMS/View的偏牵引梳齿式采棉机侧向稳定性分析

[目的]研究偏牵引梳齿式采棉机的侧向稳定性,验证工作时是否会发生侧向滑移以及工作的稳定性.[方法]应用Solidworks对梳齿式采棉机进行三维实体建模,并导入ADAMS/View软件.利用ADAMS专用模块构建轮胎、路面约束,并施加相关驱动、约束和力,建立完整的动力学模型,通过运动仿真观察采棉机作业时位移变化曲线,判断是否能稳定工作.[结果]梳齿式采棉机工作状态下,采摘台和拖拉机没有发生侧滑,均沿着直线前行.[结论]梳齿式采棉机在拖拉机牵引下作业,偏牵引角小于摩擦角,整机满足偏牵引稳定性条件.     

带附加气室空气弹簧等效刚度和等效阻尼高斯模型

[目的]研究带附加气室空气弹簧节流孔面积对弹簧振动特性参数的影响规律,为实现弹簧出力连续精确可调及后续车辆空气悬架系统的主动控制提供理论依据。[方法]以美国凡士通(Firestone)公司1T15M-2型膜式空气弹簧为试验对象,构建带附加气室的空气弹簧系统,研究初始气压及节流孔面积对弹簧振动特性参数的影响规律;通过试验结果对带附加气室空气弹簧的理论模型进行修正,将试验结果与理论模型进行比较;根据试验数据的分布规律,提出带附加气室空气弹簧等效刚度和等效阻尼的高斯模型,对试验结果进行高斯拟合,将试验曲线与拟合曲线进行比较,并通过对试验系统阻尼比计算精度的分析,验证高斯模型的正确性。[结果]试验结果表明:气压越大弹簧刚度越大,弹簧刚度随节流孔面积的增大而减小,阻尼随节流孔面积的增大先增大后减小;通过修正后的理论值与试验值存在较大误差;对高斯模型计算得到的等效阻尼比精度进行分析,表明高斯模型假设满足试验结果,且模型的计算精度高。[结论]带附加气室空气弹簧初始气压及节流孔面积对其刚度和阻尼有较明显的影响;所建高斯模型具有参数简单、误差较小的优点。     

盐胁迫对金森女贞的生长与生理特性的影响

[目的]为了研究盐胁迫对金森女贞的影响,[方法]在塑料大棚内采用盆栽浇灌盐(NaCl)溶液方法对金森女贞(Ligustrum japohicum‘Howardii’)1年生扦插苗进行试验,研究不同盐(NaCl)浓度(0、0.1%、0.25%、0.4%、0.55%、0.7%)对幼苗生长与生理特性的影响。[结果]结果表明:土壤含盐量小于0.4%时,幼苗生长与生理特性影响较小;土壤含盐量为0.55%和0.7%时,幼苗叶片卷曲、失绿,叶绿素、糖类、抗氧化剂含量发生显著变化,生长受到明显抑制,少量植株死亡。[结论]综合分析认为:土壤含盐量低于0.4%时,幼苗能正常生长;土壤含盐量超过0.55%时,幼苗生长和生理特性会受到显著的影响。     

生物有机肥对吉林省长春烟区烤烟土壤肥力的影响

[目的]研究生物有机肥和烟草专用肥按不同配比混合施用,对吉林省长春烟区烤烟土壤肥力的影响。[方法]以吉烟9号为材料,将生物有机肥和烟草专用肥全部作为底肥移栽时一次性施入穴内,与穴内土壤混匀。共设5个处理:100%烟草专用肥、30%生物有机肥+70%烟草专用肥、50%生物有机肥+50%烟草专用肥、70%生物有机肥+30%烟草专用肥和100%生物有机肥;在移栽后30、50和80 d分次取0~25 cm土样分析土壤肥力。[结果]50%生物有机肥+50%烟草专用肥处理的土壤有机质含量增加,酸性烟田土壤p H明显提高,有利于烟株的营养吸收;土壤氮、磷、钾的释放与不同生育期烟株的营养吸收规律一致。[结论]50%生物有机肥+50%烟草专用肥处理能够显著改善烟田土壤营养状况,有利于提高烟草对土壤中各种营养元素的综合利用率,进而提高烟叶质量及整体经济效益。     

基于带传动的四轮驱动传动系统的仿真与试验

【目的】针对传统两轮驱动船式拖拉机存在的传动效率低、机动性差等问题,设计一种四轮驱动传动系统,能够提高整机传动效率和机动性,增加转向时的灵活性,提高作业效率.【方法】运用ADAMS软件对传动系统进行了平整路面动力学仿真,并将试制的传动系统安装在船式拖拉机上,在水泥路面条件下进行直线性能试验和原地转向性能试验.【结果】直线行驶时,4个轮胎的角速度为0.93r/s,同步性好且传动效率高,直线性能的偏驶率为0.77%,符合国家标准;原地转向行驶时,样机在档位为1档、2档、3档和倒挡时的最小转向半径分别为0.02,0.023,0.024,0.022m,转向占用面积小,在档位为3档时,测得最小周转向时间为9.29s,最大转向角速度为0.68r/s,转向效率高,不同档位可提供不同的转向角速度,满足田间作业的复杂性要求;原地转向的转向角速度大且波动大,不适应于高速急转向和对方向进行纠偏.【结论】采用同步带式传动系统能使船式拖拉机的行走性能显著提高.     

粉垄整地与传统整地方式种植玉米和花生效果比较

[目的]研究粉垄整地与传统整地种植作物生长及产量的差异性。[方法]采用专用型机械将土壤垂直旋磨粉碎并自然悬浮成垄的粉垄整地与拖拉机整地、畜力整地和人力整地3种方式比较,以玉米、花生为供试作物品种,各个处理全期均不施肥。测定玉米、花生前期的根系长度和数量,后期功能叶片的光合特性及产量。[结果]与拖拉机整地、畜力整地和人力整地相比,粉垄整地种植的玉米、花生前期的根系长度增加18%以上,数量增加15%以上,后期功能叶片的净光合速率提高10%以上,产量增加8%以上。[结论]粉垄整地方式种植的作物比传统整地的根系发达,光合效率提高,产量增加。     

基于非负矩阵分解法的抗水分干扰土壤有机质高光谱估算

[目的]高光谱技术被普遍应用于土壤有机质的检测,而土壤水分在近红外波段中的吸收特性对土壤有机质的检测有很强干扰,消除水分对土壤有机质检测影响是提高模型预测精度的关键,开展土壤水分光谱影响及其消除方法的研究具有重要意义。[方法]本研究获取了山西省晋中市太谷县内不同区域的50个土壤样本在5种含水率(干土、5%、10%、15%和17%)下共250条高光谱曲线,用非负矩阵分解(Nonnegative matrix factor,NMF)对光谱分解重构,以去除水分对土壤有机质检测的影响。采用偏最小二乘(Partial least-squares,PLS)建立的土壤有机质定量预测模型对重构前后湿土土样的有机质含量进行了预测。[结果]经NMF分解重构后的湿样吸光度谱图与对应的干样相近;重构后的光谱数据对有机质预测相关系数(R)较湿样提高了0.059,预测标准差(Predicted standard deviation,SEP)降低了0.154,均方根误差(Root-mean-square error,RMSEP)降低了0.718。[结论]NMF能够在很大程度上削弱土壤水分对有机质检测的影响,提高湿土土样有机质含量的高光谱预测精度。