板蓝根收获机挖掘装置设计与有限元分析

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130 cm、最大挖掘深度为40 cm、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α、铲面宽度b、铲面长度l等参数。利用SolidWorks软件中Simulation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α为20°,铲宽b为1 328 mm,铲长l为245 mm;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1 mm减小到0.01 mm,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 km/h、挖掘深度40 cm的情况下，平均挖净率97.6%、损伤率2.4%。