吉林大学学报(工学版) ›› 2024, Vol. 54 ›› Issue (4): 1166-1174.doi: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20221139

• 农业工程·仿生工程 • 上一篇    

大方捆打捆机压缩机构优化设计及试验

张伏1,2(),娄立民1,3,钱丹3,王世强3,冯春凌3,赵一荣3()   

  1. 1.河南科技大学 农业装备工程学院，洛阳 471003
    2.机械装备先进制造河南省协同创新中心，洛阳 471003
    3.洛阳拖拉机研究所有限公司，洛阳 471039
  • 收稿日期:2022-09-02 出版日期:2024-04-01 发布日期:2024-05-17
  • 通讯作者: 赵一荣 E-mail:zhangfu30@126.com;zhaoyirong@ytogroup.com
  • 作者简介:张伏（1978-），男，教授，博士.研究方向：仿生技术及智能农业装备技术.E-mail： zhangfu30@126.com
  • 基金资助:
    “十三五”国家重点研发计划项目(2017YFD0301106);河南省科技攻关计划项目(212102110029)

Optimum design and test of compression mechanism of big square baler

Fu ZHANG1,2(),Li-min LOU1,3,Dan QIAN3,Shi-qiang WANG3,Chun-ling FENG3,Yi-rong ZHAO3()   

  1. 1.College of Agricultural Equipment Engineering，Henan University of Science and Technology，Luoyang 471003，China
    2.Collaborative Innovation Center of Advanced Manufacturing of Machinery and Equipment of Henan Province，Luoyang 471003，China
    3.Luoyang Tractor Research Institute Co. ，Ltd. ，Luoyang 471039，China
  • Received:2022-09-02 Online:2024-04-01 Published:2024-05-17
  • Contact: Yi-rong ZHAO E-mail:zhangfu30@126.com;zhaoyirong@ytogroup.com

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202

摘要：

针对大方捆打捆机存在压缩机构往复运动惯性力大而产生振动难以解决的问题，采用模型优化设计方法对压缩机构进行了研究。在分析打捆机压缩机构惯性力、草捆密度影响因素的基础上，以最小传动角、速度不均匀系数等约束构建压缩机构惯性力优化模型，采用内点惩罚函数算法解算模型，根据优化方案设计压缩机构并完成田间试验。研究结果表明：在满足草捆密度的条件下，所设计的压缩机构相对原机构平均惯性力降低10.2%，草捆密度达到230 kg/m3，峰值压缩力为410 kN。所研究的压缩机构对打捆机研发具有重要的工程应用价值。

关键词: 农业机械化工程, 大方捆, 压缩力, 优化设计, 曲柄滑块

Abstract:

In view of the problem that the inertia force was large and the vibration was difficult to solve， the model optimization design method was studied on the compression mechanism. With the development of intelligent agricultural machinery， big square baler density of bale need controlled based on the compression force， but there was no research on the compression force time domain waveform of big square baler in China. In order to design a big square baler and test the compression force of the bale density， the minimum average acceleration of sliders in a cycle was taken as the optimal design target， the transmission angle， velocity uneven coefficient and motion non-interference was taken as the constraints. The model shows that the crank length has a greater impact on the inertial force of the crank slider mechanism， and the longer the crank， the greater the inertial force. Based on the above parameters， YTO 9YFA-220 baler was designed and the compression force was tested. The results showed that the bale density was up to 230 kg/m3. The maximum compression force was 410 kN. The compression force appears shorter times in the whole period， about a quarter of the full cycle. The compression mechanism studied is of important engineering application value for the research and development of big baler.

Key words: agricultural mechanization engineering, big square baler, pressure force, optimum design, crank slider

中图分类号: 

  • S220.1

图1

打捆机压缩机构与喂入装置简图"

图2

机构运动特性"

图3

压缩频次对加速度的影响"

图4

结构参数对加速度的影响"

图5

不同偏距时的加速度"

图6

平均加速度数值计算流程图"

表1

机构参数对比"

方案曲柄 长度r/ mm连杆 长度l/ mm偏距e/ mm压缩频次/（次·min-1）

最大

惯性力/N

平均

惯性力/N

优化3301350754759773122
原3701200804770503593

图7

曲柄、滑块受力分析"

图8

压缩机构总体模型"

图9

性能试验样机与草条"

图10

传感器的安装位置"

图11

示波器的连接"

图12

仿真计算与实测惯性力对比"

图13

一个周期的压缩力"

图14

最大切割力与最大压缩力关系"

图15

草捆密度与最大压缩力关系图"

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