針對農(nóng)業(yè)裝備觸土部件工作阻力大、耗能高等問題,提出了利用超聲波高頻振動輔助土壤切削挖掘從而降低阻力的技術(shù)方案,設(shè)計(jì)了超聲振動土壤切削挖掘裝置。選定20 kHz作為超聲激振頻率,基于耦合諧振效應(yīng)的目標(biāo),分析、設(shè)計(jì)了夾心式換能器和圓錐形變幅桿等關(guān)鍵部件的結(jié)構(gòu)參數(shù)。建立了變幅桿有限元模型,利用仿真方法對其進(jìn)行模態(tài)分析和諧響應(yīng)分析,仿真結(jié)果顯示,變幅桿軸線伸縮固有頻率接近20 kHz,與設(shè)計(jì)值吻合。搭建了超聲振動土壤切削挖掘阻力試驗(yàn)測試平臺,進(jìn)行了有、無超聲波振動土壤切削挖掘阻力土槽對比試驗(yàn),結(jié)果表明:相比無振動剛性挖掘鏟,超聲波振動挖掘鏟能夠有效降低土壤切削挖掘阻力,在1.5、2.5、3.5 MPa 3種土壤硬度條件下超聲波振動挖掘鏟所對應(yīng)的降阻率分別為35.1%、40.7%和44.3%,土壤硬度越大,超聲波振動挖掘鏟的降阻效果越明顯。當(dāng)土壤含水率為20%～48%時(shí),不論有無振動,土壤切削挖掘阻力均隨著土壤含水率的增加先迅速降低后又緩慢回升。由于超聲振動激勵(lì)需要額外消耗能量,故振動挖掘總耗能并未降低。試驗(yàn)驗(yàn)證了超聲振動土壤切削挖掘降阻方案的可行性以及參數(shù)設(shè)計(jì)的合理性。 

【文章來源】：農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào). 2020,51(11)北大核心EICSCD

【文章頁數(shù)】：8 頁

【參考文獻(xiàn)】：
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本文編號：3241990