摘要：

針對(duì)標(biāo)準(zhǔn)化育秧大棚置床平地作業(yè)效率低，苗床平地精度差等問(wèn)題，設(shè)計(jì)一種雙旋轉(zhuǎn)式葉片結(jié)構(gòu)的水稻苗床平地機(jī)工作裝置。確定工作裝置結(jié)構(gòu)參數(shù)和工作參數(shù)，分析關(guān)鍵部件運(yùn)動(dòng)參數(shù)和受力情況。通過(guò)Workbench軟件分析，結(jié)果表明：關(guān)鍵部件的最大應(yīng)力處應(yīng)力為104.59 MPa；最大的總體變形僅為1.903 8 mm；前6階固有頻率在66.22～113.94 Hz之間，滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。田間試驗(yàn)結(jié)果表明：苗床床面最大高程差從15.8 cm下降至4.7 cm，地面相對(duì)高程標(biāo)準(zhǔn)偏差值從3.95 cm下降至0.98 cm，且作業(yè)后絕對(duì)差小于1.5 cm的測(cè)量點(diǎn)占比為92%，改善床面平整情況，滿(mǎn)足當(dāng)?shù)嘏锸矣硇枨蟆?/p>

關(guān)鍵詞：旋轉(zhuǎn)式；水稻苗床平地機(jī)；刮土器；有限元分析

中圖分類(lèi)號(hào)：S222.5+1

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：2095-5553 （2024） 04-0012-06

收稿日期：2022年10月31日" 修回日期：2023年4月4日

基金項(xiàng)目：全國(guó)基層農(nóng)技推廣項(xiàng)目（JCTG2021014）；黑龍江省省屬高等學(xué)?；究蒲袠I(yè)務(wù)費(fèi)科研項(xiàng)目（PTJH202002）

第一作者：陸博遠(yuǎn)，男，1998年，黑龍江寧安人，碩士研究生；研究方向?yàn)闄C(jī)械機(jī)構(gòu)創(chuàng)新。E-mail： 1143353503@qq.com

通訊作者：萬(wàn)霖，女，1971年，山東即墨人，博士，博導(dǎo)，教授；研究方向?yàn)橹悄苻r(nóng)技裝備設(shè)計(jì)與制造。E-mail： 381995603@qq.com

Design and test of rotary rice seedbed grader

Lu Boyuan1， Wan Lin1， Che Gang1， Tian Yuqi1， Liu Wei1， He shuguo2

（1. College of Engineering Heilongjiang Bayi Agricultural University， Daqing， 163319， China；

2. Jiamusi Branch of Heilongjiang Academy of Agricultural Machinery Engineering， Jiamusi， 154004， China）

Abstract：

In view of the problems of low efficiency and poor accuracy of seedbed leveling in standardized seedling greenhouses， a working device of rice seedbed grader with double rotating blade structure was studied， the structural parameters and working parameters of the working device were determined， and the motion parameters and force of key components were analyzed. The analysis of Workbench software showed that the maximum stress of key components was 104.59 MPa; the maximum overall deformation was only 1.9038mm; and the natural frequency of the first 6th order was between 66.22-113.94Hz， which meets the design requirements. The field test results showed that the maximum elevation difference of the seedbed bed decreased from 15.8cm to 4.7cm after operation， the standard deviation value of the relative elevation of the ground decreased from 3.95cm to 0.98cm， and the absolute difference after operation accounted for 92% of the measurement points with an absolute difference of less than 1.5cm， which improved the bed surface leveling and met the needs of local shed seedlings.

Keywords：

rotary type； rice seedbed grader； scraper; finite elements

0 引言

水稻是我國(guó)三大糧食作物之首［1］。近年來(lái)，隨著我國(guó)水稻種植面積的不斷提升，水稻育秧的需求量也呈現(xiàn)大幅度增長(zhǎng)趨勢(shì)［2， 3］。尤其是我國(guó)北方地區(qū)，作為寒地水稻的主要產(chǎn)區(qū)，多數(shù)采用水稻育秧大棚的方法改善土壤積溫不足所導(dǎo)致得水稻幼苗在寒地生長(zhǎng)緩慢的問(wèn)題。在水稻育秧的置床階段，由于標(biāo)準(zhǔn)化育秧大棚尺寸等方面的限制，使大型機(jī)械無(wú)法在棚室作業(yè)，因此采用傳統(tǒng)置床的方法進(jìn)行平地工作，如人工平地作業(yè)，但其平地效果差，質(zhì)量低，長(zhǎng)此以往大棚內(nèi)土壤肥力不均，在后續(xù)的施肥環(huán)節(jié)會(huì)產(chǎn)生藥液殘留，從而導(dǎo)致死苗現(xiàn)象的發(fā)生［4-8］，直接或間接影響水稻的產(chǎn)量。

目前激光平地領(lǐng)域美國(guó)、葡萄牙等一些發(fā)達(dá)國(guó)家研制的平地控制設(shè)備，其平地精度高，作業(yè)半徑大［9］，但價(jià)格昂貴，維修費(fèi)用高，難以推廣應(yīng)用。國(guó)內(nèi)胡煉等［10］改進(jìn)的傳統(tǒng)的單輪支撐改用多輪支撐，設(shè)計(jì)一種懸掛式的多輪支撐旱地激光平地機(jī)，減少機(jī)械作業(yè)對(duì)土壤壓實(shí)的影響。在GNSS平地領(lǐng)域，美國(guó)Trimble、日本Topcon等公司生產(chǎn)的GPS平地設(shè)備占領(lǐng)較大的市場(chǎng)份額，技術(shù)處于較高水平［11， 12］。國(guó)內(nèi)周俊等［13］設(shè)計(jì)了一款能夠同時(shí)兼具水田的旋耕和平地工作的GNSS水田旋耕平地機(jī)。

國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)平地機(jī)控制領(lǐng)域展開(kāi)了深入研究，但目前平地機(jī)工作部件多數(shù)采用固定式的刮土裝置，固定式的工作裝置并不能在棚室中應(yīng)用作業(yè)，因此本文針對(duì)標(biāo)準(zhǔn)化育秧大棚置床平地作業(yè)效率低，苗床平地精度差等問(wèn)題，研究設(shè)計(jì)一種水稻苗床平地機(jī)的工作裝置，其關(guān)鍵部件為雙旋轉(zhuǎn)葉片結(jié)構(gòu)，利用ANSYS Workbench軟件對(duì)旋轉(zhuǎn)式平地機(jī)的關(guān)鍵部件進(jìn)行有限元分析，分析在工作過(guò)程中其強(qiáng)度、剛度和模態(tài)特性，并生產(chǎn)樣機(jī)進(jìn)行棚室試驗(yàn)，改善床面平整情況，滿(mǎn)足當(dāng)?shù)嘏锸矣硇枨蟆?/p>

1 旋轉(zhuǎn)式苗床平地機(jī)設(shè)計(jì)

1.1 整體結(jié)構(gòu)與工作原理

旋轉(zhuǎn)式水稻苗床平地機(jī)工作裝置如圖1所示，主要由刮土器、懸掛機(jī)架、限深板、浮板和傳動(dòng)部分組成。

通過(guò)動(dòng)力機(jī)車(chē)的懸掛結(jié)構(gòu)掛接苗床平地機(jī)工作裝置，利用機(jī)車(chē)自身液壓升降系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)平地機(jī)的工作裝置浮動(dòng)功能和高程運(yùn)動(dòng)調(diào)節(jié)。刮土器由一對(duì)雙葉片組成的平地鏟，動(dòng)力由機(jī)架上方的齒輪箱傳遞，滿(mǎn)足行駛過(guò)程中的平地工作。為保證平地面積的完整性，每個(gè)葉片在旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)會(huì)有部分的重復(fù)作業(yè)區(qū)域，其作業(yè)總寬與前車(chē)的幅寬一致。采用雙旋轉(zhuǎn)式葉片結(jié)構(gòu)，使作業(yè)面形成一個(gè)較大平面，隨機(jī)車(chē)前進(jìn)對(duì)苗床表面松土起到攤平作用，葉片在旋轉(zhuǎn)過(guò)程中持續(xù)對(duì)苗床表層土壤進(jìn)行“挖高填低”實(shí)現(xiàn)苗床土平地精細(xì)化處理。機(jī)架的兩側(cè)裝有可調(diào)節(jié)高度的限深板，在平地作業(yè)中調(diào)節(jié)限深板與刮土器葉片保持相對(duì)距離，增大機(jī)架與苗床的接觸面積，分散對(duì)刮土器苗床的垂直壓力，同時(shí)起到適度均勻壓實(shí)苗床土表層的作用。

1.2 傳動(dòng)系統(tǒng)

傳動(dòng)系統(tǒng)是由傳動(dòng)軸和齒輪箱組成。通過(guò)連接前車(chē)動(dòng)力輸出軸，經(jīng)過(guò)T型齒輪箱動(dòng)力傳導(dǎo)，分別傳遞到左右旋轉(zhuǎn)葉片的回轉(zhuǎn)軸輸出端，達(dá)到傳動(dòng)要求。齒輪箱均采用錐齒輪的嚙合結(jié)構(gòu)，錐齒輪傳動(dòng)平穩(wěn)，機(jī)械效率高，傳動(dòng)力矩大。傳動(dòng)系統(tǒng)如圖2所示。

1.3 關(guān)鍵部件設(shè)計(jì)

1.3.1 刮土器參數(shù)設(shè)計(jì)

刮土器是旋轉(zhuǎn)葉片和回轉(zhuǎn)軸組成，為較好保證機(jī)器在棚室的通過(guò)性，考慮雙旋轉(zhuǎn)葉片結(jié)構(gòu)，旋轉(zhuǎn)葉片單片設(shè)計(jì)為長(zhǎng)450 mm，寬100 mm的矩形結(jié)構(gòu)。根據(jù)《農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》對(duì)平地鏟切土角進(jìn)行參數(shù)計(jì)算，用于鏟土和運(yùn)土作業(yè)切土角范圍為30°～40°［14］，本文選取切土角為35°，可較好地實(shí)現(xiàn)對(duì)苗床土的鏟土、運(yùn)土等功能，且減小切削阻力，減輕葉片表面黏土現(xiàn)象。

實(shí)現(xiàn)無(wú)漏刮前提下，減少重復(fù)作業(yè)的面積，因而左右刮土器的初始安裝夾角γ較為關(guān)鍵，多數(shù)采用安裝角度為90°［15］，初始安裝角度選取不適會(huì)導(dǎo)致兩旋轉(zhuǎn)葉片之間的存在運(yùn)動(dòng)干涉。實(shí)現(xiàn)兩旋轉(zhuǎn)葉片不干涉的極限初始安裝夾角γ計(jì)算如式（1）所示。

1.3.2 刮土器受力分析

圖4為旋轉(zhuǎn)葉片切削土壤的受力分析圖。刮土器作為苗床平地機(jī)的關(guān)鍵部件，在工作過(guò)程中，旋轉(zhuǎn)葉片可視為做切削土壤運(yùn)動(dòng)，葉片切削土壤時(shí)切削阻力的一部分來(lái)源于切削作用，另一部分時(shí)來(lái)源于土壤與葉片之間摩擦應(yīng)力。以O(shè)點(diǎn)為原點(diǎn)，建立空間坐標(biāo)系如圖4所示。

考慮實(shí)際育秧大棚中的環(huán)境條件下，沒(méi)有較大的土塊和石塊等堅(jiān)硬物質(zhì)，因此，不考慮旋轉(zhuǎn)葉片起邊、變鈍等情況。在垂直方向上受到的力如式（5）所示。

Fc=μN(yùn)0sinα+CaA0sinα+kbsinα-N0cosα

（5）

1.3.3 刮土器運(yùn)動(dòng)參數(shù)分析

圖5為苗床平地機(jī)工作裝置的運(yùn)動(dòng)分析示意圖，左右兩側(cè)的刮土器回轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)方向相反，作業(yè)時(shí)刮土器的絕對(duì)運(yùn)動(dòng)是繞回轉(zhuǎn)軸中心圓周運(yùn)動(dòng)與機(jī)具前進(jìn)運(yùn)動(dòng)相結(jié)合。如圖5所示，以A軸回轉(zhuǎn)中心為坐標(biāo)原點(diǎn)，Y軸為A軸與B軸回轉(zhuǎn)中心的連線，X軸為機(jī)車(chē)的前進(jìn)方向，建立坐標(biāo)系，以逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)方向?yàn)檎?/p>

當(dāng)A軸旋轉(zhuǎn)葉片上的任意點(diǎn)m1在圖5所示位置時(shí)，該初始點(diǎn)的位移方程如式（6）所示。

xm1=V0t+Rsinωt

ym1=-Rcosωt

（6）

B軸旋轉(zhuǎn)葉片上點(diǎn)m2的位移方程如式（7）所示。

xm2=V0t-Rsin（ωt-θ1）

ym2=-L+Rcos（ωt-θ1）

（7）

式中：

V0——機(jī)車(chē)的前進(jìn)速度，m/s；

θ1——葉片之間的初始安裝夾角，（°）；

ω——葉片回轉(zhuǎn)角速度，rad/s；

t——時(shí)間，以Y軸負(fù)方向?yàn)槠鹗键c(diǎn)，s。

根據(jù)式（6）、式（7）位移方程可知，苗床平地機(jī)工作部件的運(yùn)動(dòng)軌跡為擺線，且擺線的形狀受機(jī)具前進(jìn)速度影響，但是與臥式旋耕機(jī)不同，不會(huì)因?yàn)槌^(guò)一定的旋耕速比而出現(xiàn)無(wú)法正常作業(yè)的現(xiàn)象。

旋轉(zhuǎn)刀片作業(yè)的軌跡通常為余擺線軌跡，多數(shù)采用旋刀速比來(lái)計(jì)算，旋刀速比計(jì)算如式（8）所示。

λ=δrv1

（8）

式中：

λ——旋刀速比；

δ——旋刀轉(zhuǎn)速，r/s；

r——旋刀旋轉(zhuǎn)半徑，m；

v1——機(jī)具的前進(jìn)速度，m/s。

通過(guò)查閱資料和實(shí)地測(cè)試，確定刮土器轉(zhuǎn)速為150 r/min，機(jī)具前進(jìn)速度為0.7 m/s。故旋刀速比為1.6。λ=1.6＞1，運(yùn)動(dòng)軌跡為余擺線，可較好的保證平地作業(yè)質(zhì)量。

2 刮土器有限元分析

Workbench軟件分析功能強(qiáng)大，但是對(duì)于復(fù)雜模型的建立與處理較為困難［16］，為實(shí)現(xiàn)高效的模型分析，將刮土器的簡(jiǎn)化模型在UG12.0軟件中繪制，并另存為Parasolid文件格式導(dǎo)入至Workbench軟件中，簡(jiǎn)化后的刮土器模型如圖6所示。

1.旋轉(zhuǎn)葉片 2.加強(qiáng)桿 3.回轉(zhuǎn)軸

2.1 定義材料屬性及網(wǎng)格劃分

旋轉(zhuǎn)式水稻苗床平地機(jī)的刮土器主要由旋轉(zhuǎn)葉片和回轉(zhuǎn)軸，且加有兩根加強(qiáng)桿，保證旋轉(zhuǎn)葉片工作時(shí)的穩(wěn)定性，回轉(zhuǎn)軸采用45號(hào)優(yōu)質(zhì)結(jié)構(gòu)鋼，并調(diào)質(zhì)處理；加強(qiáng)桿和旋轉(zhuǎn)葉片采用Q275結(jié)構(gòu)鋼。各材料的屬性如表1所示。

ANSYS有限元分析中，前處理中的網(wǎng)格劃分對(duì)后續(xù)的分析結(jié)果起著重要的影響。采用Workbench中的四面體方法進(jìn)行網(wǎng)格劃分，并設(shè)置單元長(zhǎng)度為4 mm，保證網(wǎng)格分布均勻且過(guò)渡平滑，整體的網(wǎng)格劃分質(zhì)量較好。網(wǎng)格劃分共計(jì)124 235節(jié)點(diǎn)、72 933單元。

2.2 約束和載荷分析

根據(jù)式（4）計(jì)算出切削土壤水平阻力Fs為98.6 N，根據(jù)式（5）計(jì)算出切削土壤垂直阻力Fc為43.7 N，且方向向上，減速器與機(jī)架自身重力約為1 163 N，故垂直方向的力向下約為1 119.3 N。在作業(yè)過(guò)程中旋轉(zhuǎn)葉片繞回轉(zhuǎn)軸做圓周運(yùn)動(dòng)，當(dāng)旋轉(zhuǎn)葉片與機(jī)車(chē)前進(jìn)方向呈90°時(shí)，旋轉(zhuǎn)葉片受到最大扭矩Tmax計(jì)算如式（9）所示。

Tmax=ξnFmaxR

（9）

式中：

ξn——旋轉(zhuǎn)單元的刀具布置系數(shù)；

Fmax——旋轉(zhuǎn)葉片所受到土壤阻力。

刮土器的旋轉(zhuǎn)單元的刀具布置系數(shù)為2，結(jié)合式（9）計(jì)算可得在作業(yè)時(shí)旋轉(zhuǎn)葉片受到最大扭矩Tmax為88.74 N·m。

2.3 刮土器靜態(tài)分析

在Workbench分析計(jì)算中，通常選用mises屈服條件作為結(jié)構(gòu)破壞的臨界條件，參考第四強(qiáng)度理論并采用von mises等效應(yīng)力進(jìn)行判斷［17］，Workbench對(duì)刮土器分析求解的應(yīng)力云圖和應(yīng)變?cè)茍D如圖7所示。

由圖7可知，刮土器在作業(yè)過(guò)程中，應(yīng)力變化主要發(fā)生在靠近回轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)葉片上，因此查閱機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)［18］可知，Q275材料安全系數(shù)取n=2.0，對(duì)應(yīng)的許用應(yīng)力則為138 MPa。而圖7（a）中最大應(yīng)力為104.59 MPa，遠(yuǎn)小于許用應(yīng)力值。根據(jù)圖7（b）可知，最大的總體變形僅為1.903 8 mm，且位置處于旋轉(zhuǎn)葉片的最遠(yuǎn)端，對(duì)作業(yè)影響可忽略不計(jì)。故刮土器滿(mǎn)足旋轉(zhuǎn)式苗床平地機(jī)工作裝置的設(shè)計(jì)要求。

2.4 刮土器模態(tài)分析

旋轉(zhuǎn)式水稻苗床平地機(jī)在平地作業(yè)過(guò)程中主要受到3個(gè)部分的激勵(lì)載荷。

1）" 棚室中的苗床不平而產(chǎn)生的隨機(jī)振動(dòng)。苗床平地機(jī)以錦禾2ZG-8KZ型高速插秧機(jī)為動(dòng)力機(jī)車(chē)，且將水田輪更換至適合旱地的農(nóng)用輪，在棚室中的行車(chē)速度較低，激勵(lì)頻率一般為1～5 Hz范圍內(nèi)。

2）" 發(fā)動(dòng)機(jī)工作而產(chǎn)生的簡(jiǎn)諧振動(dòng)，隨著車(chē)體本身和懸掛機(jī)構(gòu)等進(jìn)行傳遞，其激勵(lì)頻率范圍較大，并因發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速變化而不斷變化。

發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)頻率

p=2nz60c

（10）

式中：

n——發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，r/min；

z——發(fā)動(dòng)機(jī)的缸數(shù)；

c——發(fā)動(dòng)機(jī)的沖程數(shù)。

錦禾2ZG-8KZ型高速插秧機(jī)采用三缸四沖程柴油發(fā)動(dòng)機(jī)，額定轉(zhuǎn)速為2 600 r/min，因此發(fā)動(dòng)機(jī)的激勵(lì)頻率不高于65 Hz。

3）" 刮土器在平地作業(yè)中，旋轉(zhuǎn)葉片的圓周運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)。查閱設(shè)計(jì)手冊(cè)可知，實(shí)際激勵(lì)頻率與實(shí)際工作轉(zhuǎn)速的關(guān)系式如式（11）所示。

N=60F

（11）

式中：

N——實(shí)際工作轉(zhuǎn)速，r/min；

F——實(shí)際激勵(lì)頻率，Hz。

刮土器作業(yè)時(shí)轉(zhuǎn)速為150 r/min，代入式（11）可得實(shí)際激勵(lì)頻率為2.5 Hz。

Workbench對(duì)模態(tài)分析求解后的前6階模態(tài)頻率如表2所示。

分析上述數(shù)據(jù)可知：刮土器的前6階固有頻率在66.22～113.94 Hz之間，均避開(kāi)上述三種情況下的激勵(lì)頻率，因而能有效避免共振問(wèn)題的產(chǎn)生。故刮土器結(jié)構(gòu)和參數(shù)滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。

3 田間試驗(yàn)與結(jié)果分析

3.1 試驗(yàn)條件

2021年10月進(jìn)行試驗(yàn)，試驗(yàn)地點(diǎn)在佳木斯建三江管局前進(jìn)農(nóng)場(chǎng)的育秧試驗(yàn)基地。選用1號(hào)超級(jí)育秧溫室大棚作為試驗(yàn)田，為提高育秧大棚的綜合利用率，一般在起盤(pán)后，繼續(xù)種植作物，該試驗(yàn)田長(zhǎng)×寬為60 m×12 m，前茬為玉米，含水率為13.94%，苗床土壤堅(jiān)實(shí)度為1 231.7 kPa，機(jī)車(chē)前進(jìn)速度為0.7 m/s（2.5 km/h），刮土器轉(zhuǎn)速為150 r/min，如圖8所示，選用以錦禾2ZG-8KZ型高速插秧機(jī)為苗床平地機(jī)動(dòng)力，進(jìn)行棚室試驗(yàn)。

3.2 試驗(yàn)方法

參考《激光平地機(jī)作業(yè)質(zhì)量（DB21/T 2785—2017）》作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求，土壤比阻大于8×104 Pa的，需先進(jìn)行旋耕作業(yè)。且為減少對(duì)人因素對(duì)苗床高程測(cè)定的影響，將棚室田塊按3 m×3 m網(wǎng)格劃分，共75個(gè)網(wǎng)格點(diǎn)。采用精確度較高的水準(zhǔn)儀（LM350，精度：≤±1.0 mm/km）對(duì)作業(yè)前后進(jìn)行網(wǎng)格化采樣測(cè)量。在棚室入口處選擇穩(wěn)固的基準(zhǔn)點(diǎn)，確定出基準(zhǔn)面高度，校準(zhǔn)調(diào)平系統(tǒng)高度，將基準(zhǔn)面高度輸入平地機(jī)的調(diào)平系統(tǒng)中，適當(dāng)調(diào)整限深板高度，架設(shè)三腳架（三腳架作業(yè)前后均不可被移動(dòng)）手持塔尺立于網(wǎng)格點(diǎn)苗床進(jìn)行定點(diǎn)測(cè)量，平地后采用同樣方法重復(fù)測(cè)量。

機(jī)車(chē)作業(yè)路線方法采用對(duì)角平整法，平地方向與秧棚方向呈一定角度，沿對(duì)角線方向依次作業(yè)，平整至對(duì)角后順時(shí)針或逆時(shí)針?lè)祷?，重?fù)3～4次作業(yè)，最后沿秧棚四周作業(yè)一周，防止漏整四周床面。

3.3 試驗(yàn)結(jié)果與分析

采用Matlab軟件處理試驗(yàn)數(shù)據(jù)，如圖9所示。圖9（a）為平地前的平整度分布情況，高程分布于121.7～137.5 cm之間變化；圖9（b）為平地后的平整度分布情況，高程分布在127.4～132.1 cm之間，相對(duì)于平整前，大部分的苗床高程得到改善，實(shí)現(xiàn)苗床平地機(jī)的作業(yè)效果。

采用棚室苗床床面的相對(duì)高程標(biāo)準(zhǔn)偏差分析作業(yè)質(zhì)量，評(píng)價(jià)苗床的平整精度。

Sd=∑Mi=1（hi-h）2/e-1

（10）

式中：

Sd——平整度，cm；

hi——

田間的第i個(gè)采樣點(diǎn)的相對(duì)高程，cm；

h——該田間相對(duì)期望高程，cm；

M——采樣點(diǎn)個(gè)數(shù)；

e——田塊內(nèi)所有采樣點(diǎn)的數(shù)量。

采用試驗(yàn)棚室中苗床所有的采樣測(cè)量點(diǎn)高程與期望相對(duì)高程絕對(duì)差小于1.5 cm的測(cè)量點(diǎn)記為合格，合格點(diǎn)與總測(cè)量點(diǎn)的比值作為評(píng)價(jià)田間地面形狀差異，統(tǒng)計(jì)的結(jié)果如表3所示。

數(shù)據(jù)表明，旋轉(zhuǎn)式水稻苗床平地機(jī)在育秧大棚中能夠穩(wěn)定完成平地作業(yè)，苗床床面最大高程差從15.8 cm下降至作業(yè)后的4.7 cm，地面相對(duì)高程標(biāo)準(zhǔn)偏差值Sd從3.95 cm下降至0.98 cm，且作業(yè)后絕對(duì)差小于1.5 cm的測(cè)量點(diǎn)占比為92%，明顯提高苗床平地精度，改善床面平整情況，滿(mǎn)足當(dāng)?shù)嘏锸矣硇枨蟆?/p>

4 結(jié)論

1）" 分析工作裝置的運(yùn)動(dòng)參數(shù)和受力情況。利用Workbench軟件對(duì)平地機(jī)工作部件進(jìn)行靜態(tài)強(qiáng)度分析和模態(tài)分析。分析結(jié)果表明：工作部件的最大應(yīng)力處應(yīng)力為104.59 MPa；最大的總體變形僅為1.903 8 mm；前6階固有頻率在66.22～113.94 Hz之間，其參數(shù)和結(jié)構(gòu)滿(mǎn)足設(shè)計(jì)使用要求。

2） 試驗(yàn)數(shù)據(jù)表明：苗床床面最大高程差從15.8 cm下降至作業(yè)后的4.7 cm，地面相對(duì)高程標(biāo)準(zhǔn)偏差值Sd從3.95 cm下降至0.98 cm，且作業(yè)后絕對(duì)差小于1.5cm的測(cè)量點(diǎn)占比為92%，改善床面平整情況，滿(mǎn)足當(dāng)?shù)嘏锸矣硇枨蟆?/p>

3）" 棚室內(nèi)的結(jié)構(gòu)為圓弧形，中間高，四周低，四周作業(yè)時(shí)，對(duì)駕駛員身高有所限制，后續(xù)可添加智能無(wú)人駕駛系統(tǒng)，以解決此類(lèi)問(wèn)題。

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