基于PLC控制的等径凸轮传动自动变速秸秆粉碎还田装置设计与试验

林涵; 何进; 李慧; 王超; 李航; 谭露; 《农业机械学报 》 2024 EI 北大核心 CSCD

摘要：为提高玉米秸秆粉碎还田机具作业质量，解决传统秸秆粉碎还田机械作业参数不可实时调节等问题，基于等径凸轮机构往复运动原理，设计了一种基于PLC控制的自动变速秸秆粉碎还田装置。通过分析地表支撑条件下秸秆粉碎过程中受力变化，确定影响秸秆粉碎效果主要因素，利用LS-Dyna软件确定主要因素取值范围；通过理论计算和动力学仿真分析，优化粉碎刀运动轨迹并确定粉碎机构关键部件参数。为提高玉米秸秆粉碎合格率，建立“泵-阀-马达”调速模型，设计人机交互界面进行作业参数设置，实现不同秸秆覆盖量情况下，秸秆粉碎装置作业参数快速匹配，以机具前进速度、秸秆覆盖量为试验因素，以秸秆粉碎合格率为评价指标进行单因素试验。试验结果表明，当田间秸秆覆盖量一定时，随着主轴转速增加，粉碎合格率呈明显上升趋势；当主轴转速一定时，随着田间秸秆覆盖量的增加，粉碎合格率有所下降；当主轴转速超过200 r/min时，秸秆粉碎合格率均达到90%以上，基本保持不变。为进一步验证试验结果，进行变速秸秆粉碎方式与定速秸秆粉碎方式对比试验。试验结果表明，变速秸秆粉碎方式秸秆粉碎合格率为92.17%,优于定速秸秆粉碎方式。该装置实现了秸秆粉碎还田作业参数精准控制，为秸秆粉碎还田机具智能化发展提供了技术支撑。

关键词： 秸秆覆盖 变速粉碎还田装置 等径凸轮 比例调速 PLC控制