太子参收获机挖掘机构设计及分析

来源：中国农机化学报杂志2022年第8期北京时间：

作者：许星, 陈仕国, 胡立华

单位：福建农林大学，福州市，350002

摘要：为减小福建地区山地环境下太子参收获机的挖掘阻力，设计一种具有振动功能的太子参挖掘机构。通过太子参的种植环境以及挖掘铲的受力分析，设计挖掘深度h、入土角β、挖掘铲刃口倾角θ、铲体长度L及其宽度b等主要技术参数。根据偏心机构与四杆机构运动学原理分析挖掘铲的运动特征，利用ADAMS软件对其进行运动学仿真。根据挖掘铲理论负载计算所得的法向力，进一步利用ANSYS有限元软件对挖掘机构的挖掘铲进行静力学分析。通过实地测试并监测不同工况下的挖掘阻力，验证振动挖掘机构的功能性与理论分析结果。结果表明：挖掘机构可以实现以正弦波为周期的往复振动。对挖掘铲面施加563.85 N的法向力，挖掘铲最大应力为141.87 MPa，小于45号钢的355 MPa，满足受力要求。实地测试结果表明：不同工况下振动挖掘阻力在1 320 N和1 583 N之间变化，小于无振动时的挖掘阻力1 604 N，说明太子参振动挖掘具有减小挖掘阻力的作用。平均挖掘阻力为1 458 N，与理论计算数据1 505.181 N接近，进一步验证理论计算的合理性。

关键词：太子参,振动挖掘,挖掘铲,入土角,有限元分析

基金资助：福建省教育厅中青年项目(JAT190154)