【论文精选】基于轮壤接触力学行为的蓝莓采收机行走驱动系统设计

来源：农业工程学报

《农业工程学报》2020年第36卷第7期刊载了哈尔滨理工大学等单位鲍玉冬、杨杰、赵彦玲、刘献礼、郭艳玲、李志鹏与向敬忠的论文——“基于轮壤接触力学行为的蓝莓采收机行走驱动系统设计”。该研究由国家自然科学基金（项目号：51505110）等资助。

蓝莓是劳动密集型产业，果实的采收是产业链中成本最高、耗时最多的环节，严重影响蓝莓产业，果实的经济效益。目前中国蓝莓采收主要依靠人工采收，蓝莓采收机的研究仍处于起步阶段，尚未形成高效机械化采收链条。国外蓝莓机械化采收研究起步较早，技术成熟。蓝莓种植基地规模较大，树间距大、垄间路面平整，农机与农艺匹配。中国蓝莓种植基地多为高密度种植模式，地表形态规整度差，国外技术成熟的采收机即使引进也无法高效使用。由于蓝莓采收时间主要集中在全年降水量最多的7、8月份，采收机作业路面质量差，车轮容易发生打滑和沉陷，整机通过性差，直接影响果实采收效率，阻碍蓝莓采收机有效发挥其自身优良性能，制约中国蓝莓种植产生规模化效益。

该研究通过分析车轮驱动力矩、负载、沉陷量及挂钩牵引力等力学行为，得到车轮通过性影响因素为土壤属性、车轮结构参数和行走速度；以车轮结构参数、行走速度为试验因素，采用离散元法建立蓝莓采收机轮壤接触模型。车轮结构参数或行走速度增加时，车轮阻力矩和土壤波动速度随之增加。

依据车轮阻力矩设计行走驱动系统，采用闭式静液压四轮行走驱动系统，通过工况适应性仿真验证各车轮输出特性一致，稳定行走；系统可以克服车轮沉陷，平稳越障。通过样机田间试验得到行走驱动系统满足行驶速度范围要求，运行平稳，行走驱动系统与采收系统匹配性良好。研究表明建立的轮壤接触模型可靠，行走驱动系统作业通过性效果较好。