[发明专利]收割机用谷物分离装置的性能测试方法及系统

说明书

本发明公开了一种收割机用谷物分离装置的性能测试方法及系统，方法包括：获取预设的仿真模型的模型参数；计算脱谷杆模型的动力学参数；判断所述脱谷杆模型与谷物模型是否产生碰撞；其中；若产生碰撞，执行脱谷状态计算流程并输出碰撞仿真结果；若全部碰撞对分离或未产生碰撞，执行分离或空载状态计算流程并输出运动仿真结果。本发明通过建立仿真模型、输入模型参数、判断是否产生碰撞、计算及结果输出，可对脱谷杆与谷物的互相作用过程进行仿真，并获得脱谷杆的振动与变形、法向打击力、切向打击力和冲击持续时间等关键参数，利用该模型可测试谷物脱粒装置的机械性能与不同材质的脱谷杆的性能，测试成本低、周期短、灵活度高且数据获取方便。

技术领域

本发明涉及农业机械仿真技术领域，特别是涉及一种收割机用谷物分离装置的性能测试方法及系统。

背景技术

在对收割机进行研发过程中，为了达到较好的谷物分离效果，对于收割机的谷物分离装置的性能需要进行验证，以确定机械结构及选择的材料是否能达到预期的效果，现有技术中，一般都是做出样机后对谷物分离装置的性能进行验证，这种测试方法不仅成本高，而且测试周期长，调试、数据记录都较麻烦。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种可对脱谷过程进行仿真以验证脱谷机构的性能的收割机用谷物分离装置的性能测试方法及系统。

技术方案：为实现上述目的，本发明的收割机用谷物分离装置的性能测试方法，所述方法包括：

获取预设的仿真模型的模型参数；其中，所述仿真模型为包含了脱谷杆模型与谷物模型的动力学模型；

计算所述脱谷杆模型的动力学参数；

判断所述脱谷杆模型与谷物模型是否产生碰撞；

若未产生碰撞，执行分离或空载状态计算流程并输出运动仿真结果；其中，所述运动仿真结果包括所述脱谷杆的振动与变形；

若产生碰撞，执行脱谷状态计算流程并输出碰撞仿真结果；其中，所述碰撞仿真结果包括所述脱谷杆的振动与变形、法向碰撞力、切向碰撞力和冲击持续时间。

进一步地，所述计算所述脱谷杆模型的动力学参数及所述执行分离或空载状态计算流程并输出运动仿真结果均基于如下动力学方程进行求解：

其中，x-广义坐标列阵，Q-转动时非接触力对应的广义力，T-系统动能，V_E-系统弹性变形势能，V_G-系统重力势能；

上述动力学方程简化为：

其中：J-广义质量矩阵。

进一步地，所述执行分离或空载状态计算流程并输出运动仿真结果中，所述脱谷杆i的变形基于如下方程求解：

其中：h_i(η)为所述脱谷杆i上距离自身坐标系原点为η的点在变形后的齐次坐标；为弹性线性位移，为非线性耦合位移；

在所述脱谷杆i自身坐标系中，x_ij,y_ij和z_ij分别表示第j变形线位移模态分别在x,y和z轴上的分量；x_ijk表示的是由弯曲变形引起的轴向缩短项，即采用非线性应变场所产生的高阶刚柔耦合项；δ_ij表示第j个模态坐标；N_i描述了所述脱谷杆变形的模态数。

进一步地，所述执行脱谷状态计算流程并输出碰撞仿真结果包括如下步骤：

根据潜在碰撞对的法向间距进行碰撞搜索和碰撞预判；

激活多接触约束及约束方程；