設施農業用履帶式電動車輛驅動電機主要參數匹配

沈文龍 匡文龍

針對溫室大棚這種相對狹小的工作環境，國內研制并生產了以微耕機為主的小型農機裝備[1]。這類農業機械在使用過程中，存在排放物影響大棚作物的品質和作業人員健康，操作者勞動強度大、易疲勞，路面適應能力差等問題[2]。采用無線操控獨立電驅動的履帶式車輛可以有效地解決上述問題。履帶式車輛不僅零排放、易操作，而且可以有效地降低接地比壓，減小下陷深度，減輕對土壤的壓實程度[3]。

履帶式電動車輛的驅動系統由電池和驅動電機組成。驅動電機的主要參數決定了車輛作業性能。驅動電機的性能參數主要包括電動機的功率、轉速和轉矩。采用永磁無刷電機作為車輛的動力源，需要滿足牽引需求和一定的爬坡能力。

1 驅動電機功率匹配

設施農業用電動車輛主要進行犁耕旋耕和噴藥作業，整體速度較低且加速動作很少，因此可以忽略加速功率和空氣阻力功率的消耗。

1.1 犁耕工況

以平地上犁耕作業的電動車輛為研究對象，受力分析如圖1所示。

圖1 犁耕作業受力圖

圖1中，FT′為整機牽引犁耕作業時受到的總牽引阻力；G為電動車輛使用重量（作用在其質心位置上）；ν為車輛前進速度；Fq為車輛驅動力；FN為車輛受到土壤反作用力在豎直方向上的分力；Ff為車輛行駛阻力。在犁耕作業過程中，驅動電機克服的阻力主要是總牽引阻力水平方向分力FT與行駛阻力 Ff。

式（1）中，PN1為雙電動機需要的功率；FT為車輛額定牽引力；ν1為車輛犁耕作業速度，最大值0.69 m/s；……