贵州为我国典型的喀斯特地貌省份,辣椒多在坡地种植,现有的辣椒收获机不能满足贵州辣椒采收要求,因此,文中设计并制造了适用于山地地形的全液压自行式履带辣椒收获样机。通过对山地辣椒收获机关键部位液压系统的设计计算及元器件选型,并采用AMESim液压仿真软件对行走、采收机构的液压系统进行建模与仿真。结果显示,行走马达启动时间为0.52 s,马达流量稳定在117.9 L/min;采摘辊的马达转速稳定在210 r/min,压合辊油缸、地轮油缸和升降油缸的举升用时分别为2.2,3.2和2 s,油缸压力稳定在16 MPa。由此得出,行走系统与采收系统的启动时间短暂且平稳,满足液压系统的设计使用要求。该研究以期为山地辣椒收获机及其他山地机器液压系统的改进与优化设计提供理论依据。

为减少液压系统设计计算量及提高系统设计可靠性,结合数字孪生与知识图谱技术,构建了基于数字孪生体的液压系统知识模型。搭建基于数字孪生的液压系统知识架构,从物理空间到虚拟空间,形成包含几何、规则、结构及行为4层模型的数字孪生体模型。以此为基础,构建由知识获取、知识表示及知识推理组成的知识模型。运用知识模型推理出新知识并保存至液压系统知识库中,实现知识重用与知识可视化,提高液压系统设计效率。最后,以4JZ-1.0A型履带式辣椒收获机液压系统为例,运用知识模型进行推理,所得液压系统元件型号与理论设计一致,验证了该知识模型的有效性。