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设计了一种马铃薯仿生挖掘铲片,研究其在土壤运动过程中的减阻性能。运用仿生手段对蝼蛄前爪第一趾进行仿生信息的提取,设计了一种马铃薯仿生挖掘铲片,利用EDEM对挖掘铲片进行挖掘土壤过程仿真。在EDEM仿真过程中,根据铲片对土壤的扰动情况分析可知:仿生挖掘铲片对土壤应力较分散,铲面具有碎土能力,挖掘方向所受平均阻力为118.212N;普通挖掘铲片对土壤应力较集中,铲面不具有碎土能力,挖掘方向所受平均阻力值为159.508N;仿生挖掘铲片较普通挖掘铲片所受平均阻力减小近35%,仿生挖掘铲更具优良的挖掘性能。 相似文献
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针对现有三七种苗挖掘铲挖掘阻力大、碎土性能与减黏性差等问题,设计一种三七种苗挖掘铲。本研究运用仿生学原理,依据穿山甲良好的挖掘性能设计三七种苗挖掘铲。对穿山甲前爪中趾和鳞片进行结构分析,测量爪趾纵剖面和前端轮廓数据,通过曲线拟合得到仿生铲外形轮廓;结合穿山甲鳞片表面的楔形形状,将仿生铲表面设计成有凸起的楔形铲面;根据三七育苗农艺,确定仿生铲的挖掘深度和挖掘铲宽度;建立仿生铲三维模型,通过Ansys有限元仿真分析,确定挖掘铲厚度和入土角,研究仿生挖掘铲结构性能;并运用EDEM离散元动态仿真分析验证凸起仿生挖掘铲作业过程中所受阻力和土壤挖掘效果。三七种苗挖掘铲设计为凸起仿生挖掘铲,由Ansys仿真分析可知,凸起仿生挖掘铲最大应力为11.864 MPa,最大变形量为0.064 687 mm;由EDEM离散元法仿真分析得到凸起仿生挖掘铲挖掘阻力比平面铲小18.78%,作业时土壤颗粒平均翻滚角速度较平面铲提升27.13%,且具有较好的减黏效果。用穿山甲前爪和鳞片仿生三七种苗挖掘铲,能在保证不破坏三七主根和剪口的同时,达到增大碎土性能和减少土壤黏附的效果。该研究对三七种苗挖掘铲的设计与改进具有重要意义。 相似文献
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基于东方蝼蛄爪趾的仿生旋耕刀设计与试验 总被引：3，自引：0，他引：3
为了降低旋耕刀耕作时的能耗,本文基于东方蝼蛄前足爪趾轮廓拟合曲线的特征,利用逆向工程技术将东方蝼蛄前足爪趾1、2、3、4的轮廓曲线依次排列于IT245国标旋耕刀的正切刃与回转半径末端边缘,设计了仿生旋耕刀。建立南方粘湿土壤旋耕刀相互作用仿真模型,分析不同刀轴转速下国标旋耕刀、仿生旋耕刀扭矩和三向阻力的变化规律,结合室内土槽试验分析刀轴扭矩的变化趋势,验证离散元仿真模型的有效性。单刀受力仿真分析表明,仿生旋耕刀与国标旋耕刀的水平阻力、垂直阻力与侧向阻力均随着刀轴转速的增加而逐渐增大。在3种刀轴转速下,除侧向阻力以外,仿生旋耕刀受到的水平阻力与垂直阻力的最大值均比国标旋耕刀小。在刀轴转速150 r/min时,仿生旋耕刀较国标旋耕刀水平阻力与垂直阻力的最大值分别降低了9.91%与9.09%;在转速200 r/min时,分别降低了5.78%与9.74%;在转速250 r/min时,分别降低了4.95%与6.38%。土槽扭矩试验表明,仿生旋耕刀与国标旋耕刀的仿真值与试验值变化趋势相同,且随着刀轴转速的增加扭矩逐渐增大,最大相对误差为13.23%。在3种刀轴转速下,仿生旋耕刀较国标旋耕刀平均扭矩分别降低了10.53%、4.46%、3.49%。本研究可为旋耕刀减阻降耗和耕作能耗分析提供借鉴。 相似文献
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起垄有利于增加土壤的透气性及保水能力,是马铃薯种植环节中重要的一环。针对目前马铃薯播种机起垄装置功能单一、效率低、作业效果差等问题,提出一种适用于山东地区的两段式组合起垄装置,通过覆土圆盘和翼面铲的配套作业,同时完成覆土、起垄和整形作业,有利于种薯扎根稳定、生长发达,提高马铃薯播种机的作业效率和质量。通过分析覆土圆盘、翼面铲的作业过程以及土壤的运动过程,对翼面铲的总体尺寸及铲尖、铲面、翼板等主要部件进行参数设计。利用EDEM仿真软件建立土壤与两段式组合起垄装置的联合仿真模型并进行试验,对两段式组合起垄装置的起垄量模拟曲线进行分析,得出装置的作业质量相比仅依靠覆土圆盘作业有显著提升。田间试验表明,当马铃薯播种机前进速度为0.25m/s时,两段式组合起垄装置所起土垄平均高度为251mm,平均垄底宽为698mm,平均垄距为902mm,平均垄体土壤紧实度可达到390.33kPa,作业效果良好,满足山东地区马铃薯起垄农艺要求。 相似文献
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针对研究播种机覆土装置作业过程中种沟土壤及种子微观运动规律时,缺乏准确可靠的种沟土壤-种子-覆土装置三者互作离散元模型的问题,以含水率为(15.7±0.25)%的黏土为研究对象,基于EDEM软件对相关参数及模型进行标定。建立覆土装置与种沟土壤互作模型,通过Plackett-Burman试验,以覆土作业牵引阻力为响应值,筛选出对牵引阻力影响敏感的参数为土壤-土壤滚动摩擦因数、土壤-65Mn静摩擦因数、临界法向应力、临界切向应力,通过最陡爬坡试验确定各敏感参数的取值范围,通过Box-Behnken试验优化得出土壤-土壤滚动摩擦因数、土壤-65Mn静摩擦因数、临界法向应力、临界切向应力分别为0.15、0.31、18.45 kPa、18.58 kPa。以大豆种子为例,建立了种沟土壤与种子互作离散元模型,以种沟土壤与大豆种子碰撞恢复系数、静摩擦因数、滚动摩擦因数为试验因素,以仿真堆积角为评价指标,通过Box-Behnken试验优化得出各试验因素取值分别为0.57、0.33、0.08。建立了种沟土壤-种子-覆土装置三者互作离散元模型,并开展了试验验证。结果表明,牵引阻力仿真值与实测值相对误差平均值... 相似文献
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驱动式马铃薯中耕机关键部件设计与碎土效果试验 总被引：2，自引：0，他引：2
针对传统锄铲式中耕机在粘重土壤作业中碎土率低、碎土后土壤粒径较大等问题,对驱动式马铃薯中耕机的关键部件进行了设计,通过对整体结构和工作原理的阐述,对由碎土刀与刀盘组成的耕作部件进行参数设计与运动学分析,并对碎土刀切削土壤过程的剪切应力进行理论分析,运用Matlab确定了影响剪切应力的因素参数范围。以碎土刀刀轴转速、前进速度、耕深、碎土刀折弯角和刃口长度为因素,以碎土率为指标进行了试验台试验,并进行了正交回归方差分析。试验结果表明:在刀轴转速为275 r/min、前进速度为0.75 m/s、耕深为0.18 m、碎土刀折弯角为150°、刃口长度为0.07 m时,耕作后土壤碎土率为93.8%。试验确定了碎土刀的最优结构参数,所设计的碎土刀能增强碎土效果,关键部件的设计满足马铃薯中耕作业耕深、碎土要求。该研究基本解决了中耕过程中碎土率低、碎土后土壤粒径较大等问题,作业效果更加明显,为马铃薯中耕机的设计改进与优化提供了理论支撑和技术参考。 相似文献
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目前免耕播种机多为收获后免耕播种作业,未有将免耕播种系统与收获、秸秆还田相结合的复式机型,为了满足此种集成作业需要,达到抢农时、提高作业效率、减少机器下地次数的目的,设计了一种免耕播种系统与稻麦联合收获开沟埋草一体机相结合的机型,该播种系统主要由排种装置、种沟开沟装置、抛土装置构成。性能试验结果表明:设计的小型免耕开沟器开沟深度为3.1 cm,开沟宽度为3.6 m,破茬率为83.4%;延伸板长度为12 cm的抛土装置单侧抛土幅宽为105 cm,覆土厚度为2.2 cm,碎土率为97.8%,抛土均匀性为91.7%。播种系统水稻旱直播田间试验表明:当播种系统播种水稻干种、湿种播量分别为112.5 kg/hm~2、135 kg/hm~2时,产量分别为6 532.4、6 510.0 kg/hm~2,满足一体机免耕旱直播的播种需求。 相似文献
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东方蝼蛄体表形态与润湿性 总被引：1，自引：3，他引：1
利用扫描电镜分析了东方蝼蛄(Cryllotalpa orientalis Burmeister)前胸背板、腹部、翅膀和足部的体表形态,测定了东方蝼蛄体表刚毛的覆盖密度和尺寸.在OCA20型接触角测量仪上测量了水与东方蝼蛄体表各部位的接触角,分析了东方蝼蛄体表几何微结构与润湿性的关系.研究表明,东方蝼蛄前胸背板、覆翅、腹部、足、膜翅的刚毛覆盖密度分别为40.32%、31.82%、23.89%、19.11%、14.17%,水与东方蝼蛄体表各部位的接触角平均值为110.8°～141.5°,表现出很高的疏水性能.东方蝼蛄体表刚毛形成的几何结构表面与刚毛的高疏水性能的综合作用是其体表不沾土壤和水的重要机理. 相似文献
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为解决海南省香蕉秸秆粉碎机具在作业过程中的缠绕和粉碎效果差的问题,设计一种自走式香蕉秸秆粉碎还田机。阐述整机的工作原理,对喂入装置、粉碎装置进行理论研究并确定装置作业参数,完成结构设计。运用ANSYS软件对粉碎刀片进行静力学分析,结果表明: 粉碎刀片在正常工作下的最大等效应力为260.91 MPa,最大形变为0.159 88 mm,低于刀具材料的最大屈服强度,可以保证机器的合理性与适用性。对粉碎过程进行动力学仿真模拟试验,选取刀端线速度和切割角度为试验因素,以秸秆所受最大应力和能量损耗为评价指标,进行二因素三水平试验。结果表明: 最优参数组合为刀片刀端线速度30 m/s,切割角度15°,此时秸秆所受最大应力为12.885 2 MPa,能量损耗为3.50 J。研究结果可为机具进一步优化设计提供理论参考,为香蕉秸秆粉碎还田智能化的发展提供技术参考。 相似文献
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现有牧草种子收获机在收获牧草种子时,其收获总损失率与破碎率较高,杂质清选效果差,沉降不充分。为了解决上述问题,在现有沉降箱的基础上进行理论及结构分析,结合具体需求及整机结构外形来改进沉降箱清选结构,设计了一种圆弧减速挡板,减小了种子受到的冲击力,调整了挡板的大小以及位置,使得更多的种子经过沉降进行清选,提升牧草种子收获的质量合格率。通过计算流体动力学仿真对沉降分离装置的内部流场进行了仿真模拟,选择雷诺应力模型和DPM模型分别对气相和固相进行模拟得到气流场分布图和颗粒场的运动轨迹图。结果表明设计的圆弧减速挡板对比折线降速挡板的结构提升了种子沉降率,并减小了种子破碎率,并且在入口风速提高时,提高了箱底种子捕获率。通过牧草种子收获机收割苜蓿实地试验,分别对比了无挡板以及折线减速挡板的收获合格率。结果表明,采用圆弧减速挡板的沉降箱收获种子时沉降损失率为0.19%,破碎率为0.9%,均达到相关行业标准,证明了该装置的有效性。 相似文献
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微垄式覆膜覆土联合作业机设计与试验 总被引：1，自引：0，他引：1
为实现微型垄全膜覆盖种床机械化高性能构建,通过融合旱地全膜覆盖微垄膜面种植农艺技术要求,设计了微垄式覆膜覆土联合作业机,该机可实现起垄、覆膜、覆土一体化作业。对样机传动系统、覆土系统及垄体整形镇压装置等关键作业部件进行设计,结合相关作业性能要求,完成了覆膜种床覆土量、刮板式提土装置线速度等工作参数分析,确定了试验因素及其取值范围。以联合作业机前进速度、刮板式提土装置线速度和覆土装置倾角为自变量,种床构建合格率为响应值,建立了各试验因素与种床构建合格率的数学模型,得到各因素对种床构建合格率影响的主次顺序,获得微垄式覆膜覆土联合作业机最优工作参数为:联合作业机前进速度0. 71 m/s、刮板式提土装置线速度0. 50 m/s、覆土装置倾角68°。田间验证试验表明,联合作业机种床构建合格率均值为95. 6%,较优化前有明显提升。应用离散单元法进行微垄式覆膜覆土联合作业机在最优工作参数下的"提土-输土-覆土"动态作业过程模拟,仿真结果与田间试验结果基本一致,说明联合作业机工作参数优化准确、可靠。 相似文献