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《农机化研究》2021,43(9)
针对原粉垄刀具在粘土中作业时,耕后表土土块大、下层土土块小和破碎度分布不合理的问题,在原刀具的基础上,改进设计了一种新刀具,并通过仿真试验,分析了其作业过程。同时,建立作业性能数学模型,分析了结构因素对作业性能的影响,且对因素进行了优化,结果表明:对于粉垄刀具,在表土上方设置弯刀能有效提高耕后表土的破碎度,而切割中下层土的刀片,其交错深度和刀片夹角对耕后中下层土的破碎度有大的影响。新刀具参数的优化结果:插入变量s为3.5mm,夹角变量β为10.5°,相应的破碎度比1为0.9,破碎度比2为0.93,功耗幅宽比为104.37kW/m。耕后土壤破碎度在高度方向上分布比原刀具合理,达到了上小、下大的目的,且功耗幅宽比减小了25.13%。 相似文献
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针对粉垄机作业功耗大、粉垄作业性能与粉垄刀具结构参数关系不详的问题,先采用SPH法(Smoothed Particle Hydrodynamics)和试验设计方法,建立粉垄刀具作业模型,进行仿真试验;后采用回归分析方法,建立粉垄刀具结构参数与功耗幅宽比和土壤破碎度的数学模型,研究了粉垄刀具结构参数对功耗幅宽比及土壤破碎度的影响规律。结果表明:随着螺旋叶片直径、轴距的增大,刀片数增多,功耗幅宽比增大;而随着螺距的增大,功耗幅宽比呈先增大、后减小的变化;随着螺旋叶片直径、轴距、螺距的增大,质量中值增大,土壤破碎度减小;随着刀片数的增多,质量中值减小,土壤破碎度增大。小的螺旋叶片直径与小的轴距、螺距、刀片数组合,有利于降低功耗幅宽比,提高土壤破碎度;小的轴距和大的螺距组合,有利于降低功耗幅宽比,但小的轴距和小的螺距组合,有利于提高土壤破碎度。 相似文献
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为解决现有超深旋耕刀具作业时存在的土壤扰动大、表层土壤破碎度低的问题,采用SPH方法建立现有刀具-土壤作业系统模型,开展仿真研究,分析刀具对土壤的作用过程,从而揭示现有刀具作业时土壤扰动大、表层土壤破碎度低的原因;而后,开展超深旋耕刀具结构创新设计,构建3种新型刀具,并对其扰动效果进行仿真分析,优选出性能最佳的新型刀具,最后与现有刀具的作业性能做对比分析。研究结果表明：现有刀具的螺旋叶片触土面积大,对土壤的推挤和抬升作用大,是土壤扰动大的原因,而刀具上方的切割刀片数量少,难以切碎大幅扰动的表层土壤,导致其破碎度低;与原刀具相比,优选的新超深旋耕刀具对表层土壤的竖直方向扰动量减小了67%,且表层土壤的质量中值下降了42%,功耗幅宽比减小11.67%,能有效减小土壤扰动,提高表层土壤破碎度,同时降低功耗。 相似文献
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《农机化研究》2021,43(6)
针对现有粉垄刀具作业时振动大的问题,开展了粉垄刀具减振仿真研究。首先,采用SPH法建立粉垄刀具作业系统动力学仿真模型;然后,采用粉垄耕作田间试验,验证建模方法的合理性;最后,利用构建的粉垄刀具作业系统模型开展粉垄作业仿真,研究粉垄刀具的受力变化,揭示现粉垄刀具作业时振动大的原因。开展粉垄刀具结构创新设计,对新型粉垄刀具的减振效果进行仿真分析,结果表明:基于SPH法的粉垄刀具作业系统建模方法合理,可用于粉垄刀具作业分析;粉垄刀具的螺旋叶片和刀片在高度平面上不具对称性,不同深度土壤的参数存在差异、约束作用不一,其切土阻力和扭矩呈周期性变化,且激振力力幅大,达到713.5N,是粉垄刀具作业时振动大的原因。新结构的双螺旋粉垄刀具作业时,其力幅和力矩幅分别比原粉垄刀具的减小78%和52.8%,能有效减小粉垄刀具的振动。 相似文献
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挖坑机螺旋钻头掘进时,在刀片切削土壤的同时,螺旋叶片将向上输土。由于土壤的硬度不大,容易破碎,对切削速度要求不高,转速高可增大进刀量,转速低将减小进刀量。而土块在螺旋叶片的作用下向上移动时,钻头对转速及土块的输送影响很大。所以,应当以输土条件为主要依据来计算钻头速度。 当转速低时,刀片切下的土块只能被后面继续上来的土块推着向上运动,受叶片摩擦力和自身重量的作用下挤后面上,来的土块,易造成阻塞和叶片变形,使钻头的阻力增大。 相似文献
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针对林地开沟条件恶劣、开沟困难的情形,设计一种开沟刀,对设计的开沟刀进行切削土壤研究与参数优化。利用LS-DYNA建立开沟刀—土壤切削有限元模型,得到开沟刀土壤切削过程等效应力、切削阻力以及切削能耗的变化规律。以平均切削阻力为指标,建立正交仿真试验,探究刀片厚度、刃倾角和刀片切削速度对平均切削阻力的影响。正交仿真试验结果表明：平均切削阻力最小时的最优参数组合为刀片厚度6 mm,刃倾角45°,刀片切削速度2 m/s;各因素影响平均切削阻力的顺序为刀片切削速度>刀片厚度>刃倾角。对优化后的开沟刀进行静力学分析,刀具的强度与刚度满足要求。林地试验开沟刀切削阻力平均值为232.6 N,试验值与仿真值误差为7.1%,表明开沟刀—土壤切削模型可用于开沟刀参数优化。 相似文献
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针对微耕机旋耕作业部件与水田土壤间的作用机理研究匮乏,作业过程出现碎土性能差、效率低、和功耗大等问题,以1WGQ4型微耕机为对象,采用有限元法(FEM)和光滑粒子流体动力学方法(Smoothed Particle Hydrodynamics,SPH)的耦合方法,构建土壤-旋耕作业部件系统的动力学仿真模型,在细观上对旋耕作业部件刀片与水田土壤间的作用过程进行动力学分析。结果表明:构建的土壤-旋耕作业部件系统的动力学仿真模型精度高;水田旋耕刀片向后抛起的土壤少,与挡板碰撞破碎的土壤少,水田微耕机采用前耕后驱设计方案有利于提高其碎土性能。 相似文献
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针对我国现有筑埂机械存在功耗较大、机具磨损严重、土壤破碎不充分和筑埂不坚实等问题,设计一款新型旋耕切削装置,该装置由旋耕弯刀、抛土弯刀、L型弯刀以及刀轴等部件组成。运用离散元法构建刀具与土壤接触的力学模型,探究不同刀具的结构参数对其工作性能的影响。结果表明旋耕弯刀弯折角为125°,幅宽为60 mm,正切面端面刀高为55 mm,侧切刃包角为27°时,刀具功耗相对较低,而且碎土效果较好;抛土弯刀的弯折角为120°,幅宽为80 mm时,刀具的功耗及碎土效果较好;从材料损耗的角度考虑,L型弯刀幅宽为40 mm时刀具所用的材料最小。最后,对旋耕弯刀的疲劳寿命进行分析,为延长刀具的使用寿命提供理论依据。 相似文献
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湿粘水稻土深松过程离散元分析 总被引：8，自引：0，他引：8
湿粘水稻土的深耕松对作业机具设计与作业参数的要求不同于旱作制,为探究水稻土条件下土壤深松扰动过程及其内在相互作用机理,本文结合田间实测土壤物理参数,借助离散元EDEM软件,建立适用于粘性水稻土的深松耕作离散元模型。利用粘性水稻土模型对水稻土的机械深松耕作过程进行离散元模拟仿真,并结合田间试验结果对机具耕作阻力、土壤宏观扰动进行对比验证,进一步从仿真的角度揭示深松土壤扰动的微观过程、土壤失效破碎的微观机理。结果表明,该模型下深松耕作阻力平均误差为6.63%,土壤扰动的起垄宽度平均误差为4.39%,起垄高度平均误差为19.22%;DEM仿真对土壤的微观扰动过程分析进一步论证了宏观试验测试结果及假说的正确,并且能够从土颗粒接触力学层面表达土壤扰动的边界生成、土体内部破碎等过程;结合DEM仿真角度提出的反映土体破碎程度指标——断裂系数,与传统试验的指标参数碎土系数对比两者误差为3.46%,该指标更有利于对土壤破碎过程微观机理的表达。 相似文献
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《中国农机化学报》2020,(1)
为探究水田筑埂机旋耕切削部件与土壤间的相互作用机理,提高旋耕刀轴的作业质量和工作效率,对现有旋耕机常用的刀具排布方式进行探讨,提出一种新的刀具排列方式。该方式为刀具沿左右两个刀轴对称排布,筑埂机刀轴上采用旋耕弯刀、抛土弯刀和切型弯刀组合安装,三种弯刀均采用刀座式安装,旋耕弯刀数量为12把;抛土弯刀数量设计为2把;切型弯刀数量设计为2把。通过离散元仿真试验,研究旋耕刀轴上旋耕弯刀的不同刀具排布方式对刀轴工作性能和对土壤破碎效果的影响,结果表明旋耕弯刀采用三头螺旋线排列的情况下,机具对土壤的破碎效果更好,所受工作阻力的最大值相较于双头螺旋形排列和人字形排列分别减小160.77 N,119.52 N,作业扭矩分别减少54.87 Nm,163.58 Nm,刀轴的受力变化幅度小,作业更加稳定。 相似文献
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基于ANSYS/LS-DYNA的松土刀切削土壤有限元仿真 总被引：1，自引：0，他引：1
利用ANSYS/LS-DYNA,对四刀松土刀和六刀松土刀在不同转速下切削土壤的过程进行数值模拟,对不同转速下松土刀的阻力和功耗进行分析。仿真结果表明:两种松土刀在以1m/s前进速度下,转速低于45rad/s时,其阻力随着转速的增加而增加,在4 5 rad/s左右时达到最大值,之后阻力随转速增加而减小;同时,根据可决系数拟合出阻力-转速曲线,建立了拟合方程,并对不同转速下的功耗进行分析,发现功率和阻力具有相同的规律。对于不同排列的松土刀,六刀切削土壤时比四刀切削更加稳定和高效,但是所受的平均阻力和功耗更大。仿真数据分析结果可为实际生产中松土作业提供参考。 相似文献
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针对现有深松灭茬机深松灭茬作业效果差、阻力大、功耗大及作业效率低等问题,设计了一种五行垄上深松灭茬起垄机。设计深松铲的结构参数为:长度55mm,宽度22mm,高度600mm,圆弧部分入土竖直距离250mm,纵向距离300mm,入土角22°,切削刃角60°,楔刃高度19mm。设计灭茬刀的结构参数为:正切刃滑切角16°、弯折角112°、切削宽度41 mm、刀端点回转半径350mm、弯曲半径35mm、刀刃口厚度5mm,并安装在刀辊上。同时,设计了前端部下边长560mm、上边长390mm、后端部下边长360mm,上边长260mm、罩体长度650mm的起垄部件,与深松铲、灭茬刀辊组成深松灭茬起垄机。田间性能试验结果表明:相比于行业内标准,所有工况下深松灭茬起垄机深松深度稳定性系数平均提高3.15%、灭茬深度稳定性系数平均提高3.69%、灭茬率平均提高10.58%、碎土率平均提高8.26%,其作业后犁底层土壤容重明显降低,成垄高度和宽度满足农艺要求,作业性能与效果优良。 相似文献
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旋耕机能完成耕、耙作业 ,除了能耕松土外还能较好地切断植被残茬并将其混合于整个耕作层内 ,也能将化肥、农药等混施于土壤中。旋耕机的工作过程是 :动力驱动刀辊转动 ,安装于刀辊上的旋耕刀切削土壤并将切下的土块向后抛掷 ,土块与挡泥罩碰撞后破碎撒落 ,平土拖板将地表刮平。因而旋耕机工作过后碎土充分、地表平整。但应注意旋耕机在作业过程中可能出现的问题。（１）在使用前检查齿轮箱油封、纸垫是否完好。以免齿轮箱漏油。使用时注意齿轮箱内有无杂音。如果齿轮箱内有异物、锥齿轮间隙大小不当、轴承和齿轮有损伤 ,则可能造成旋耕刀轴… 相似文献
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推土铲切削性能的二维有限元分析 总被引：3，自引：0，他引：3
研究切削性能更为优良的推土铲对减小推土机工作阻力意义重大。本文运用二维有限元方法对推土铲-土壤接触系统进行了研究,分别分析了平面应变问题(宽齿切削问题)和平面应力问题(窄齿切削问题)中土壤所产生的应力及应变分布状况;对比了它们在两类平面问题中的差异。对比结果表明两者相差很小,从理论上讲,对于本文所分析的触土面导线线型而言,其在宽、窄齿土壤切削部件上的应用基本可以互换。 相似文献