船式拖拉机船壳减阻综合分析

为了提高船式拖拉机的工作性能,降低船式拖拉机在深泥脚水田中的摩擦阻力,通过fluent软件对船式拖拉机在深泥脚水田的工作情况进行仿真模拟,通过改变船壳底板的弧形个数以及弧形的幅值对其减阻效果的研究。研究结果表明:当船速为2.5 m/s,船壳弧度幅值为35 mm,且弧形个数为1时,其减阻率为7.6%,其对船式拖拉机减阻研究和外型的设计具有一定的指导意义。     

船式拖拉机底板非光滑表面减阻机理研究

基于Fluent软件对船式拖拉机底板建立三维模型,采用数值模拟的方法研究非光滑表面凹坑结构对机身底板的减阻影响。研究非光滑表面凹坑在不同深度、直径下滑行阻力的影响规律,选取最优的凹坑组合成等距排列、等差排列、菱形排列3种结构。分析凹坑结构的减阻机理,发现压差阻力增大、摩擦阻力减小是总阻力减小的原因。结果表明:船式拖拉机凹坑结构具有良好的减阻效果;相比光滑的船式拖拉机底板,非光滑表面凹坑直径为8mm,深度为5mm的等距排列结构的减阻率达到了5. 4%。     

船式拖拉机船壳微观结构减阻性能分析

研究了船式拖拉机船壳表面的微观结构,主要针对圆形凹坑凸包、凹凸槽及羽型微观结构的直径高度或者深度变化,对泥浆土壤中的减阻性能影响,分析了摩擦阻力、粘压阻力、总阻力变化规律。研究结果表明:在本文所参考的条件下,船速为2m/s、凹坑直径18mm、深度11mm时,具有最优的减阻效果,减阻率为12.7%,羽型凹坑结构具有一定的减阻效果,减阻率为5.37%。     

基于多相流的船式拖拉机减阻性能分析

船式拖拉机是深泥脚水田耕整作业的新型拖拉机,其船壳阻力是影响性能的重要因素。为此,通过测量水田土壤流变特性、简化实际的船体结构,考虑空气、水、泥浆3种介质,构建船式拖拉机船体多相流数值仿真模型,研究了工况速度与船体粘性阻力、兴波性能之间的关系及水层的减阻性能,并开展船模实验。结果表明:船底不完全满足动压润滑条件,导致水层减阻效果不明显,在船体底部安装侧挡板的方法可以提高动压润滑的能力,降低船体行驶阻力。     

船式拖拉机气层减阻影响因素分析与参数优化研究

针对船式拖拉机船壳在水田泥浆环境中作业行进阻力大的问题,对船式拖拉机船壳气层减阻进行研究.通过构建仿真模型,对影响气层减阻性能的泥浆来流速度和气流量两个因素进行分析,并对船壳底板凹槽结构进行参数优化,研究不同深度凹槽结构的气层减阻性能.研究结果表明:泥浆来流速度增大在一定程度上会使气层产生破裂,导致总阻力增大,而气流量...     

基于CFD的船式拖拉机兴波阻力研究

船式拖拉机作业过程中容易形成兴波,其严重影响种苗的播种质量。为降低船式拖拉机在水田行走过程中的兴波,通过旋转流变仪试验测定泥浆参数,基于CFD算法建立VOF空气和泥浆双相流的船体滑行模型,研究船式拖拉机的前进速度、船体长宽比对船体兴波阻力、兴波高度及兴波作用区域的影响。结果表明,兴波阻力、兴波高度和兴波作用区域随速度增大而增大;当前进速度为2 m/s时凹船壳相对于平船壳船首和船尾兴波高度分别降低0.052 m和0.028 m;船行波衰减率为3.7%,当船体长宽比为19时船体所受兴波阻力最小的结论。     

基于流固耦合的船式拖拉机船壳的结构强度分析

为计算船式拖拉机的船壳在实际工况下的应力及应变,运用流固耦合理论和有限元方法对船壳进行结构强度分析。分别计算船壳在不同载荷下的最大等效应力及变形量,进一步研究船式拖拉机工作速度对船壳最大等效应力和总变形量的影响,并对船壳进行强度校核和刚度评价。结果表明:船壳最大等效应力和变形量受水田支反力影响较大,受流体压力影响较小;船壳的最大等效应力及变形量随着速度的增加而增大,船壳的最大等效应力增大的速率较大。强度校核结果表明:当速度超过7m/s时,船壳在工作时有可能发生破坏;船壳刚度评价都符合标准要求。     

仿生非光滑凸包和凹坑表面滑动摩擦磨损试验研究

非光滑表面对耐磨性有影响,并且不同的非光滑表面对耐磨性的影响是不同的。为了进一步研究其规律,本文进行了非光滑凸包和凹坑表面的耐磨性试验对比研究,得出在相同试验条件下,非光滑凹坑表面比凸包表面具有更好的耐磨性。     

仿生非光滑技术在小型水田犁犁壁上的应用试验

水田犁壁田间作业时由于土壤对犁壁的粘附,导致犁耕阻力增加,降低生产效率.研究人员根据大量的观察和试验,发现自然界中的生物的非光滑体表具有优良的减粘降阻和脱附效应,并据此研究开发了仿生非光滑犁壁.通过田间测试,仿生非光滑犁壁与普通光滑犁壁相比,减阻率为7.88%～13.46%,翻垡好,碎土率高,有较好的推广前景.     

仿生非光滑水田犁壁的设计及田间应用试验

水田犁田间作业时土壤对犁壁的严重粘附,将导致犁耕阻力增加、油耗增大、耕作质量和生产效率降低。经过大量的试验研究,已发现典型土壤动物蜣螂体表的减粘降阻和脱附效应,并据此开发了仿生犁壁。在前期研究基础上,考察仿生非光滑水田犁壁面上几何非光滑结构单元的尺寸和分布对犁耕阻力的影响,进行了设计参数优化,研制出具有减粘降阻性能的仿生非光滑水田犁壁。田间对比测试表明:仿生非光滑水田犁壁与普通光滑水田犁壁相比,降低犁耕阻力15.9%~18.0%,减少油耗11.9%,提高生产率20.5%。该犁壁耕翻的碎垡率高,耕作质量良好,有较好的实际应用前景。     

仿生学在农机减阻中的应用

在农业机械化的推广过程中,阻力过大是制约其发展的重要因素,而仿生学提出了解决此问题的新思路。详细介绍非光滑表面脱附减阻、减粘降阻的机理,及其在农机减阻方面的应用现状,为仿生学在农机设计中的应用提供参考。     

仿生几何结构表面深松铲铲尖设计与试验

深松铲在西南红壤坡耕地作业过程中,由于土壤黏附性强且板结严重,造成土壤过度扰动和耕作阻力过大的问题.采用工程仿生的技术方法,将具有减阻优异特性的克氏原螯虾和砂鱼蜥体表作为仿生原型,以深松铲铲尖为研究对象,设计仿生凸包、微刺—凸包、仿生鳞片、微刺—鳞片和微刺—凸包—鳞片混合表面5种仿生几何结构表面.通过室内土槽试验,考察...     

基于SPH法船式拖拉机单折面轮叶驱动性能研究

船式拖拉机的驱动性能很大程度上取决于其行走机构叶轮,轮叶的结构参数是影响船式拖拉机驱动效率的重要指标。为进一步减小轮叶与土壤接触过程中的滚动阻力,提高其驱动性能,在前期研究的HH709S型船式拖拉机直面轮叶优化结构的基础上,构建了单折面轮叶—土壤光滑粒子流体动力学(SPH)模型,分析了单折面轮叶折角处半径、驱动面倾角、非驱动面倾角对驱动性能的影响,最终获得驱动效果最佳的轮叶结构。研究结果表明:优化后单折面轮叶结构的驱动效率与原直叶片相比提高了15.03%,与优化后的直叶轮相比提高了13.65%,推进力做功提升了8.13%,叶轮轮叶驱动性能得到了显著改进。     

水田拖拉机驱动轮与土壤相互关系的研究

本文通过对拖拉机驱动轮与水田土壤相互作用的试验分析,简述了水田驱动轮推进力、滚动阻力的形成机理,可比较精确地预测水田驱动轮推进力、滚动阻力、下陷深度、行走效率以及根据水田土壤力学特性来计算其运动轨迹的方法,供设计计算水田拖拉机驱动轮使用。     

水田动力机组的形态理论与实践及发展方向

用什么理论来指导水田动力机组的发展是实现水田农业机械化必须解决的重要问题。从中国的自然、农业和社会经济特点给农业机械化带来的困难出发,需要突破传统的拖拉机理论建立新的理论。简介了作者1973年著作的“拖拉机形态学”理论,并据以提出水田动力机组的形态要求和“浮式-半浮式”(简称“浮”式)工作原理。对各种水田动力机组的性能和使用试验结果进行了理论分析,找出了采用“浮”式工作原理的船式拖拉机比生产率较传统水田拖拉机高一倍的一些主要原因。最后指出水田动力机组的选型既要符合自然规律,又要符合经济规律。对现有机耕船的经济效果作了初步统计分析。结论是采用“浮”式工作原理的各种船式拖拉机,联合收割机和带浮动船体的组合式拖拉机将是今后水田动力机组的一个重要发展方向。     

气幕减阻对模型船体起步阻力影响的分析

试验研究表明,由于湿软土壤与船体钢板间的粘附作用,船式拖拉机静止船体的起步阻力随船体停置时间的延长而增大,其值可达正常滑行阻力的五六倍以上。为了降低起步阻力,在试验室内对模型船体进行了气幕减阻试验。结果表明,利用气幕效应可使静置船体的起步阻力降低20～25％。     

离心泵叶片仿生非光滑结构的布置位置

为研究离心泵叶片上仿生非光滑减阻效果与仿生非光滑结构布置位置的关系及离心泵水力效率对仿生结构布置位置的敏感程度,将仿生非光滑结构分别均匀布置于离心泵叶片的6种不同位置上.利用ANSYS软件进行数值模拟,研究了目标流量下6种方案离心泵的性能参数及叶轮内部流动情况,将根据数值计算结果得到的仿生非光滑结构的最佳布置方案与常见布置方案在全流量下进行对比分析,并在应用相同仿生非光滑结构布置方式的前提下,分析了粗糙度的影响.结果表明:该离心泵模型在目标流量下,应用仿生叶片后,其水力效率变化有限,而叶片壁面上平均剪应力相较于光滑壁面情况下降最大约12.7%;布置于任意位置的仿生非光滑单元均能在一定范围内产生减阻效果,相邻仿生单元对于同一壁面位置的减阻效果不具有线性叠加关系;在全流量下,将仿生非光滑结构布置于叶片背面的中部,相比于将其布置于叶片背面的出口部分,增效率与减阻率均更为优秀,且2种方案的增效率与减阻率随流量变化的趋势较为相近;粗糙表面尽管能和仿生结构表面一样在近壁面形成低速层,但无法实现减阻效果.该研究表明,仿生结构对离心泵水力效率的影响与模型本身有关,在使用一定个数的仿生凹坑单元的前提下,应尽量将凹坑布置在剪应力大处.     

浮式水田拖拉机驱动叶轮的研究

本文对浮式水田拖拉机驱动叶轮滚动阻力大的问题进行了研究,根据叶轮滚动阻力主要来自叶片对土壤的垂直挤压,研究了叶片司以垂直入、出土的浆式叶轮。分析了它的运动学并推导了该叶轮的推进力、滚动阻力的计算式。对作者所设计的这种浆式叶轮的电测实验表明:它具有较小的外滚动阻力和较高的牵引效率。     

仿生非光滑推土板减粘降阻的试验研究

对模拟土壤动物典型几何非光滑表面的各种形状的仿生非光滑推土板在固，液，气三相组成的土壤中，进行了减粘降阻试验研究，试验土壤为砂土，湿砂土，松散黄粘土和结构性较好的黄粘土，研究非光滑表面改变切削深度，切削角度探讨了下减粘降阻效果及非光滑表面减粘降阻机理，结果表明，在切削成垡状粘性土壤时，非光滑表面可降低阻力２５％以上，且其脱土性能比光滑板好。     

仿生非光滑表面脱附与减阻技术在工程上的应用

生活在自然界中的生物具有生物非光滑体表。根据大量的观察和试验,发现这种非光滑表面具有减粘降阻和脱附效应,这种仿生非光滑表面减阻脱附技术被应用到了空中、水中和土壤中,得到了很好的减粘降阻与脱附效果。但是目前,对生物的这种非光滑体表还只是被动的模仿阶段,对这种现象的机理没有形成系统的认识,针对这种情况,提出今后研究工作的重点与方向是：集中研究不同非光滑表面与不同介质之间脱附与吸附的机理和对非光滑表面的量化描述。