非光滑表面电渗轮脚减粘脱土的试验研究

非光滑表面电渗方法是有效解决土壤对地面机械触土部件粘附问题的较好方法之一。应用这一方法,研制了非光滑表面电渗轮脚,并进行了减粘脱土试验。试验表明,非光滑表面电渗轮脚具有良好的减粘脱土效果,并可提高牵引力和驱动效率。     

交变电流在仿生非光滑表面电渗中作用原理的试验研究

利用生物体表交流电渗作用的信息，将交流电引入仿生非光滑表面电渗技术中，并进行了试验研究，考察了交流电的频率对电渗效应的影响，利用试验优化技术对交流电的频率，电压两个因素进行了二元二次回归组合设计的试验，建立了显著的回归方程。对交流电在仿生非光滑表面电渗技术中的应用打下了理论基础。     

交就电流在仿生非光滑表面电渗中作用原理的试验研究

利用生物体表交流电渗作用的信息，将交流电引入仿生非光滑表面电渗技术中，并进行了试验研究。考察了交流电的频率对电渗效应的影响，利用试验优化技术对交流电的频率，电压两上因素进行了二元二次回归组合设计的试验，建立了显著的回归方程。对交流电在仿生非光滑表面电渗技术中的应用打下了理论基础。     

非光滑表面电渗减粘脱土原理的试验研究

在土壤动物减粘脱土机理研究的基础上,提出了一种有效解决土壤对地面机械触土部件粘附问题的新方法—非光滑表面电渗减粘降阻技术,并对其减粘脱土效应及规律作了基础性研究,同时设计并优化了非光滑表面电渗极板面积。     

界面粘附中非光滑表面基本特性的研究

某些非光滑表面比光滑表面更能减小运动阻力,这是有悖于传统认识的最新发现。本文从界面粘附角度提出了光滑与非光滑表面的基本概念,分析了非光滑表面的种类及其特性,阐述了非光滑表面仿生研究及其应用的现代发展,并展望了非光滑表面仿生降阻的前景。     

推土板的仿生分形设计

大量的仿生几何非光滑触土部件减粘降阻的试验研究结果表明,触土部件表面上的几何非光滑结构单元的分布对其减粘降阻效果具有显著的影响[1]。该文利用蜣螂体表几何非光滑结构单元(GUSU)分布的生物信息,进行了推土板仿生分形设计并对所设计的推土板进行了推土试验。利用试验优化设计技术,初步考察了推土板上几何非光滑结构单元的分布对推土阻力的影响     

肋条状仿生非光滑表面铸造成型方法

鲨鱼皮肤表面的肋条状（riblet）非光滑结构具有减阻功能,已经被证实,但这种仿生非光滑表面在复杂铸件表面上难以实现,严重制约了它在工程上的应用。该文以横截面为三角形的非光滑结构为例,以200QJ50-26型离心式水泵叶轮表面为载体,对仿生非光滑表面一次铸造成型原理及工艺进行探讨。该工艺采用原料→切割成型→涂高温漆→粘贴→风干→修剪→成型→铸造的流程,尤其是高温漆的选择及涂抹对该成型工艺具有至关重要的作用。采用仿生非光滑表面一次铸造成型法能形成设计要求的三角形沟槽的尖角,而且在叶轮内部全流道能够形成非光滑表面,其适应于复杂零件非光滑表面的加工。     

赤子爱胜蚓Eisenia foetida体表形貌及润湿性的研究

以东北蚯蚓常见种赤子爱胜蚓（Eisenia foetida）为实验样本,对其处于收缩、静息和舒张三种状态下的体前部及体中部的体表形貌进行观察拍照和三维扫描,并对其体表接触角进行测量。结果表明收缩态、静息态和舒张态具有不同的非光滑单元密度及表面粗糙度,其接触角也存在显著性差别。收缩态非光滑单元密度和表面粗糙度最大,接触角也最大,即润湿性最差;舒张态非光滑单元密度和表面粗糙度最小,接触角同样最小,即润湿性最好;静息态各参数则处于中间水平。据此,初步建立了蚯蚓体表非光滑单元密度及表面粗糙度与表面润湿性之间的关系,进一步证实了波纹形非光滑结构模型所提出的波形比与润湿性之间的反比关系。     

土壤粘附规律的化学吸附分析

用以化学吸附为主的土壤粘附模型，对法向粘附、切向粘附和无水情况下的粘附规律以及界面压力、加压时间、温度变化等因素对粘附力的影响进行了分析，该粘附机理不仅能够很好地解释粘附规律，而且还能对已有粘附理论尚解释不清的粘附现象，如土壤机械组成、矿物质组成与粘附力的关系，粘附力与吸附阳离子的关系，ｐＨ值对粘附力的影响等作出解释。在此基础上，作者根据这一模型提出了改变触土部件表面材料组成、触土部件非光滑表面仿生改形和电渗减粘脱土的有效方法     

波纹型推土板减粘降阻的有限元分析

对波纹型几何非光滑推土板与土壤相互作用进行了二维有限元分析，并通过表面应力、位移及土体中的应力场分析了其减粘降阻原因。为非光滑表面的减粘降阻机理的研究提供定量依据。     

仿生减阻树木移植机铲片设计与试验

铲片是树木移植机的重要工作部件,其尺寸参数、形状以及数量分布决定着移植机的挖土性能和整机的能耗大小。为了有效减小铲片切削土壤时所受阻力、减小整机能耗,该文根据树木移植机的工作状况和特点,对铲片进受力分析并建立力学模型。仿照土壤动物步甲的掘土器官大颚的体表结构设计非光滑仿生铲片,运用动力学分析软件ANSYS/LS-DYNA对原型铲片和仿生铲片切削土壤过程进行数值优化,通过原型铲片的数值仿真确定最佳铲片切削角为83?,在相同的铲片结构和土壤条件下,数值优化得到仿生铲片最佳参数为表面凸起直径14 mm,凸起中心距28 mm,凸起高度4 mm。根据最佳参数研制仿生铲片,并安装在移树机上进行原型铲片和仿生铲片的作业对比试验,发现仿生铲片有效减阻11.11%,证明了仿生非光滑铲片具有较好的减阻特性,可为整机节能降耗奠定基础。     

挖掘收获多功能曲面铲的设计与试验

摘要：针对传统根茎类作物挖掘工作铲阻力大、顺土性差、集果效果不好的问题,设计了多功能曲面挖掘铲。为提高挖掘入土性能和去土效果,挖掘铲纵向平面采用犁铧与圆弧曲面两段组合设计;为提高横向流畅顺土性能和向中集果率,挖掘铲横向平面采用功能分段及样条曲线拟合设计。通过与应用较广的普通平面多边形挖掘铲的对比试验,表明多功能曲面铲去土率提高了4.8%,向中集果率提高了1.2%,掉果率降低了1.03%。但两者的挖掘阻力相差不大。该挖掘铲的设计为后续的夹持装置和去土装置的作业提供了参考。     

滩涂土壤离散元接触模型优化与现场铲削试验

为解决现有离散元接触模型对滩涂土壤特性表征准确性差的问题,该研究基于离散元仿真软件EDEM的API二次开发功能,以Hertz-Mindlin接触模型为基础,通过增加塑性、粘附特征并更改切向滑动摩擦力,得到优化后的高湿黏弹塑性（moist elasto-plastic adhesion, MEPA）模型。通过模拟活塞拔出试验,结合Plackett-Burman试验筛选出影响标定指标的显著参数,完成接触模型参数标定。搭建了铲削试验平台进行现场铲削试验,对比分析了MEPA模型、JKR模型、EEPA模型以及Bonding模型的土壤特性表征效果。试验结果表明,在铲削阻力方面,MEPA模型较JKR模型、EEPA模型和Bonding模型的仿真精度分别提升约65.957%、74.206%和59.326%;相较于现场试验结果,MEPA模型的堆积厚度与侧边距相对误差分别为5.598%和6.362%,两者均保持在10%以内,能够较好地模拟滩涂土壤,对滩涂工作装置的工况模拟和优化设计具有重要意义。     

4B-1200型平贝母药材收获机的设计与试验

针对山区丘陵平贝母收获费时费工、机械化水平不高等现状,设计了一种与手扶拖拉机相配套的平贝母药材收获机。该机主要由刮土机构、挖掘铲、振动筛、筛下分贝土机构、装袋装置等组成。利用解析作图法对振动筛串联四杆机构进行分析,确定平贝母和土壤混合物能顺利通过筛面的驱动轴转速范围240~535 r/min;对反向螺旋叶片上的平贝母进行受力分析得出减小平贝母碰撞破损的筛下分土机构螺旋叶片转速小于4 m/s;平贝母收获试验样机田间试验表明:该机作业顺畅、性能稳定,匹配动力为13.2 k W的手扶拖拉机,平贝母损失率小于4.9%、损伤率小于4.1%,满足行业标准规定,筛后贝土输送螺旋能顺畅地将贝土分至畦面两侧。该研究为产品级平贝母药材收获机的研制提供技术参考。     

基于DEM-MBD耦合算法的振动深松土壤扰动过程分析

为深入分析振动深松过程中耕层土壤扰动过程,该研究采用离散元法(Discrete Element Method,DEM)与多体动力学(Multi-Body Dynamics,MBD)耦合算法对振动深松作业过程进行仿真分析.采用MBD构建拖拉机-振动深松机-土壤系统仿真模型,利用DEM建立耕作土壤的离散元模型,考虑土壤颗粒...     

不同边膜铲起膜性能分析及其起膜率对比试验

农田地膜污染治理中,由于秋后残膜回收中缺乏较为理想的机构起翻边膜,致使边膜埋于地表不易被回收部件进行回收,对土壤及环境造成一定的污染。为解决这一问题,选取目前较为普遍使用的2种边膜起膜机构开沟器和双翼铲,新设计一种单翼铲,对其进行力学分析,对比3种不同结构的边膜铲受力情况,并且在新疆库尔勒尉犁县开展田间对比试验,对比不同结构的边膜铲在田间的工作性能,考核起出残膜完整率、起膜率及有无壅土现象发生这3个关键因素。结果表明:边膜铲的受力大小与边膜铲入土角度和铲刃的长度有关,对3种边摸铲理论分析得出单翼铲的受力最大,开沟器受力最小,双翼铲受力较为合理,而在田间性能试验中虽然单翼铲受力最大但其作业效果最佳,起出边膜的完整率达100%、起膜率在95.4%、并且在作业中没有壅土现象发生,考虑到作业效果的突出,推荐单翼铲作为秋后残膜回收机的边膜起膜机构。研究结果可为秋后残膜回收机的边膜起膜机构的设计选择提供参考。     

典型土壤动物体表形态减粘脱土的初步研究

土壤动物的不粘土特性,对于地面机械减粘脱土的仿生研究具有重要意义。本文利用实体显微镜和扫描电镜对典型土壤动物穿山甲、蝼蛄、蚂蚁和蜣螂等的体表形态进行了观察研究。结果表明,上述土壤动物具有类似波纹状的体表结构,并用波形表面模型进行了减粘脱土的机理分析。     

土壤粘附仿生研究(二) 典型土壤动物体表形态减粘脱土的初步研究

土壤动物的不粘土特性,对于地面机械减粘脱土的仿生研究具有重要意义。本文利用实体显微镜和扫描电镜对典型土壤动物穿山甲、蝼蛄、蚂蚁和蜣螂等的体表形态进行了观察研究。结果表明,上述土壤动物具有类似波纹状的体表结构,并用波形表面模型进行了减粘脱土的机理分析。