基于SolidWorks的破茬开沟犁刀的设计与强度分析(英文)

破茬装置是茬地免耕播种机的关键工作部件,直接影响着播种机的播种质量,本文在目前国内所使用的破茬装置的基础上,设计出一种新型的破茬开沟犁刀。为研究其强度特性,减少工作时的故障,应用SolidWorks建立了破茬开沟犁刀的三维模型,用Cosmos对其进行了有限元分析,得到破茬开沟犁刀在工作时的变形和应力大小,找出了其强度薄弱环节。结果表明,破茬开沟犁刀的最大应力为5.862×108N/m2,最大扭曲位移为2.648mm,对破茬开沟犁刀进行了改进设计,应用Cosmos进行静态分析,表明改进后破茬开沟犁刀的强度和刚度明显提高,为其优化设计提供了参考依据。     

玉米垄作免耕播种机新型切拨防堵装置的设计与试验

免耕播种机田间作业时,根茬堵塞是影响垄作免耕播种机作业效率和播种质量的主要因素,国内外现有破茬防堵装置种类繁多,但适合我国东北玉米垄作区的较少。针对东北保护性耕作区玉米秸秆覆盖量大,根茬粗壮不易破切,致使下茬作物免耕播种时易出现秸秆缠绕和根茬堵塞严重现象,设计一种与中小型玉米垄作免耕播种机配套使用的新型切拨防堵装置,并确定新型切拨防堵装置的主要结构配置。通过对清垄刀的运动学分析,建立清垄刀侧推速度和后拨速度的数学方程,分析得出清垄刀配置偏角与机具前进方向为30°时,可以满足保护性耕作的清垄要求;通过对破茬犁刀工作状况分析,取配置偏角为6°时,不仅可将玉米根茬的根上节劈开,还可为后续的播种开沟器提供一个良好的工作环境,有利于保持播种深度的均匀性。为确定该装置合理的作业参数,采用二因素三水平正交试验方法,以机具作业速度及配重为影响因素,以切茬深度和牵引阻力为评价指标进行试验研究,并进行田间验证试验。试验结果表明:当机组作业速度5km·h-1,配重113kg时,切茬深度为84.4mm,牵引阻力为0.96k N,能够有效切断并清除玉米根茬,创造良好的种床,动力消耗小。该研究可为东北保护性耕作区玉米垄作免耕播种机的整机改进设计提供理论参考。     

破茬圆盘刀破茬性能研究

针对免耕播种机破茬部件的适应性和可靠性问题进行分析,设计了一种自摆式破茬装置,并对常用的3种破茬圆盘刀的破茬开沟性能进行试验分析。试验结果表明,相同工况下,秸秆切断率、根茬切断率、开沟宽度随转速增加而增加,功率消耗随着机车前进速度增加而增加。大波纹圆盘刀的功耗和土壤扰动量最大,种床条件最好;平面圆盘刀功耗最小。     

北方旱地玉米免耕播种机的设计与有限元优化

北方干旱地区免耕玉米播种机在使用过程中,由于播种机的开沟器与土壤在接触中不可避免地受到磨损,导致播种质量和一些技术指标降低。为此,对免耕玉米播种机各零件进行三维参数化设计和虚拟装配,针对播种机的关键受力部位开沟器选用普通金属、Al_2O_3陶瓷等2种材料进行有限元对比分析。结果表明,普通金属材料的最大变形量为0. 088 mm,Al_2O_3陶瓷材料的最大变形量为0. 065 mm,陶瓷材料工作时变形更小,能增强开沟铲的耐磨性,并且Al_2O_3陶瓷材料满足开沟铲的强度要求,可使用Al_2O_3陶瓷材料来代替开沟铲的金属材料。同时,对机架三维模型进行有限元分析,表明最大应力产生在机架前段拐角处,制作过程中应加强焊接强度,满足播种机的强度使用要求。     

2BML-2(Z)型玉米垄作免耕播种机的研制

针对玉米垄作留茬栽培模式,结合保护性耕作技术的实施要点,设计了2BML-2(Z)型玉米垄作免耕播种机。该播种机主要由动力驱动式破茬装置、开沟施肥装置、镇压传动装置等组成。田间试验结果表明,玉米粒距合格率约96.2%,破茬刀平均入土深度8.5 cm,播种平均深度5.2 cm,施肥平均深度8.5 cm,种肥间距3.3 cm。一次进地可完成破茬、开沟施肥、播种、镇压等作业,作业时土壤扰动小,作业质量满足农艺要求。     

2BLZ-2型垄上镇压式精密播种机结构及参数的确定

介绍了2BLZ-2型垄上镇压式精密播种机的结构和特点，并对其主要部件的参数选取作了详尽的阐述。该播种机前端为圆犁刀，用于切断残须根或玉米叶，可提高垄上播种时播种单体的对行性能；采用垄上仿形驱动装置，取代传统机上的地轮，垄上仿形提高了播深的一致性；采用双圆盘开沟器开沟，开沟宽度较小，不搅动土壤，有利于保墒；设计了可调镇压器，可根据土壤含水率不同，适当调节镇压强度。通过田间作业试验，表明各项作业指标能满足农艺要求。     

微耕机配套的玉米免耕播种机防堵开沟部件设计与试验

【目的】为解决我国西南地区土壤黏重,田块面积相对较小,现有免耕播种机作业时机具通过性差,播种质量难以保证等问题,设计一种微耕机配套的圆盘刀式玉米免耕播种机。【方法】应用圆盘刀与限深轮行走装置具备的破茬开沟、限深防滑功能,研究对比播种机平面、波纹与缺口圆盘刀作业时对破茬、牵引阻力和油耗等的影响;通过LS-DYNA对3种类型圆盘刀切割土壤过程进行仿真模拟,并实现关键参数的设计。【结果】田间试验结果表明,配置平面圆盘刀的免耕播种机土壤扰动量、油耗较波纹圆盘刀分别低4.03%和14.64%;较缺口圆盘刀分别低1.15%和7.51%;牵引阻力在0.54 m·s~(–1)时最低,为1.20 k N;使用3种类型圆盘刀的种肥深度合格率达85%以上,粒距合格指数为90.3%。【结论】本研究可为西南地区圆盘刀破茬的免耕播种机设计提供依据。     

仿生深耕挖掘犁刀的建模与仿真分析

根据仿生学原理,对长根茎类中药材收获机械的关键部件挖掘犁刀进行了创新设计,同时建立了深耕挖掘犁刀的三维实体模型,运用有限元分析软件ANSYS对其进行了仿真分析,确定了深耕挖掘犁刀在挖掘时的应变分布图.结果表明,深耕挖掘犁刀产生的最大整体变形量为9.6204 mm,发生在深耕挖掘犁刀的刀头;最大主弹性应变强度为2.5057e-2,最大弹性应变强度为3.6463e-2,最大等效弹性应变强度为2.4418e-2,发生在深耕挖掘犁刀螺母1上.     

自动控制动力切茬免耕播种机的研制

针对免耕播种机播种质量的要求,研制出一种具有自动控制动力切茬装置的免耕播种机,使其开沟器能开出合格的沟并形成良好的种床。文中对动力切刀的工作原理、参数选择及自动控制装置进行了详细描述。     

免耕播种机破茬部件的仿真分析

针对免耕播种机破茬部件传统设计中存在的生产周期长、成本高,产品制出后出现零部件间相互干涉而无法装配等缺点,应用UG软件进行破茬部件的参数化设计和仿真分析,对仿真结果进行处理,测试破茬部件的运动性能和干涉检测,找出设计中存在的不足并及时修改相应的特征,完成设计。结果表明:该方法提高了免耕播种机破茬部件设计的准确性和效率,代替了物理样机的制造和试验,大大降低了成本,提高生产率。     

火炬树水浸提液对波斯菊种子萌发和幼苗生长的影响

以火炬树(Rhus typhina L.)和波斯菊(Cosmos bipinnata Cav.)为试验材料,采用火炬树3种不同部位(叶、根、果穗)的水浸提液处理波斯菊种子,设置0.200、0.150、0.100、0.050、0.025、0.017 g·mL~(-1)6个质量浓度,并用清水对照,通过测定超氧化物歧化酶(SOD)活性、过氧化物酶(POD)活性、丙二醛(MDA)质量摩尔浓度、可溶性蛋白质量分数,研究火炬树叶、根和果穗不同质量浓度水浸提液对波斯菊种子萌发和幼苗生长的影响,进而探讨火炬树对波斯菊的化感抑制机理。结果表明:火炬树各部位水浸提液均在质量浓度为0.200 g·mL~(-1)时影响最大,其中叶水浸液对种子发芽率抑制作用最明显,发芽率为47%,而根和果穗水浸提液处理下发芽率分别为54%和72%,根水浸提液对波斯菊发芽指数化感作用最强,化感效应指数(RI)值为-0.483;火炬树各部位水浸液随质量浓度升高对POD、SOD活性的影响有双重质量浓度效应,即低质量浓度(0.017~0.025 g·mL~(-1))有一定促进作用,高质量浓度(0.050~0.200 g·mL~(-1))抑制作用显著(P0.05),当叶浸提液质量浓度为0.025 g·mL~(-1)时,对SOD活性达到最大促进作用,RI值为0.048,0.200 g·mL~(-1)对POD活性达到最大抑制作用,RI值为-0.827;可溶性蛋白质量分数随水浸液质量浓度升高而逐渐降低,MDA质量摩尔浓度随水浸液质量浓度升高逐渐增加;当叶浸提液质量浓度为0.200 g·mL~(-1)时,可溶性蛋白质量分数最低,RI值为-0.585,MDA的质量摩尔浓度达到最大,RI值为0.475,均与对照差异显著(P0.05)。从化感综合效应看出,火炬树各部位水浸提液对波斯菊化感作用敏感性由强到弱的顺序为叶、根、果穗。     

基于EFAST方法的AquaCrop作物模型参数全局敏感性分析

【目的】敏感性分析是作物模型本地化过程中的重要环节,对作物模型的校正与应用有重要的意义。【方法】本研究以国家精准农业示范研究基地2012—2013、2013—2014和2014—2015年冬小麦试验为研究对象,采用全局敏感性分析方法扩展傅里叶幅度检验法(Extended Fourier Amplitude Sensitivity Test,EFAST)对AquaCrop模型42个作物参数进行敏感性分析,以评估模型在北京地区的敏感参数。【结果】(1)对干生物量敏感作物参数是:水分和温度胁迫参数(生物量生产的最小生长度(stbio),引起冠层早衰的土壤水分消耗上限(psen))、生物量和产量参数(归一化水分生产力(wp))、蒸散参数(作物冠层形成后到衰老之前的作物系数(kcb))、作物冠层和物候发展参数(冠层生长系数(cgc),从播种到出苗时长(eme),最大冠层覆盖度(mcc),冠层衰老系数(cdc),从播种到成熟的时长(mat),产量形成过程中收获指数的建立长度(hilen))。其中stbio,kcb,wp和cgc 4个作物参数敏感性指数最大;(2)对冠层覆盖度最敏感的参数是:作物冠层和物候发展参数(cgc,mcc,每公顷株数(den),出苗率达到90%时的土壤覆盖度(ccs),mat和cdc)、根区发展参数(最大有效根深(rtx))、水分和温度胁迫参数(psen)、蒸散参数(kcb);(3)对产量最敏感的参数是作物冠层和物候发展参数(从播种到开花时长(flo),mat,cdc,hilen和从播种到开始衰老时长(sen))、水分和温度胁迫参数(psen)、生物量和产量参数(参考收获指数(hi)和wp)、蒸散参数(kcb)。【结论】利用EFAST方法对AquaCrop模型中的作物参数进行一阶和全局敏感分析,最大干物量的敏感性分析结果以及干生物量随时间变化的敏感性分析结果显示,敏感性参数的选择上差异不大,但排序上存在较大的差异,最大干生物量的敏感性分析不能分析作物参数对干生物量在整个生育期的影响,结果不全面;冠层覆盖度随时间变化的一阶和全局敏感性分析结果显示,在敏感参数的选择和排序上均有较好的一致性,全局敏感性分析中作物参数的敏感性指数更高,对冠层覆盖度的影响表现得更明显。本研究结果用于AquaCrop模型本地化,可提高该模型在北京地区的模拟效率和模拟精度。     

根系生态护坡的机理及试验研究

针对公路边坡开挖可能导致生态破坏和边坡失稳等问题，分别从理论上分析植物根系生态护坡的力学机理和从试验上研究根系的抗拉锚固能力.理论研究表明，根系提高土的抗剪强度主要是通过根-土接触面的摩擦力把土中的剪应力转换成根的拉应力来实现的；根系在生长时分泌了大量高分子聚合物，将其表面附近的土颗粒聚集起来，从而抵抗边坡土体受水流等因素的侵蚀.刺槐幼株根系的抗拉强度试验研究表明：侧根抗拉强度最大值大于主根的抗拉强度最大值，其最大值可达91.41 MPa；与HPB235钢材强度设计值210 MPa相比，该株刺槐根系的抗拉强度可达到其1/4～1/2.     

超深井蠕变地层套管强度及其影响因素研究

由于盐膏层岩石具有蠕变特性,导致盐膏层钻井、完井工艺复杂,造成井下套管损坏率高;本文采用岩石模拟伯格斯模型,研究了非均匀地应力下蠕变地层套管径向应力、最大等效应力和套管安全系数的分布规律,并在此基础上系统地研究了地层弹性模量和泊松比、水泥环模量和泊松比、非均匀载荷系数、内压等工程和地质因素对套管应力和载荷的影响规律,为蠕变地层中套管强度计算提供理论依据。     

超高双立柱巷道堆垛机振动分析

 高度为24m和负载2700kg的双立柱巷道堆垛机的结构振动特性是该产品可靠性设计的关键因素,研究分析堆垛机的工况载荷结构受力和模态特性以验证其是否符合强度和振动要求。基于结构模态振动理论和有限元方法,运用耦合自由度方法对各零件结合面进行连接处理和施加工况边界条件,建立了超高双立柱堆垛机的真实复杂动力学分析有限元模型。在此基础上,计算了堆垛机结构的最大变形量和最大应力值,前10阶预应力模态频率和振型。分析了堆垛机的工况载荷结构强度,预应力模态振动特性和结构的振动不稳定情况。计算结果表明超高巷道堆垛机在工况载荷下具有很好的结构强度和较大的模态振动位移等特性,为以整机系统振动为目标的超高巷道堆垛机动态设计改进以及避免结构的共振提供理论指导和参考数据。     

基于ANSYS的农机单轮测试装置结构设计与优化

设计一套测试轮胎型号介于6.00-12与9.5-20之间的单轮牵引性能测试试验装置。对比分析了滑轨-内外框架式与平行四连杆-内外框架式2种框架结构的优缺点,确定使用前者作为装置主体,液压马达作为驱动轮胎动力源。针对在试验过程中由于地面不平整而导致传感器测力方向不稳定的问题,设计了内外框架的整体结构:测力传感器布置于内外框架间,使用预紧弹簧使两端球铰式拉压传感器始终受到拉力。利用Pro/E软件建立了装置框架三维模型,同时建立了计算外框架最大应力的数学计算模型并进行了计算。利用有限元分析软件ANSYS对其内外框架进行应力应变仿真,最大应力结果与理论计算结果相近,并在此基础上进行了结构强度分析和优化。结果表明,优化后内外框架在保证框架总体重量最小的基础上应力应变明显减小,达到使用刚度、强度。针对内外框架试验时的振动特性进行了模态分析和预测,仿真后分别得到了内外框架前四阶的固有振动频率。     

多组学关联分析作物耐逆境胁迫研究进展

组学包括基因组学、转录组学、蛋白质组学、代谢组学及离子组学等。随着测序技术和手段的不 断发展,多组学的关联分析已成为研究作物抗逆应激反应常用的技术手段,并在此基础上对控制重要农艺性状 的基因进行研究。分别对转录组学与蛋白质组学,转录组学与代谢组学,蛋白质组学与代谢组学,转录组学、 蛋白质组学与代谢组学等不同组学结合的关联分析在作物响应逆境胁迫（非生物胁迫和生物胁迫）以及基因功 能研究、辅助育种的研究进展进行综述,并展望了多组学结合的关联分析充分利用综合分析的数据,对筛选到 的核心数据的验证以及在育种中的应用。多组学结合的研究方法可揭示作物响应逆境胁迫的分子机理,为未来 培育抗逆品种提供新思路。     

依边际分析法确定田间最优经济水量投入的唯一性准则

应用边际均等原理确定纯收益最大的田间水量投入的条件是水的价格 C_W 与产量的价格 C_Y 的比率等于边际产量 dy/dx,其中 x 只能唯一地限定为灌溉量。将 x 取为农田耗水量,用以求算所谓最优经济耗水量,是没有理论依据的。作物产量与灌溉定额间的相关程度取决于耗水量与灌溉量间关系的密切与否。