基于NURBS理论的旋耕刀曲面造型

基于NURBS理论,对旋耕刀侧切刃、正切刃进行了统一的数学表达,并在VC++平台上对旋耕刀刃线、刀面实施NURBS参数造型,获得了较满意的刃线、刀面形状,从而开辟了旋耕刀设计途径,提高了效率.     

山地拖拉机坡地等高线旋耕土壤侵蚀规律研究

针对黄土高原丘陵山区坡地等高线旋耕作业时土壤耕作侵蚀(土壤由坡高侧向坡低侧迁移)严重及其机理不明等问题,通过理论分析、仿真试验、土槽及实地试验相结合的方法,深入开展山地拖拉机坡地旋耕侵蚀规律研究。首先,构建了H245标准型常用旋耕刀在坡地工况下的扰土体积参数方程,完成了旋耕刀坡地扰土过程的经典力学分析,确定了导致坡地旋耕土壤侵蚀的主要影响因素：坡地角、耕作深度、刀轴转速以及旋耕作业速度;然后,基于EDEM离散元仿真软件研究了单把旋耕刀和旋耕机整机的坡地扰土规律,得出土壤颗粒在旋耕刀侧切刃的动态滑切作用下有水平向后运动的行为,浅层土壤颗粒位移最大,深层土壤颗粒位移最小,并且深层靠近旋耕刀回转中心的土壤颗粒位移最大;土壤的侧向位移方向受旋耕刀正切刃朝向的影响;随着旋耕刀的入土,土壤颗粒在垂直方向的位置呈先变深后变浅的趋势。最后,选取旋耕刀轴转速、旋耕作业速度和坡地角作为试验因素,进行了实地旋耕单因素和正交试验,单因素试验得到土壤水平、侧向位移随着上述3个因素变化的规律;正交试验方差分析得到影响土壤侧向位移的主次因素为坡地角、旋耕刀轴转速、旋耕作业速度,影响土壤水平位移的主次因素为旋耕作业速...     

基于UNRBS理论的旋耕刀曲面造型

基于NURBS理论，对旋耕刀侧切刃、正切刃进行了统一的数学模型，并在VC＋＋平台上对旋耕刀刃线、刀面实施NURBS参数造型，获得了较满意的刃线、刀面形状，从而开辟了旋律刀设计途径，提高了效率。     

烟秆拔秆机刀辊参数优化与试验

针对烟秆拔秆机存在拔秆作业能耗高、工作不稳定、刀辊受力不均等不足,对其核心工作部件刀辊的结构参数和工作参数进行优化与试验研究。首先,对刀辊旋耕刀切土轨迹、沟底不平度、切土节距、拔秆入土深度和旋耕速比进行了理论分析,并结合刀辊拔秆工作原理和拔秆农艺要求,确定了拔秆机刀辊较优参数设计组合为:拔秆机前进速度v_m=0.3 7 m/s,切土节距S=1 0 0 mm,旋耕速比λ=8,刀辊转速n=1 1 0 r/min。其次,对影响刀辊工作质量和功率消耗较大的旋耕刀参数及排列进行了研究,包括旋耕刀侧切刃、正切刃、正切部弯折半径、工作幅宽及刀辊回转半径等,得到适合于反转拔秆的旋耕刀参数为:螺线起点的极径ρ_0=1 6 3 mm,螺线终点的极径ρ_n=2 4 0 mm,螺线终点的极角θ_n=3 1.8°,弯折半径r=3 0 mm,旋耕刀幅宽b=3 0 mm,并提出了旋耕刀在刀辊上的4n±2最优数列双螺旋线排列法。田间作业试验表明:刀辊拔秆作业质量较好,性能稳定,设计合理。     

高原型3Z系列中耕机用旋耕刀设计

云南省农业机械研究所根据多年来对旋耕刀的研究及推广应用,采用经验公式来进行旋耕刀侧切刃曲线的设计计算,设计出适合于中耕机旋耕作业要求的五种规格旋耕刀,满足在云南省多秸秆和绿肥等的粘重土壤田地旋耕作业的农艺要求,同时此种旋耕刀也能够应用于在云南省使用的微耕机和小型手扶拖拉机旋耕机对旋耕刀的使用要求.     

基于离散元法的筑埂机旋耕切削性能研究

为提高水田筑埂机筑埂质量和工作效率,探究旋耕弯刀的结构参数和工作参数对筑埂机旋耕切削性能的影响,构建了旋耕弯刀—土壤的离散元模型,同时对旋耕弯刀工作时复杂的受力情况进行分析。以IT245旋耕刀为基础,设计了几种不同的旋耕刀片,分别以旋耕弯刀结构参数和工作参数为试验因素,单位幅宽扭矩和扭矩为试验指标,进行两组正交试验。通过极差分析,得到影响旋耕弯刀功耗的3种主要工作参数,并探究其对旋耕弯刀碎土效果的影响规律。综合分析得到旋耕弯刀参数最优组合为:正切面端面刀高60mm,侧切刃包角27°,弯折角120°,幅宽60 mm,工作转速300 r/min,前进速度0. 3 m/s,工作深度100 mm。该研究为探讨刀具与土壤相互作用机理、降低水田筑埂机作业能耗及提高碎土效率提供了参考。     

旋耕弯刀侧切刃曲线分析及新型曲线的推导

本文讨论了旋耕刀侧切刃理论,将阿基米德螺线等侧切刃曲线归纳为一个微分方程曲线集合,并指出:与该集合相比,偏心圆与正弦指数螺线更适合于作侧切刃曲线。 根据动态滑切角理论以及侧切刃入土应从刀根部向刀端部依次过渡的原理,推导出等动态滑切角侧切刃曲线与顺序入土侧切刃曲线。     

1JSL-360水田搅浆平地机设计

研究设计的1JSL-360水田搅浆平地机与66.15 kW(90马力)以上四轮驱动拖拉机配套组成机组，在泡好的水田原茬地中，作业一次即可完成耕、耙、搅浆、埋茬和平地复式作业，其作业质量达到机械插秧对水田整地要求标准。具有节本、增效、低碳、环保等优点。论述了机具的设计方案、结构原理、主要技术参数、关键部件设计及相关计算等。     

驱动式与非驱动式水田平地搅浆机对比分析

水田整地是水稻移栽的基础，整地质量的好坏直接影响到水稻移栽质量的好坏。近几年，随着农业机械化的发展和水稻种植农艺的演变，出现了多种新型的水田整地机具。水田平地搅浆机（下称“搅浆机”）就是在这个演变过程中产生的一种新型、适用的水田整地机械，该机械可一次性完成埋茬、起浆和平地作业。目前市场上存在着两种类型的搅浆机，一种是驱动式的搅浆机，     

1GDP－260型水田打浆平地机的使用与维修

1GDP－260型水田打浆平地机是为40～45马力四轮拖拉机配套设计的新型水田精细整地机械，与使用翻地犁翻耕或旋耕后泡水，再用水耙轮多次碾压，完成碎土耙浆作业的传统水田整地方式相比，水田打浆平地机的特点是：利用新型旋耕刀旋压滑切的工作原理，完成水田原茬泡田地及翻、旋后泡田地的旋碎土、埋茬、搅浆、平地联合作业，质量好、效率高，满足插秧及直播的农艺要求，整机结构重量轻，仿形效果好。     

自激振动旋耕刀设计与减扭降耗性能分析

为实现旋耕作业减扭降耗,在国标IT245旋耕刀基础上设计了一种自激振动旋耕刀装置,对其工作原理进行了阐述。通过运动受力分析,完成了其大弹簧参数选型与弹簧心轴腰型孔设计。基于DEM-MBD技术,建立土壤-旋耕刀相互作用仿真模型,分析5种刀轴转速下国标旋耕刀与自激振动旋耕刀所受三向阻力与扭矩变化规律。仿真试验中,刀轴转速为150、200r/min时,减阻降扭效果不明显;转速为250、300r/min时,自激振动旋耕刀相比国标旋耕刀的减阻降扭效果较好,垂向阻力分别降低6.96%、10.41%,且平均扭矩降低率较大,分别为9.80%和19.63%,而转速达到350r/min时,减阻降扭效果下降。通过对2种旋耕刀仿真与土槽试验的平均扭矩进行分析,得出了国标旋耕刀与自激振动旋耕刀平均扭矩变化曲线的相关系数,分别为0.997与0.998,基本验证了DEM-MBD耦合仿真模型的准确性。对土槽试验中采集的Y向（耕作时刀刃振动主要发生方向）振动加速度数据进行频域分析表明,随着刀轴转速的增加,Y向功率谱密度幅值总体呈上升趋势,转速达到300r/min时,激振频率达到装置Y向的固有频率附近,此时发生共振,Y向功率谱密度幅值达到最大值。即此时旋耕刀获得最大能量,扭矩降低幅度最大,减扭降耗的效果最佳。     

浅述旋耕刀设计技术的发展

我国是一个农业大国,旋耕机是主要的农田耕作机械.旋耕刀作为旋耕机的重要部件,一直是旋耕机设计者研究的主要内容[1].提高效率、降低功耗是旋耕刀设计的两个主要目标.针对这两个目标,浅述了国内外的主要研究成果.随着科学技术的发展,旋耕刀的设计研究手段也发生了变化,以计算机模拟技术和网络CAD系统为例,来说明数字化设计技术已逐步被引用到旋耕刀的设计制造领域.数字化设计技术将会使旋耕刀的设计及制造发生革命性的变化.     

驱动圆盘犁与双刃型旋耕刀组合式耕整机设计与试验

针对传统旋耕式耕整机在稻-油或稻-稻-油水旱轮作的油菜种植模式下进行耕整地作业易存在整机通过性、适应性差,旋耕装置作业碎土率低、刀辊易缠草、秸秆埋覆性能差等问题,设计了一种驱动圆盘犁与双刃型旋耕刀组合式耕整机。提出先主动犁耕后双刃旋耕、两侧开畦沟的工作方式,分析确定了驱动圆盘犁组主要结构参数以及驱动圆盘犁组-开畦沟前犁布局方式;分析确定了一种应用于驱动圆盘犁与双刃型旋耕刀组合式耕整机的双刃型旋耕装置关键结构参数。依据滑切原理确定了具有长刃部和短刃部的双刃型旋耕刀片关键结构参数;根据驱动圆盘犁组结构布局确定了双刃型旋耕装置为双头螺旋线排列方式。利用离散元仿真方法分析了整机的秸秆埋覆性能以及对土壤耕层交换的影响,结果表明整机作业平均秸秆埋覆率为94.69%,且整机作业后土壤耕层混合均匀。在秸秆留茬量不同的两种工况下进行田间性能试验,田间性能试验表明,驱动圆盘犁与双刃型旋耕刀组合式耕整机作业后平均秸秆埋覆率为96.45%,平均碎土率为95.30%,犁组不堵塞,刀辊不易缠草,机组通过性好;田间播种试验表明,整机播种后油菜出苗均匀,整机作业各项指标均满足稻茬地油菜直播种床整备要求。     

斜置旋耕刀侧切刃曲线的理论研究

在对斜置旋耕动力学分析的基础上，推导出斜置旋耕刀侧切刃动态滑动条件，给出了侧切刃动态滑切角的定义和计算公式，以及计算实例。对比了国际耕刀正置和斜置时的动、静态滑动切角。把斜置旋耕刀的动态滑切角与侧切刃曲线统一于黎卡提（Riccati)微分方程中。该方程对斜置旋耕刀的计算机辅助设计有重要意义。     

斜置旋转耕耘机三维仿真研究

利用基于对象理论的斜置旋耕机械工作过程三维仿真系统，研究了牵引速度、刀滚转速、斜置角和相位角等参数对斜置旋耕过程的影响，对单刀、单列旋耕刀、位于同一螺旋线上旋耕刀和整个刀滚的切土进行了仿真，在此基础上，探讨了斜置旋耕的基本工作机理，提出了斜置旋耕的基本约束关系。     

耕作部件对带状旋耕耕作质量的影响研究

应绿色可持续农业的发展要求，带状免耕播种技术在我国南方稻麦种植区得到推广与应用。为简明耕作部件对带状旋耕耕作质量的影响，在280、380和510 r/min刀轴转速下对凿型旋耕刀、直刃旋耕刀和IT225型旋耕刀进行田间耕作试验。试验结果表明，影响耕作质量的主要因素是耕作部件形状和刀轴转速。在刀轴转速为510 r/min时，IT225型旋耕刀创造的土壤回填率只有7%，土壤回填效果明显低于具有较小正切刃的直刃旋耕刀和凿型旋耕刀。凿型旋耕刀能够创造出较好的回填和土壤破碎的效果，但由于其没有侧切刃无法创造出整齐的种床截面。在刀轴转速为180 r/min时，凿型旋耕刀造成的种床截面扰动率高达20%。直刃旋耕刀能够形成齐整的种床截面和高于50%的土壤回填率，但产生的土壤破碎体粒径过大，不能满足播种的需求。本研究为带状旋耕耕作部件优化指明方向，即兼顾直刃旋耕刀和凿型旋耕刀的特点，将两种或几种刀具进行有机结合，以满足不同土壤条件下带状旋耕播种的需求。     

3ZFD-440型玉米大垄双行动力中耕追肥机设计与试验

针对我国玉米大垄双行栽培技术缺少复式中耕联合作业机具的问题,设计适配于118.4~154.4 kW系列拖拉机的3ZFD-440型玉米大垄双行动力中耕追肥机。该机具一次作业可完成垄沟碎土除草、垄底深松、多苗带侧深施肥、垄台培土等多项工作。根据玉米大垄双行中耕作业的农艺要求,通过理论计算和试验分析完成施肥系统、碎土除草部件、导流式培土器的设计。碎土刀选用凿形直刀,回转半径为235 mm,刀片厚度为10 mm,碎土刀入土夹角选择35°,刃口宽度为2 mm,侧刃长度10 mm;采用导流式培土器,基础元线角为32°、导曲线切线与垂直面夹角为30°、导曲线切线与垂直面夹角增量为5°、导曲线半径为248 mm。田间试验结果表明：该机具在作业时能充分发挥大功率拖拉机的动力优势,作业时垄台台顶宽度变异系数为1.64%,垄台深度变异系数为4.34%;导流式培土器性能稳定,作业后垄形规范。碎土率为917%;垄沟沟底浮土厚度为4.6 cm;排肥一致性变异系数为3.1%,完全达到设计要求和国家标准。     

微耕机水田旋耕刀片切土作业过程动力学仿真

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。