变频变幅振动深松试验台的设计与试验

为了实现振动深松作业时振频和振幅的无级调节,以适应不同物理性质的土壤进行深松作业,达到减阻深松、节省能耗的目的。为此,采用伺服油缸振动技术设计了一台可变频变幅的振动深松试验台,以测试不同土壤条件下振动深松的最佳工作参数,为振动深松机具的优化设计提供理论依据。试验结果表明:试验台最大振动幅度大于20mm,最大振动频率响应大于50Hz、振动频率0～30Hz、振动幅度0～10mm时,频率响应小于1dB,振幅误差小于4.2%,性能稳定且达到设计要求。     

两栖车辆减阻装置概念设计系统

从提高产品创新性的角度出发,对机械产品概念设计的过程模型和面向计算机求解的原理解表达策略进行了研究,开发了以功能设计子系统、原理设计子系统、知识资源建设子系统为核心的计算机辅助概念设计系统,论述了各个子系统的设计与实现。以两栖车辆减阻装置的概念设计为例,开发了一套计算机辅助概念设计系统,将其应用于两栖车辆减阻装置的创新设计中,得到了多种新型减阻装置。     

蛇腹鳞表面的超微结构及减阻机理

用原子力显微镜观测了竹叶青蛇、短尾蝮蛇和赤链华游蛇腹鳞表面的超微结构,分析了腹鳞表面的减阻机理。结果表明:3种蛇腹鳞表面的超微结构均为微凸体、微孔和凹坑周期排列的规律结构;蛇的栖息环境不同,超微结构的排间距、微凸体长度以及微孔的直径、数量不同。从陆栖到水栖,微凸体长度逐渐减小,微孔数量逐渐增加。微凸体减少了腹鳞和地面间的实际接触面积,从而减小了滑动时的粘着力;腹鳞表面的疏水性,减少了接触面间水的粘附力。     

添加剂湍流减阻流动的传热特性数值计算

采用雷诺应力模型和Cross粘度方程,对二维轴对称圆管内湍流流动的聚丙烯酰胺稀溶液（PAM）的流场和温度场进行了数值模拟.在数值计算结果的基础上,系统研究了流速对减阻流体的减阻性能和传热特性的影响.结果表明,减阻流体的减阻率和传热降低率随流速的增大逐渐增大到渐进值,而且传热降低率恒大于减阻率.减阻流体柯尔本（Colburn）因子与摩擦系数的对比结果表明柯尔本比拟,特别是在较低流动雷诺数下有较大偏差.     

旋耕减阻降耗技术研究进展

我国是农业大国,农业发展关系到国计民生,而耕作是农业生产中的重要环节。随着我国农业机械化发展转型升级,耕作能耗过高,成为农业生产中必须面对的主要问题之一。旋耕作为一种应用广泛的耕作方式,开展旋耕减阻降耗技术研究,对我国农业可持续发展具有重要的现实意义。本文介绍了旋耕减阻降耗技术的研究要点,重点分析了国内外在旋耕刀辊结构优化、仿生减阻、振动减阻和农机农艺结合四个方面的研究进展,指出了旋耕减阻降耗技术发展中存在的问题。基于对国内外研究现状的分析,本文建议进一步完善我国旋耕刀设计理论体系,增强模拟试验和实际试验的相互印证,开发应用于旋耕刀微观受力及变形检测的仪器和测试平台,揭示旋耕刀—土壤互作机理,从而为我国旋耕减阻技术高质高效的发展奠定完善的理论基础和研究条件。     

基于离散元法的茶园仿生铲减阻性能研究

针对茶园土壤板结较为严重、行距小、耕作阻力大且易使耕作机构发生缠绕等问题,提出了一种基于离散元法的仿生铲,并对其进行减阻性能研究。使用离散元仿真与试验结合的方法对茶园板结土壤的物理参数进行测量。以鼹鼠爪趾为原型,结合其挖掘动作,设计出基于四杆机构的耕作机构,并使用离散元的方法研究鼹鼠爪趾的趾尖、趾廓及两者复合的仿生特征的减阻效果。离散元仿真结果表明,在各个耕作条件下,趾尖仿生特征的平均扭矩减小比例和功耗减少比例分别为1.72%~5.04%和1.58%~4.84%,趾廓仿生特征的平均扭矩减小比例和功耗减少比例分别为34.06%~39.29%和29.02%~34.73%,复合仿生特征的平均扭矩减小比例和功耗减少比例分别为36.61%~42.06%和30.84%~38.15%,说明趾尖和趾廓两个仿生特征的减阻效果在一定程度上可以叠加,复合后的仿生特征有更好的减阻效果。     

振动挖掘铲减阻数值模拟及参数优化

对小型振筛式马铃薯挖掘机振动挖掘铲的性能参数进行优化,借助Adams和Ls-Dyna相结合法模拟振动挖掘铲挖削土壤过程,据4因素3水平响应曲面法试验设计原理对影响挖掘铲挖削阻力的因素进行了多因素方差分析,并建立和优化了回归模型。结果表明:影响牵引阻力的因素由大到小依次为振动频率、牵引速率、入土角、振幅;当牵引速率为0.67m/s、振动频率13.77Hz、振动幅值11.93mm、入土角8.35°时,优化牵引阻力为1 449.59N。田间验证试验结果表明:试验阻力平均值与仿真结果误差5%,说明回归模型能较好的反映振动频率、牵引速率、入土角、振幅于牵引阻力之间的关系。     

振动式农业土壤切削挖掘技术研究现状与展望

在土壤的耕作、深松、根茎类作物挖掘等作业过程中,普遍存在着挖掘切削阻力大、耗能高的问题。为了解决这些问题,国内外相关学者采用了多种方法和途径来改善土壤机具的切削挖掘阻力,振动式土壤切削挖掘方式也是一种重要的降低阻力的途径。为此,对国内外研究者在振动式农业土壤切削挖掘领域的理论和试验研究进行了阐述,分析了振动式挖掘方式的减阻机理,分别对强迫式和自激式两种振动方式下在农业土壤中典型的应用研究进行了综述,指出了相关研究的优点和不足,并对振动挖掘技术在土壤作业领域的前景进行了展望分析。     

触土曲面准线曲率特征及其减阻性能分析

准线形式对土壤工作部件触土曲面几何形式、工作阻力和土壤扰动状况均有重要影响。从曲率趋势线、曲率半径梳和曲率半径中心轨迹3个角度,分析了直线、圆弧线、摆线、抛物线及仿生曲线等5种典型触土曲面准线形式的内在几何特征及其与减阻性能之间的关系。准线形式或触土曲面形式的改变直接改变了与之接触的土壤所受法向压力作用规律,并通过改变切土阻力、土壤内摩擦阻力、土壤-触土曲面摩擦阻力及对底部土壤的压实阻力等因素中的一种或几种,使得整体工作阻力和土壤扰动产生了不同效果。研究结果表明:具有较简单常数曲率变化趋势的直纹面、圆弧面减阻性能相对较差;曲率半径中心轨迹具有多个极值点、有拐点且分段连续特殊几何特征的仿生曲面,在工作过程中能够同时降低土壤内摩擦阻力、土壤-触土曲面摩擦阻力及对底部土壤的压实阻力等几个因素的水平,并可获得极佳的减阻性能。研究对于深入掌握触土曲面几何与力学特性及触土曲面高效节能设计方法具有较重要的参考意义。     

减阻的模拟环道评价

减阻剂应用于输油管道可以达到增输或降压的目的，其性能评价是一个重要课题，阐述了利用环道进行减阻剂性能评价的原理，并给出了一套室内模拟环道评价装置，对环道的装置构成，设计规格和水力学特征进行了介绍，测定了室内合成EP系列减阻剂性能，对减阻剂与流体相互作用规律进行了探讨，试验结果表明，雷诺数在9000（对应管壁剪速1276s^-1)左右时，减阻生能达到最大值，之后由于减阻剂的剪节降地致减阻率降低，减阻率在加剂浓度约15mg/L时达到最大值，约74％。