楔形自润滑深松铲的结构设计与减阻试验

深松是实施保护性耕作的基础,在实行保护性耕作的初期更是必不可少的作业环节,能够打破犁底层、降低土壤容重、改善耕层结构。实现深松的主要工具是深松铲,其品质决定了深松效果。针对深松铲在工作过程中耕作阻力较大的问题,设计出一种楔形自润滑深松铲,借助SolidWorks软件进行结构设计及仿真分析,并在实验室进行减阻试验。试验结果表明:在相同试验条件下,楔形自润滑深松铲与传统深松铲对比,耕作阻力降低14.60%~21.17%,减阻率的平均值为18.28%,减阻效果明显。     

基于ANSYS Workbench的中型深松铲仿真分析与研究

利用UG三维实体建模软件建立中型深松铲的三维几何模型,将建立好的几何模型导入ANSYS Workbench有限元分析软件,建立对应的有限元分析模型;对其进行稳定载荷状况下的静力分析,得到中型深松铲的变形和应力分布情况;对其进行模态分析,得到中型深松铲的固有频率和振型。改变中型深松铲结构材料和约束位置,与原静力分析和模态分析结果对比,结果表明:中型深松铲采用65Mn材料、螺栓固定约束和前端面约束的方式能有效提高其强度,降低铲柄的应力变形,固有频率较先前得到提高,且各阶固有频率间隔增大,抗外界破坏能力增强,为中型深松铲的实际应用和优化提供理论依据。     

深松铲柄的有限元分析与优化

深松铲作为深松机具的主要部件,其品质直接影响深松效果乃至整机的作业性能。应用三维参数化建模软件INVENTOR对市售主流深松铲柄进行了三维实体造型,采用有限元分析软件ANSYS对其变形和应力进行了分析,结果表明,其强度、刚度能够达到设计要求,但铲柄下端存在细微变形,且铲柄与铲尖连接处存在应力集中情况。针对上述分析结果,对铲柄进行了优化设计。     

基于UG和ANSYS的流线翼形深松铲建模与分析

为满足辽西地区保护性耕作的要求,设计可减小土壤阻力的流线翼形深松铲,利用UG软件建立深松铲三维模型,并采用ANSYS软件进行静力分析,确定深松铲耕作时的变形和应力分布情况,为深松铲的研制提供理论依据。     

深松铲的模态试验与分析

为了研究深松铲的振动特性,采用模态试验的方法,对深松铲进行单点激励、多点拾振,应用信号分析软件进行深松铲的模态参数识别。同时,分析了深松铲的模态振型,绘制了振型图。分析结果表明：深松铲的第一阶模态表现为沿Z轴的摆动,第二阶模态表现为深松铲整体绕Y轴的扭转。深松铲柱的中部动刚度较小,属刚度薄弱区。由此,对深松铲柱和机体连接的部分进行了数字化改进,增加了铲柱的刚度。     

仿生深松铲结构设计与有限元分析

深松技术是旱地保护性耕作体系中的重要技术措施之一,高效节能是深松技术的发展方向。深松铲所受阻力是深松耕作的主要阻力来源。通过对金龟子和家鼠的足趾结构的研究,设计了一种新型的深松铲结构。结合四川的土壤条件,采用Drucker-Prager模型,利用有限元分析软件Abaqus对深松工艺数值仿真。在20℃常温和23°切削角的条件下,与JB/T 9788-1999深松铲比较,新型深松铲土壤应力分布和土壤扰动轮廓一致,深松铲所受土壤的反作用力减小,在相同前进速度和耕作深度的情况下,功率消耗降低了20.6%。     

基于ANSYS Workbench的弧形深松铲模态分析

采用Solidworks三维实体建模软件建立弧形深松铲的三维几何模型,将建立好的几何模型导入ANSYS Workbench有限元分析软件,建立对应的有限元分析模型;对其进行模态分析,得到弧形深松铲的固有频率和振型;优化深松铲模型再次进行模态分析,得到新的结果,得出不同结构参数下深松铲的前6阶模态数据,为深松铲的优化设计提供理论依据。     

基于Pro/E和ANSYS的深松铲有限元分析

深松铲是深松机上重要的零部件之一,其品质的好坏直接影响着深松效果乃至整机的性能.应用三维参数化建模软件Pro/Engineer对深松铲组成零件进行了三维实体造型,然后通过接口传递数据,用有限元分析软件ANSYS对其变形和应力进行了分析,结果表明,铲尖和两种截面形状铲柱的强度、刚度能够达到设计要求,为深松机的优化设计提供了有效的依据.     

香蕉免耕地深松铲的设计与有限元分析

针对我国热带农业区香蕉地长期翻耕,土壤板结严重、肥力下降等问题,本文研究了一种基于免耕技术的香蕉地深松铲.主要设计了深松铲尖、深松刀刃和深松侧翼等关键部件,并确定了其主要结构参数.利用Pro/E三维软件、Hyper mesh和ABAQUS软件对深松铲进行外部结构研究和有限元强度校核,验证了该深松铲应用于我国热带农业区香蕉免耕地深松作业的可行性.     

气压劈裂式深松铲的土壤劈裂减阻机理及有限元分析

针对我国现有土壤深松机械存在深松阻力大、深松幅度小等问题,研制了一种工作阻力小、深松效率高的气压劈裂式深松铲。首先建立了土壤与铲面在有无气压劈裂的工况下的力学模型,并进行对比分析,研究气压劈裂减阻机理,推导出在气压劈裂下的牵引阻力计算公式;然后,为验证设计的可靠性,对深松铲整体结构进行静力学分析与动力学分析。结果表明:气压劈裂式深松铲能够有效减小深松阻力,深松铲的最大应力远小于所选材料的屈服应力,且固有频率可明显避开与机身结构的共振频率。     

土壤深松部件松土机理的分析

土壤深松技术不同于土壤传统的耕作法—铧式犁耕法,是少耕法的一种。为此,通过分析3种不同的深松部件对土壤的作用过程,提出了它们的松土机理,并进行了比较分析研究。研究结果表明:全方位深松部件与斜柱犁在不同程度上实现了利用拉伸应力松碎土壤。尤其是全方位深松部件松土范围大,深松效果好,耕作比阻小,是深松作业的首选机型。     

深松铲减阻性及耕作阻力影响因素研究——基于LS-DYNA

为研究不同触土曲面深松铲的减阻效果及不同工作参数对深松铲耕作阻力的影响,设计了5种典型准线的深松铲结构,并通过ANSYS/LS-DYNA软件对深松铲切削土壤过程进行了仿真,对比分析了不同结构深松铲切削土壤时所受到的阻力,选择出减阻性能最好的深松铲结构。以优选的深松铲作为研究对象,对入土角、工作速度及工作深度等因素进行单因素试验,研究上述因素对耕作阻力的影响。试验结果表明:仿生变曲率深松铲的减阻性能最好,其耕作阻力最小(601 N);入土角为24°时,深松铲耕作阻力最小;耕作阻力随工作速度和工作深度的增加而增大。该文可为深松铲结构的设计以及工作参数的选择提供一定的技术支持。     

翻转式犁式挖坑机深松刀的设计与ANSYS分析

针对翻转式犁式挖坑机深松刀进行了设计及ANSYS分析,首先根据资料确定出深松刀尺寸,建立了Pro/E三维模型,利用ANSYS对其进行了网格划分,最后得出了深松刀尺的应力云图,找到了深松刀易破坏的薄弱环节。结果显示:在设计深松铲时,注意刀柄与刀刃的接口处的位置,只要保证了这个位置的强度,深松刀就能正常工作。     

基于EDEM的凿式犁铲土壤扰动仿真分析与试验

为探究凿式犁铲（以下简称凿铲）的土壤扰动机理并构建适用于东北地区黏重黑土与耕作部件之间的仿真模型,结合EDEM仿真分析与土槽试验,与深松铲作业效果进行对比,研究凿铲对土壤的微观扰动机理和宏观扰动状态,并建立适宜东北地区土壤的耕作仿真模型。仿真与试验结果表明,深松铲对土壤进行剪切破坏,将耕作层和犁底层抬升、下落,对土壤松而不翻,不破坏原有的耕层土壤结构,土壤膨松度试验值为12.4%,土壤扰动系数试验值为59.4%,纵向截面扰动面积为52.586mm2,俯视视图扰动面积为116.779mm2;凿铲对土壤进行挤压破坏,将犁底层土壤翻耕到地表,破坏原有耕层土壤结构,土壤膨松度试验值为14.1%,土壤扰动系数试验值为64.1%,纵向截面扰动面积为54.128mm2,俯视视图扰动面积为233.061mm2,通过与深松铲作业后数据相比可知,凿铲可以实现更为明显的土壤扰动效果。同时,建立东北地区黏重黑土条件下的离散元土壤耕作模型,选用Hertz-Mindlin with JKR Cohesion模型作为土壤接触模型,确定仿真模型的各项技术参数,仿真与试验得到的土壤扰动截面轮廓基本拟合,土壤膨松度、土壤扰动系数的仿真值与试验值的相对误差为17%、4.4%,模拟仿真的数据误差范围满足要求,研究可为东北地区的土壤耕作部件离散元模拟仿真分析提供基础数据。     

保护性耕作条件下深松技术的国内外发展现状

近年来,土地过度开垦致使土地沙漠化、干旱等自然灾害问题越来越严重,因此提出了基于保护性耕作的深松技术。以深松技术代替铧式犁翻耕,是利用深松机具的部件在土壤不被翻转条件下疏松土壤、打破坚硬犁底层、加深耕作土层,以此来调节土壤3相(固、液、气态)比,改善土壤内部结构,降低土壤被侵蚀度,提高土壤蓄水保墒的能力,达到高产、少耕、环保的目的,促进农业的可持续发展。为此,主要介绍了基于保护性耕作深松技术在国内外发展现状,旨在为保护性耕作和深松机械的制造和发展提供一定的依据。     

苏打盐碱地改良剂喷施自润式减阻深松机的设计与试验

合理的机械化深松作业可有效改善苏打盐碱地各项理化指标,作业后,土壤p H值优化均值为0. 25个单位,电导率平均降幅为0. 41ms/cm,且其容重、入渗率等均有明显改善。根据前期的试验结论,用较室温低12℃的预混液喷施于深松铲铲尖背部后使铲尖整体降温,通过温差作用铲尖正面形成清晰、密集的液化液滴,作业时可通过该层液滴实现自润减阻,并在深松铲铲柄背部布置部分扇形喷头,实现深松作业与改良剂喷施一次性作业,提高了作业效率。当硫酸铝撒施量为土壤干重的6‰时,土壤p H值优化均值为1. 8个单位。为此,进行了适用于苏打盐碱地的改良剂喷施自润式减阻深松机的相关设计与试验。     

1MS-Ⅱ型地膜回收机起膜铲动力性能试验分析

对起膜铲在工作中所受土壤阻力进行试验研究。根据起膜铲需要完成松土起膜、翻起根茬、膜土分离等几项作业的要求，寻求影响土壤阻力的因素，通过试验建立起膜铲几何参数和工作参数与其所受土壤阻力之间的函数关系，通过Matlab最优化方法确定出最佳参数，进行改进设计。试验结果表明，改进后的起膜铲改善了残膜回收机的牵引性能，且有较好的膜土分离、切除根茬的效果。     

气爆辅助式深松机设计与田间性能试验

为提高深松机作业质量,明确气爆技术在深松作业中的工作效果,设计了气压深松机,优化了深松铲结构,并进行作业效果田间试验.深松机应用气压控制系统将周期性高压气体通过导气管传送至深松铲出气口处,从而完成气压深松作业.以土壤扰动系数、膨松度与碎土率作为评价指标,进行松机作业质量田间试验,结果表明:气压深松机深松作业后,土壤膨松...     

多年生苜蓿地切根补播机低阻松土铲设计与试验

为降低多年生苜蓿地改良多用机械松土铲的水平阻力和土壤扰动量,根据食蚁兽爪趾外缘轮廓曲线模型,设计了一种新型仿生松土铲。基于多年生人工苜蓿地土壤特性,利用EDEM软件建立触土部件土壤相互作用离散元模型,以水平阻力和土壤扰动面积为主要评价指标,在不同作业条件下对仿生松土铲和轻型标准深松铲工作过程进行数值模拟,并进行田间验证试验。结果表明,仿生铲平均减阻率为7.64%,仿真值与实测值误差小于9%。为优化翼铲结构参数,以铲翼倾角和铲翼开角为试验因素,以传感器拉力测量值和沟槽宽度为试验指标,采用响应面分析法(RSM),进行二因素五水平旋转正交组合试验,得到各因素与指标之间的回归数学模型。采用粒子群优化(PSO)算法对回归数学模型进行求解,获取了Pareto最优解集,最终选取传感器拉力测量值为8.679 kN、沟槽宽度为144.2 mm,此时翼铲倾角为20°、翼铲开角为105.6°。田间验证试验表明,实测值与预测值相对误差小于6%,说明基于RSM和PSO的多目标参数优化方法具有科学性和可行性。