滑板土壤间充气层的理论计算及其试验验证

采用气幕法可以有效地减少滑板在湿软土壤上的滑行阻力,其减阻效果取决于滑板土壤间充气层的压力、厚度和宽度等状态参数。文中提出了一种数学模型,从理论上预测了充气层的诸状态参数,并对理论预测结果进行了试验验证。理论计算和试验测量结果均表明:离充气孔越远,充气层厚度越薄;而随着流量的增加,充气层厚度和压力也增加。     

楔形减阻旋耕刀设计与试验

为解决旋耕整地作业阻力大、能耗高等问题,该文基于旋耕刀理论受力模型设计了一种楔形减阻旋耕刀。采用Inventor和HyperMesh软件分别创建国标旋耕刀及楔形减阻旋耕刀的三维模型和切削土壤模型,分析了楔形减阻旋耕刀的应力强度,对比了国标旋耕刀与楔形减阻旋耕刀的切削阻力。通过田间试验对比了国标旋耕刀与楔形减阻旋耕刀的扭矩、功耗与碎土率。结果表明:楔形减阻旋耕刀所受最大应力为29.49 MPa,远小于材料的屈服强度430 MPa,在保证刀身强度的前提下,与国标旋耕刀相比,楔形减阻旋耕刀质量减轻8.3%;平均切削阻力较国标旋耕刀下降10.65%。在相同工况条件下,楔形减阻旋耕刀的平均扭矩为648.916 N·m,较国标旋耕刀下降11.35%;楔形减阻旋耕刀的平均功耗为67.3kW,较国标旋耕刀下降9.29%,碎土率提高4%,耐磨性能与国标旋耕刀持平,能够达到在降低作业功耗的同时,提高耕作质量并保证刀具使用寿命。     

自激振动深松机减阻试验研究

为了研究在土壤深松过程中深松机产生自激振动的原因及振动减阻机理,作者应用机械振动原理和信号测试技术,借助电测仪器与设备对由1SQ-127型全方位深松机所组成的自激振动式深松机系统进行了耕深、土壤阻力以及拖拉机牵引阻力等随机信号的测试及数据处理分析。系统地研究了“拖拉机－深松机－土壤”系统的动态特性,探讨深松机减阻节能的技术途径与方法。     

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。     

致灾农业昆虫捕集滑板表面结构仿生构建与性能验证

致灾农业昆虫光电诱导滑移捕集技术中,致使昆虫产生良好滑移行为的捕集滑板是获取该技术高效应用的关键。红瓶猪笼草(Nepenthes alata)叶笼滑移区依靠特殊形貌对昆虫附着系统表现出显著滑移功能,为致灾农业昆虫捕集滑板的研制提供了仿生原型。采用扫描电子显微镜(scanning electron microscope,SEM)与三维白光形貌干涉仪(scanning white light interferometer,SWLI)对滑移区表面微形貌进行观测分析并获取三维结构参数,据此构建了致灾农业昆虫捕集滑板表面结构的仿生模型;采用激光微纳加工技术和高压静电吸附技术实现捕集滑板的仿生制备。为验证仿生制备致灾农业昆虫捕集滑板功效,测试了蝗虫(Locusta migratoria manilensis)在捕集滑板和仿生原型的附着力,结果分别为(402.9±26.1)m N和(361.9±25.5)m N,相近的附着力预示研制的致灾农业昆虫捕集滑板具有与仿生原型类似的性能。     

离心泵仿生减阻增效涂层的涂覆工艺参数优化

仿生减阻功能表面应用于离心式水泵关键零部件的过流部位,可显著提升水泵效率。仿生减阻增效功能表面以海豚皮肤为仿生原形,包含刚性基底和涂层2部分,一般由高黏性聚氨酯在刚性基底表面浇注生成功能表面涂层。涂层厚度对泵效率影响最为显著,由于聚氨酯高黏性特征和传统涂覆工艺技术的限制,很难在叶轮复杂流道表面实现高效、高质的涂覆。针对上述难题,该文利用自制旋转涂覆设备,通过对聚氨酯材料的浇注温度、设备旋转速度、涂覆持续时间的优化控制涂层厚度,建立拟合方程并进行试验验证。试验结果表明,以200QJ50-26水泵叶轮为载体,影响功能表面涂层厚度的主次因素依次为设备旋转速度、浇注温度、涂覆持续时间。通过拟合方程预测出叶轮流道内表面涂层厚度为0.5 mm时的最佳涂覆参数组合:涂覆时间53.7 s、旋转速度401 rad/min、浇注温度90.1℃。涂覆试验检验结果表明,利用上述优化工艺参数控制的功能表面涂层厚度与拟合方程计算厚度相比,误差小于5%,计算结果可靠。研究结果可为离心泵仿生减阻增效功能表面面层材料涂覆的工程化施工提供参考。     

黏重黑土条件下马铃薯挖掘铲仿生减阻特性分析与试验

针对黏重黑土地区马铃薯挖掘铲挖掘阻力大、能耗高等问题,以白茅根膜质叶鞘为仿生原型,设计了一种基于仿生波纹结构的马铃薯减阻挖掘铲。基于离散元（DEM）法仿真和土槽试验,确定减阻性能最优的设计参数;通过田间试验以油耗和阻力为指标验证仿生挖掘铲的减阻效果和挖掘性能。离散元仿真得到仿生挖掘铲最佳布置方式为纵向布置;在相同纵向布置方式下,通过土槽试验得到仿生挖掘铲的波纹参数在幅值为2.5 mm、频率为0.5时表现出较为优异的减阻性能。根据最佳参数研制仿生纵波纹铲,进行普通平铲和仿生纵波纹铲的作业对比试验,结果表明仿生纵波纹铲阻力减少了14.45%,单位油耗减少了17.15%。研究表明仿生纵波纹铲具有较好的减阻特性,仿生结构设计合理,能实现黏重黑土条件下马铃薯收获挖掘作业,可为整机节能减耗的研究奠定基础。     

基于ALE有限元仿真的土壤切削振动减阻

针对浙江省茶园土壤压实问题造成小型茶园作业机功率不足问题,提出了茶园振动深松的土壤作业方法。以浙江龙井茶园压实土壤为分析对象,针对土壤深耕铲-土壤切削过程的动力学数值仿真,建立了土壤静态切削力学模型,并进行了土壤大变形切削的屈服失效分析。采用ALE算法模拟了土壤静态切削中深耕铲的切削阻力变化情况,建立了深耕铲-土壤的三维有限元模型并分析了振动切削的振动类型、频率、振幅以及深耕铲的前进速度对土壤切削阻力降低的关系,得出了振动频率和振幅对切削力的影响规律。进一步研究了不同的振动切削条件下,振动类型和刀具的切削速度对切削阻力的影响,通过合理选取一定的深松铲外加振动激励的振幅和频率能够得到最小的切削阻力,实例分析证明,振动频率取为25?Hz,振幅为14?mm时,振动切削的插入阻力能达到最小,切削阻力能降低约22%。上述研究结果为土壤振动切削减阻的外加振源参数优化提供了设计依据。     

日光温室后坡漫反射幕应用方法及效果验证

日光温室东西垄向栽培可有效提高机械作业效率,但冠层遮挡易造成光照不均,从而影响作物生长发育。针对该问题,该研究提出了适用于日光温室后坡的漫反射幕应用方法,并于试验温室内设置4个东西方向垄,依据理论方法在试验区后坡张挂漫反射幕,以此验证张挂漫反射幕对温室番茄冠层光环境的影响。结果表明：冬季上午,外界光强相对较弱,漫反射幕对冠层光环境的影响较小;中午时,试验区各垄北向来光在冠层1.0和1.4 m高度相比对照组均有显著增强（P<0.05）,提升10.4%～68.8%,上方来光光强在冠层1.0 m高度相比对照组显著增强（提升16.3%～30.4%,P<0.05）,在1.4 m高度除第三垄外,影响均不显著（P>0.05）;下午,与对照区相比,试验区各垄在冠层1.0和1.4 m高度北向来光光强均有增强,最高提升102.0%;相对对照区,试验区第二、三、四垄上方来光光强显著增强（P<0.05）,提升范围为19.7%～54.3%。因此,漫反射幕可将入射到日光温室后坡的光照反射至各栽培垄北侧,从而改善东西向栽培各垄番茄冠层光照环境。     

基于滑板压秆旋切式防堵装置的秸秆摩擦特性研究

结合被动式防堵装置和动力驱动式防堵装置的优缺点,开发了一种新型的滑板压秆旋切式防堵装置。针对秸秆能否顺利通过滑板压秆旋切式防堵装置主要涉及滑板与秸秆的摩擦系数及土壤与秸秆的摩擦系数的问题,该研究以华北一年两熟区主要粮食作物小麦和玉米的秸秆为研究对象,试验对比了Q235钢、不锈钢、木板和塑料4种不同滑板材料及含水率分别为10%、12.5%和15%的3种土壤对秸秆摩擦系数的影响;考虑免耕防堵装置作业时秸秆的状态,秸秆接触角度和秸秆接触部位也作为摩擦系数的影响因素。试验结果表明,滑板材料与玉米和小麦秸秆的摩擦系数分别满足:Q235钢不锈钢=塑料木板,不锈钢Q235钢木板塑料,单因素分析表明滑板材料和秸秆接触角度对滑板与玉米和小麦秸秆之间的摩擦系数影响均显著;含水率12.5%和15%的土壤与玉米秸秆的摩擦系数分别比含水率10%的土壤高0.08和0.09,差异显著,秸秆部位和秸秆接触角度对土壤与玉米和小麦秸秆之间的摩擦系数影响均显著;双因素分析表明,滑板与玉米秸秆的摩擦系数受滑板材料和秸秆部位及滑板材料和接触角度之间交互作用的影响,滑板与小麦秸秆的摩擦系数受秸秆部位和接触角度之间交互作用的影响,土壤与玉米秸秆的摩擦系数受秸秆部位和接触角度之间交互作用的影响;三因素分析表明各因素之间不存在交互作用;处理玉米秸秆时滑板材料宜采用Q235钢,处理小麦秸秆时滑板材料宜采用不锈钢材料。该研究为免耕防堵装置的设计提供了参考。     

榆林地区治沟骨干工程建设成效显著

榆林地区治沟骨干工程建设成效显著刘飞，魏秉中（陕西省榆林地区治沟骨干工程办公室，榆林市７１９０００）榆林地区位于陕西省北部，辖１市１１县，总上地面积４３５７８ｋｍ＇。境内以长城为界，北部为风沙区，南部为丘陵沟壑区。这里千沟万壑，侵蚀剧烈，是黄河中游地...     

沪池沟流域水平梯田建设研究

沪池沟流域水平梯田建设研究孙天星，郑合英（黄河水利学校水土保持专业科，开封市４７５００１）沪池沟流域位于河南省西部洛宁县境内，系黄河二级支流，属黄土丘陵沟壑区第三副区，流域面积２３．２９ｋｍ２。该流域１９８８年被列为黄河中游水上保持综合治理试点小流域...     

简讯·动态

简讯·动态姜春云副总理视察＂长治＂工程１９９５年１０月３０日上午，中共中央政治局委员、书记处书记、国务院副总理姜春云，在中央财经领导小一组办公室副主任段应碧、水利部副部长周文智、农业部副部长刘成果、林业部副部长王志宝、四川省委副书记杨崇汇、四川省副省...     

小流域综合治理常规规划方法简述

小流域综合治理常规规划方法简述陈法扬（南昌水利水电高等专科学校，南昌３３００２９）目前，国内外常用的规划方法有两种：一种叫常规规划方法，即以社会调查为基础，应用技术经济论证原理进行规划的方法，故亦称技术经济论证法；另一种叫线性规划方法，即应用线性规划...     

软路面原始谱及其转化理论的试验验证研究

由软路面谱的转化理论,计算出拖拉机从动轮和驱动轮下的有效谱。根据两轮驱动拖拉机前后轮有效谱的不同,建立了拖拉机在软路面上行驶时四轮输入的激励谱矩阵。通过路面不平度的标杆测量法和拖拉机在软路面激励下的动态响应分析,验证了软路面原始谱测量的结果及其转化理论的正确性。     

黄土和红壤坡面侵蚀差异及其与土壤性质的关系

为探究黄土和红壤侵蚀受雨强和坡度影响的差异及其与土壤性质的关系,通过测定分析黄土和红壤的各种理化性质,并分别对2种土壤在2个坡度(15°,20°)、2个雨强(60,90 mm/h)条件下开展4场降雨。结果表明:(1)与红壤相比,黄土的土壤颗粒更细,二者的毛管孔隙度、饱和含水量和田间持水量相差均在3%~6%以内,干筛时各粒级团聚体相差不大,但经湿筛破坏后二者团聚体差异较大,红壤的相对机械破碎指数(RMI)小于黄土,黄土有机质含量、阳离子交换量和络合态氧化物含量均高于红壤,无定形氧化物和游离氧化物则低于红壤;(2)同雨强、同坡度条件下,黄土产流时间均短于红壤,产流开始后,红壤比黄土先达到稳定径流率,不同雨强、坡度条件下,红壤稳定径流率为30~120 mL/s,黄土为100~220 mL/s,且在相同坡度、雨强范围内,红壤径流率变化层次分明,黄土则交错复杂;(3)红壤的产沙率和径流含沙率都较低,且多在产流几分钟即出现产沙率最大值,黄土产沙率则和径流率类似,在产流前期快速增长,10 min之后开始波动变化,再进入相对稳定产沙阶段,产沙率和径流含沙率随雨强和坡度的变化复杂;(4)不同土壤自身理化性质是影响坡面侵蚀的内在因素,与黄土相比,红壤的下渗能力更好,土壤抵抗径流剪切和剥蚀的能力更强,使得在同雨强、同坡度条件下红壤的侵蚀程度远低于黄土,规律性也更显著。     

土壤可溶性盐及其组分计算公式错误解析与纠正

公开出版的专业书籍中土壤可溶性盐及其组分计算公式存在诸多意料不到的错误,却没有引起大家的重视并提出修正措施,这些错误的存在可能会导致盐分含量计算结果的出错和对盐碱土分类分级的错误判定。本文选取出版日期介于2000—2020年包含土壤可溶性盐总量和阴阳离子（CO32-、HCO3-、SO42-、Cl-、K+、Na+、Ca2+、Mg2+）含量9个指标计算公式的12本专业书籍为研究对象,基于相关概念、理论基础、实验原理和实验方法进行公式推导。结果发现,9个指标共出错68次,其中HCO3-出错次数最高,为11处,占比16.2%;其次为Ca2+,10处,占比14.7%;最低的是可溶性盐总量和Cl-,4处,占比5.88%。根据9个指标的出错特征,将其归纳为系数2、换算系数、公式、指代意义和公式不规范5种出错种类。5种出错种类中,换算系数出错次数最高,31处,占比45.6%;其次为公式,13处,占比19.1%;最低的是系数2,4处,占比5.88%。通过对土壤可溶性盐及其组分计算公式出错种类的特点和原因解析,指出问题所在,并提出了纠正措施,以期为相关公式的修正提供借鉴。     

地-气温差的模拟与地温估算研究

利用谐波分析方法模拟了河南各地月平均地－气温差的年变化。结果表明：2－10月（植物生长期）的地－气温差均大于1.0℃；大部分地区月平均地－气温差年变化为双峰，最高值出现在6月，次高值出现在8月。由于12个月周期的拟合度占总拟合度的90％以上，故用这一单波估算地－气温差和地温是非常精确的。