取土器取土筒入土对土壤扰动影响的试验研究—基于离散元法

土壤的获取能否保持较好的原状性对相关土壤分析结果有很大影响,因而主要研究了取土器取土筒在入土时造成土壤扰动的原因。土壤是不透明的物质,不能直接观察取土筒内部土壤的扰动情况。为探究取土筒内部土壤扰动情况,先做取土筒入土时其外壁表层土壤的扰动试验,观察试验现象并进行分析;然后运用EDEM软件对取土筒入土时外壁表层土壤进行模拟仿真,对仿真进行结果后处理,对比察看仿真结果与试验结果所得的结论是否一致,如若一致,则可用EDEM对取土筒入土时内部土壤扰动机理进行仿真分析。试验采用电动取土器,用高速摄影仪记录取土筒入土时其外壁土壤的扰动情况,试验结果和仿真结果所得结论大致相同。对取土筒内部土壤进行仿真,结果表明:①在垂直方向,土壤的上部及下部扰动较大,上部土壤容易出现向上隆起(即涌土现象),下部土壤易受挤压变形,中间土壤扰动较小。②在水平方向,从筒中轴线到筒壁,土壤扰动逐渐增大。综合垂直和水平方向的土壤扰动规律可知:筒轴线中层处的土壤原状性保持最佳,进行土壤分析时最好以此处土壤为样本进行研究。     

水稻育秧联合取土机的设计与试验

为了解决水稻育秧过程中取土劳动强度大、效率低等问题,在汲取传统各种分步取土装置优缺点的基础上,将各类装置进行有机的组合和合理配置,设计出水稻育秧联合取土机。在黑龙江省大庆市江湾乡对水稻育秧联合取土机样机进行了生产性试验。试验结果表明:同样时间内,水稻育秧联合取土机取土量是人工的2倍,碎土率达到94%以上,这主要得益于水稻育秧联合取土机对土壤多次敲击和粉碎。     

原状黄土土壤水分特征曲线预测模型优选

为了省时、省力、精度高的获取土壤水分特征曲线,以黄土高原区6种质地241个田间原状黄土土壤为研究对象,利用HYPROP仪器测定了原状黄土土壤水分特征曲线,应用Hyprop Fit软件中的不同模型对实测所得土壤水分特征曲线进行拟合,确定各土样的土壤水分特征曲线模型参数,并通过模型计算出实测土壤吸力所对应的含水率,与实测值进行比较。最终选择Frelund-Xing模型作为原状黄土土壤水分特征曲线的最优预测模型。     

分土靴式栽植器的试验与分析

对棉花移栽机栽植器进行了理论分析、虚拟样机分析和物理样机试验分析。根据棉花移栽的特殊需要设计了分土靴式栽植器,减少了移栽过程的钵苗损伤,并保证了立苗率。通过分土靴式栽植器三维造型,建立了分土靴式栽植器的虚拟样机。在该栽植器的虚拟样机试验中确定了弹片的弹性系数、弹片的作用点以及机组行进速度的最优值,并通过物理样机得到了验证。     

基于ANSYS的取土器钻头参数优化设计

根据取土器钻头的结构特点,首次给出了钻头切削部分的定义.通过对钻头工作过程的受力分析,建立了钻头的力学模型.利用ANSYS软件对钻头的刃倾角、主偏角等结构参数进行了有限元分析,得出了钻头应力的分布情况和变化趋势.结果表明:钻头最大应力总是出现在前刀面上端附近的过渡地带;刃倾角在15.时钻头最大应力处于最小值;适当增加主偏角和减小副偏角可有效增加钻头强度.为提高钻头的工作效率和使用寿命提供了可靠理论依据.     

基于三轴剪切试验的原状黄土结构性研究

利用常规三轴剪切试验对陕西杨凌原状黄土的结构性进行研究。基于邓肯-张双曲线模型,对邵生俊提出的结构性参数进行改造,这样就避免了计算时人工插值求参数的繁琐和不准确性,以及克服了该公式在ε1=0和ε1=15%时没有意义的缺点。然后以此改造后的结构性参数为基础分析围压和含水率对黄土结构性的影响。结果表明:非饱和原状黄土的结构性参数随应变增大先降低后趋于稳定。在相同的含水率下,围压越小,结构性参数越大;在相同的围压下,含水率越低,结构性参数越大。最后,在原状黄土的应力应变关系中引入结构性参数后该曲线表现出了较好的归一性,说明了此结构性参数的合理性和可靠性。     

不同结构免耕开沟器对土壤阻力的影响

在免耕播种过程中,免耕开沟器的结构形状能够影响前进阻力,从而影响拖拉机的动力消耗,因此制作了不同入土角、不同入土隙角以及不同侧翼的开沟器,并在土槽中试验测定不同角度开沟器的受力情况以及开沟后的土壤扰动情况.试验结果表明:不同角度开沟器对侧向力和垂直反力的影响不大,对前进阻力有明显影响,开沟器的入土隙角在5°左右时有最小的前进阻力,有侧翼的开沟器比无翼的前进阻力增加了17%,但地表土壤扰动不明显.有前刀的开沟器比无前刀的前进阻力降低了27.3%,而且地表的土壤扰动明显降低.因此,在设计开沟器时必须考虑到有较小的入土角、入土隙角以及锋利的前刀,以降低前进阻力,这为新型开沟器主要参数的选取提供了试验数据和依据.     

给水度测定仪设计

针对目前原状土测定给水度方法存在较大误差,设计了一种原状土给水度测定仪,并提出新的测试思路及其计算方法.首先设计了给水度测定仪的结构及其操作过程,然后在分析土体入渗过程和释水过程的基础上,根据给水度定义,对给水度的计算公式进行推导,得到了用介质和渗透液的物理性质指标表述的给水度计算公式.分析结果及实例计算表明,原状土给水度测定仪测定过程简单,渗流过程与实际流态相近,公式计算结果准确.     

黄淮海平原主要土壤水力参数的研究

通过对黄淮海平原 3种主要土壤饱和导水率的研究 ,结果表明 :3种土壤的饱和导水率在 5 .95×1 0 - 6 ～ 1 .0 8× 1 0 - 2 cm/ s之间变化 ,并随着土壤剖面深度的增加呈现出上土层高、中间土层低、底土层又升高的趋势 ;扰动土与原状土的饱和导水率差异较大 ,达到极显著水平 ;土壤容重、孔隙度、有机质含量、粘粒含量和全盐含量等均对土壤饱和导水率有一定的影响。原状土的饱和导水率能反映田间水分运动以及孔隙状况 ,对研究土壤水量平衡和水土保持有重要的意义。扰动土的饱和导水率在农业工程上有参考价值。     

失谐挖掘器的模态局部化研究

基于土壤液化原理的荸荠采收船是集挖掘、清洗、装箱于一体的荸荠采收设备,可大大提高荸荠的采收效率,其核心结构是挖掘器。挖掘器的挖掘齿和振松齿周期分布在筒体上,即挖掘器是周期对称结构。但因各种因素,实际上的挖掘器并不是理想化的周期对称结构,而是存在小量失谐的类周期结构,即失谐周期结构,失谐使结构出现模态局部化现象。为此,分别建立了质量失调和刚度失调有限元模型,用ANSYS Workbench分别研究了质量失调和刚度失调对挖掘器振动特性的影响。结果表明:挖掘器微小的失调量会产生模态局部现象,且对各阶模态影响程度不同。     

马铃薯曲面式播种开沟器仿生设计与试验

针对马铃薯播种开沟器高速作业条件下作业阻力大、回土深度浅、干湿土易混合等问题,基于黄鳍金枪鱼下颚流线型曲线,采用水平直元线法将原有曲线重构为三维曲面,设计一种仿黄鳍金枪鱼下颚曲线的曲面式开沟器.根据马铃薯种植深度的农艺要求,当最大作业深度为150 mm时,采用滑切原理确定了最大刃口角为132°,元线角为27 °.为探究...     

整地机碎土器和震压器带座轴承的改进

对整地机碎土器和震压器轴承在使用中出现的问题进行研究,开发出一种新型的整地机碎土器和震压器密封轴承。该轴承采用"带座外球面轴承结构"形式,改进注油方式,设计新型双层骨架式油封,有效地改善密封润滑性能,更好地满足整地机碎土器和震压器轴承在恶劣条件下工作的要求。     

静音捣蒜器的设计

这项设计属于家用生活工具,类似市场上已有的陶瓷捣蒜器,主要区别是能够避免捣蒜时对楼下居民产生噪音和对地板造成损坏,还能避免蒜泥溅出。本产品成本在3元左右,相比市面上现有的陶瓷捣蒜器价格低廉,结构简单,清洗方便。     

开沟器土壤回填的理论分析

在介绍种床开沟器土壤回填原理的基础上,采用计算分析的方法,详细探讨土壤回填过程中,开沟器工作时的土壤颗粒受力情况及土壤颗粒向沟内回落的情况,为不同结构类型的开沟器设计及改进提供理论参考。     

大蒜直立栽种器的设计与试验

大蒜种体入土后的直立度控制技术是影响大蒜播种机播种质量的关键技术之一。为此,根据吊蓝移栽机原理,设计了一种偏心式大蒜直立栽种器,并提出一种逆向设计扇形打开器的方法。样机试验表明:在栽种速度0.2m/s、圆盘栽种半径165mm、栽种株距130mm条件下,直立栽种率在98%以上,满足大蒜机械化播种要求,扇形打开器与设计吻合;不足之处在于:整个机械结构尺寸方面还需进一步优化设计。该研究为大蒜直立栽种器的设计提供了参考。     

机械式棉花精量穴播器的设计与试验

针对机械式棉花精量穴播器工作过程中的起拱问题,基于现有的型孔式穴播器,设计了一种新型取种器。该取种器利用排队充种思想,由左右两个平行腔体组成,工作过程包括充种、刮种和侧充。台架试验表明:对于新型取种器,当穴播器的线速度在3.5~4.0 km/h时排种质量良好,穴播器各项性能指标均达到了新疆地区棉花膜上精量穴播的技术要求。     

基于单片机的自动浇花器设计

为了提高植物灌溉效率、节省人工时间,笔者设计了一种自动浇花器,其设计关键是用AT89C51单片机设计作为系统,YL-69作为土壤湿度传感器控制模块,光敏传感器作为光照量传感器控制模块,LCD1602作为表明数据库的控制模块,功能键用于设置标值。仿真结果表明,该自动浇花器有以下三种运行方式：一是可以用YL-69湿度控制器进行土壤湿度的收集,再利用AT89C51单片机设计对信息内容进行修复,导出控制信号,控制信号再通过控制开关操纵离心水泵电源开关,进而进行全自动浇水。二是利用单片机设计进行精准操纵,在设置时间内执行浇水动作。三是在系统里加入一个光敏传感器,当检验到有光照时,即白天情况下系统检测出土壤湿度小于预设值的时候进行浇水;当检测出无光照即夜晚时,检测出土壤湿度小于预设值系统不会运作。     

一沟双行小麦播种专用开沟器的试验研究

为解决播种机在作业中开沟器堵塞的问题,设计了新型小麦播种专用开沟器,此开沟器能够在一次作业中完成播2行种子与1行肥。在此基础上,研制了小型小麦播种机。田间试验表明:装有专用开沟器的播种机,能有效地解决开沟器的堵塞问题,具有良好的通过性。     

D型打结器驱动齿盘模态分析研究

打结器是牧草打捆机上一个重要的组成部件,驱动齿盘是打结器中一个重要的部件,它为整个打结器提供动力,其质量的好坏直接影响整个打捆机打结的效率,它有1个动力输入轴和3个动力传输线路,分别由齿轮啮合和凸轮带动运动,由于整套机构运行速度快,齿轮运动轨迹精密,运动容易发生错位,传动部件发生磨损,继而造成整套装置的损坏和工作失灵。为此,通过对打结器驱动齿盘模态进行分析,得出打结器驱动齿盘各阶共振频率,为驱动齿盘结构优化提供理论依据。     

一器多行环槽推送式排种器设计与试验

设计了一种适用于稻麦等小粒农作物条播的一器多行环槽推送式排种器,分析了排种器的工作原理和种子在出种口的受力情况,确定了排种盘的理论最大转速。以烟农19号小麦为试验对象,研究了单行种子排量、单行排量均匀性变异系数、各行排量一致性变异系数、总排量稳定性变异系数和破损率与排种盘转速的关系。试验表明,单行种子排量随排种盘转速的增大几乎呈线性增加关系。单行排量均匀性变异系数、各行排量一致性变异系数和总排量稳定性变异系数都随排种盘转速的增加呈现先减后增的趋势,并在转速为2.5 r/min时最小,分别为28.5%、1.33%和0.51%。种子的破损率随着转速的增加而增加,在转速高于2.5 r/min时,破损率增加较为明显。