耕作部件耦合仿生表面结构制备方法

针对农业机械耕作部件既要提高耐磨性又要保证强度的问题,提出了一种通过构建仿生表面结构和控制工艺来设计结构/材料二元耦合仿生表面结构的方法。采用球墨铸铁制备具有仿生表面结构的耕作部件使仿生表面由高硬度白口铁构成,从而兼顾部件的耐磨性和机械性能。试验结果表明,在铸造过程中,单纯通过仿生表面结构或局部设置小型冷铁的方法,部件仿生表面结构局部均未能形成白口铁组织,而上述两种方法的结合运用,可实现仿生表面结构的白口化。分析表明,仿生表面结构可限制熔体流动,设置冷铁可提高局部过冷度,两者结合可实现耦合仿生设计。显微硬度和划痕试验表明,耦合仿生表面结构具有较高的局部硬度,相比于芯部基体,其显微硬度值平均提高了35.71%,而形成相同宽度的划痕时,其所需载荷是芯部基体的1.16倍。水润湿性试验表明,耦合仿生表面结构与芯部基体水润湿性也存在一定的差异,相比于芯部基体,其接触角增大了14.91%。此方法适用于生成具有耐磨性能且高强度的耕作部件,在保证部件机械性能的同时,可提高耐磨性和降低土壤粘附。     

耐磨材料在土壤耕作部件中的应用

从介绍国外提高土壤耕作部件使用寿命的方法入手,阐明了喷涂（或焊溶）耐磨合金方法的特性;并论述了焊有耐磨合金的耕作部件的设计原理及试验分析;证实了耐磨材料在土壤耕作部件应用的可行性。     

耕作机械基础部件的研究现状及发展趋势

从耕作机械对土壤作的作用入手，论述了耕作机械主要工作部件的现状和趋势．指出了随着农业经济的发展，研究和开发与大功率拖拉机相配套的高效、高强度的机具势在必行。     

土壤耕作部件减阻技术研究现状

土壤耕作部件与土壤之间相互作用复杂,一直未形成理论上根本的突破,这使得耕作部件仍存在着耕作阻力大,土壤黏附严重,与土壤类型不匹配等问题.本文总结了土壤耕作力学和土壤之间力学建模方法的现状,归纳了仿生学在典型触土部件优化设计上的应用,分析了与农艺融合设计现状.针对当前的研究现状和存在的问题,结合实际需要,提出需要进一步改...     

圆盘耕作部件的几何参数和工作参数分析

本文推导了土粒在倾斜球面圆盘上运动的轨迹、速度和加速度方程并给出了相应的计算机绘图。计算了圆盘工作时的临界偏角、土壤与圆盘工作面的界面曲线和盘背挤土面积,并给出了界面曲线及挤土面积与偏角关系的计算机图形表示。本文的研究结果可作为圆盘犁、垂直圆盘犁和圆盘耙设计的理论依据。     

土壤-耕作部件相互作用有限元分析研究进展

阐述了作为土壤-耕作部件接触系统研究中应用较多的理论分析方法—有限元法在分析土壤-耕作部件相互作用问题中的研究进展情况。同时,指出了当前研究所存在的问题,并对以后应用有限元法研究土壤-耕作部件相互作用问题进行了展望。     

深松铲尖等离子堆焊涂层的制备与性能研究

为了提高农机具深松部件的耐磨性,采用等离子堆焊技术在深松铲尖表面制备碳化铬晶粒-碳铬铁涂层,用X射线衍射仪、金相显微镜和洛氏硬度仪分析与测量了焊层的组织和性能。所制备的堆焊层组织致密,与基体铸铁材料相比,堆焊层材料的平均硬度提高了5~10倍。田间试验表明,经过该工艺处理后的深松铲尖的耐磨粒磨损性能显著提高。     

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。     

旋转耕作部件性能测试试验台设计与应用

针对现有室内土槽测控方式落后、旋耕刀辊更换不便,以及田间试验的土壤环境因素不可控等问题,提出了一种用于旋转耕作部件性能测试的专用智能化测试试验台,阐述了其设计原理及测控方式。试验台由测试台车及轨道系统构成,测试台车集旋耕、土壤平整、土壤压实、耕深调节功能于一体,功能相对独立,能够实现刀辊快速更换;轨道系统由多段拼装而成,长度可扩展,高度可调节,位置可移动。测试台车行走、旋耕作业及耕作深度调节均采用电力拖动方式;控制系统以PLC为核心,借助无线射频LoRa通信控制技术,实现无线控制输入;通过调试,测试台车可实现0~1.17 m/s前进速度、0~340 r/min旋耕转速及0~30 cm耕作深度的稳定无级调节。测试系统集前进速度、刀辊扭矩、刀辊转速、刀辊功耗等多参数测试于一体,通道可扩展,同时采用无线数据传输方式,传感器数据与计算机之间采用无线连接。应用该试验台开展了旋耕刀辊功耗试验,以前进速度、刀辊转速及耕作深度为因素,以功耗为指标,对普通旋耕刀辊开展了三元二次旋转正交组合试验;以螺旋横刀刀宽、安装角为因素,以功耗为指标,对组合旋耕刀辊进行了试验。试验表明,所设计的旋转耕作部件性能测试试验台满足多因素多水平的测试需求,验证了该试验台对不同旋转耕作部件的良好适应性。     

土壤耕作部件宏观触土曲面减阻性能研究现状分析

对土壤耕作部件宏观触土曲面进行优化设计可有效减小工作阻力,设计的耕作部件具有结构简单、成本低、无额外能耗等特点.构成耕作部件宏观触土曲面的元线、准线及元线相对于准线的运动方式均会对工作阻力产生重要影响.从准线曲率的角度对各种土壤耕作部件触土曲面进行分类.阐述了耕作部件宏观触土曲面主要几何参数:宽度、切削角、耕作深度、宽...     

东北平原棕壤土区合理耕层耕作模式与配套机具研究

目前,土地沙漠化面积增大,传统耕作机械田间作业频繁,增加了土壤坚实度,使土壤容重增加,造成了土壤的板结,犁底层加厚上移,影响作物产量、制约了农业生产的可持续发展。针对东北平原棕壤土区辽宁省铁岭县的实际情况,结合联合整地、深松、深松联合整地及免耕播种4种耕作模式,与当地农作物种植合作社合作,对4种模式的土壤理化性质进行测试。在距地表5、10、15cm土壤深度时,深松模式土壤温度高于联合耕整地模式1.6、1.5、1.1℃;免耕播种比联合耕整地模式的土壤温度分别高了2.8、2.2、1.9℃。土壤含水率方面,免耕播种含水率最高,在垄台、向阳面、向阴面分别比联合耕整地模式高6.9%、12.2%、15.2%;在土壤容重与土壤紧实度方面,深松模式在深度10~30cm范围内土壤容重低于未深松模式0.3g/cm3。根据土壤理化特性,运用线性规划方法对现有配套机具进行优化配备,并对配备后进行效益分析,得出深松覆盖模式的收益最高,达到1.29万元/hm~2;其次是免耕播种模式,达到1.25万元/hm~2;深松联合整地模式与联合整地模式分别为0.90万元/hm~2和0.74万元/hm~2。同时,提出了一种适合当地土壤性质的耕作模式与合理配套机具。     

球铁曲轴金属型覆砂铸造成套工艺述评

引述了1976年以来金属型覆砂铸造综合性课题从科研转入中间生产的概况,分别介绍了金属型覆砂造型、气动脱硫、型上球化、铸态余热正火等四项工艺和两吨无芯工频感应气压浇注炉、无损检测两项设备的基本情况。最后归纳了这些新工艺、新设备运用以后能取得的经济技术效益,以及它的今后展望。     

铸铁钻削加工分析研究

现代机械制造中,铸铁材料应用广泛,机械设备中的发动机壳体、汽车的底盘、机床的底座等设备都充分利用了铸铁材料的优越性。为了满足底座与设备间的连接作用,底座的装配面进行钻削加工,钻削加工是常见的机械加工方式,为了提高劳动生产率,保证加工质量,降低劳动强度,文章主要分析铸铁材料的钻削加工特点,刀具工艺参数和夹紧力计算,为铸铁材料的钻削加工提供科学依据。     

基于离散元法的耕层残膜拉伸性能研究

由于耕层残膜回收机关键农机部件设计优化过程中缺乏准确的残膜离散元模型参数,在一定程度上制约了耕层残膜回收机残膜受力机理分析与机构优化改进。本文以棉田耕层残膜为研究对象,对耕层残膜含量和极限拉伸力进行测定,得到不同耕层深度、不同厚度的残膜含量和极限拉伸力。根据测定结果,利用EDEM软件选用Hertz-Mindlin with Bonding接触模型对耕层残膜进行离散元模型参数标定,选用单位面积法向刚度、单位面积切向刚度、临界法向应力、临界切向应力、粘结半径、接触半径为试验因素。通过Plackett-Burman试验,确定影响Bond键的主要参数有单位面积法向刚度、临界法向应力和粘结半径。通过最陡爬坡试验和Box-Behnken试验,最终确定最优的Bonding模型显著参数单位面积法向刚度、临界法向应力、粘结半径分别为2.36×105N/m3、6.47×104Pa、0.004mm,对参数进行了仿真试验验证,误差为5.88%,满足要求。通过对比物理试验与仿真试验的拉伸过程耕层残膜状态与拉伸曲线,表明了耕层残膜模型合理性,为后期耕层残膜回收机仿真与膜土分离机理研究提供了理论支撑。     

喷砂预处理在铸铁零件修复中的应用研究

应用二次旋转组合试验进行试验设计，建立了喷砂距离、喷砂压力、喷砂角度与涂层和基体间结合强度的数学模型，通过降维分析了它们对结合强度的影响规律。结果表明：选用优化的预处理工艺进行粗化，电弧喷涂涂层与铸铁基体间的结合强度可满足一般使用要求。     

壳体类铸铁零件水冷焊试验

对不同大小铸件的水冷和空冷焊接进行了试验;对铸件内部导热、辐射换热和对流换热进行了传热理论分析。试验结果表明:对于小铸件,水冷效果明显,但产生的白口及淬硬组织多;对于较大铸件,水冷效果不明显,铸件越大,水冷效果越不明显;同一铸铁件在水冷条件下焊接,产生的白口组织及马氏体多,并且铸铁件越大,水冷对组织的影响越小。     

铸态珠光体球墨铸铁组织形态与性能

在普通球墨铸铁的基础上，加入Cu、Sb合金元素，通过余温正火工艺，获得铸态珠光体球墨铸铁。该铸铁的珠光体含量大于（等于）95％，渗碳体小于（等于）5％，抗拉强度可达700-850MPa，硬度为280-350HB，延伸率为3％～5％。扫描电镜及透射电镜分析表明，当加入0．5％Cu、0．02％Sb时，合金主要由珠光体与球状石墨组成，其中铸态珠光体层片间距变小，石墨球细小而均匀，铁素体的形成受到抑制。     

卷辊式耕层残膜回收机设计与试验

针对耕层残膜老化严重、力学性能差,残膜与土壤混合造成耕层残膜回收拾净率低、含土量高等问题,提出了一种旋耕起抛膜土混合物、弹齿顺向旋转捡膜、逆向旋转卸膜的主动回收方法。设计了卷辊式耕层残膜回收机的整体方案,实现了起膜、卷辊正转捡膜、反转卸膜、集膜的功能。对起膜装置、捡膜装置、正反转机构及卸膜装置等关键作业部件进行设计与参数计算,获得在弹齿机械力作用下,将混合物内的残膜有效钩、挑分离出来的临界条件。运用ANSYS和SPH(Smoothed particle hydrodynamics)耦合方法,构建弹齿捡拾残膜过程的数值模拟计算模型,获得捡膜过程中残膜所受的最大应力及变形,分析了弹齿捡拾残膜的有效性。样机验证试验表明,当起膜刀转速为213.75 r/min、捡拾滚筒转速为43.75 r/min、卷辊正转捡膜转速为131.27 r/min、卷辊反转卸膜转速为167.86 r/min、卸膜轮转速为43 r/min时,卷辊式耕层残膜回收机表层拾净率为82.6%,深层拾净率为71.1%,试验结果符合国家与行业标准的要求,能够从膜土混合物中有效回收耕层残膜。