设施农业就地翻土犁结构设计与仿真

针对铧式犁使土垡侧移而无法适应设施农业耕作需求的难题,设计一款新式犁体.基于铧式犁的设计方法水平直元法和翻土曲线族法,提出一种翻土曲元法.通过对犁体导曲线、翻土曲元线的设计,由翻土元线中点穿透于导曲线且翻土元线角度按照规律变化后得到一种翻垡后土垡无侧移且无犁沟的就地翻土犁体曲面,利用Solidworks建立就地翻土犁数...     

碎土型犁体曲面作业过程的仿真分析——基于ANSYS/LS-DYNA

在农机作业中,铧式犁主要是通过犁体曲面完成对土壤的切土和翻垡,达到土壤耕作的目的.犁体曲面的参数对铧式犁的工作性能和动力消耗都有较大的影响.为此,利用数学建模中参数化建模的方法对碎土型犁体曲面进行建模,并对犁体曲面耕翻过程进行动力学仿真分析,得出优化的曲面参数及其各项参数对犁体曲面工作性能(牵引阻力、翻馑性能)的影响,从而达到对铧式犁优化设计的目的.     

旱作沙壤土上铧犁犁体曲面阻力分析

在为华北地区研究設計性能好、阻力輕的机力犁以及在探討小垡条铧犁能否作为我国一些地区犁的发展方向的过程中,除了应探明犁体曲面参数对翻土、碎土、及复盖等性能的影响外,还必須研究它們与阻力間的关系。由于铧犁耕作时土垡受力与变形情况相当复杂,所以尽管长期以来各国許多研究工作者对铧犁与土壤相互作用过程进行了大量的工作,但在建立犁体曲面阻力关系式的問题上,却始終未能获得与实际相符的,且便于应用的結果。     

基于TRIZ理论的就地翻土犁设计

为消除铧式犁土垡侧移,更好地适应设施农业中深翻的耕作需求,基于TRIZ理论对铧式犁进行创新设计。利用TRIZ分析工具对铧式犁的耕作状况进行分析,找出铧式犁造成土垡侧移的原因,用物—场模型和标准解系统得到一般性解决方案,并结合犁体曲面设计方法得到一种能够使得土垡无侧移的就地翻土犁具体设计方案。借助CAD及ADAMS软件对就地翻土犁翻垡过程进行仿真分析,仿真结果验证方案的可行性。     

工农-7和工农-7-1手扶拖拉机的一些配套农具介绍

湖北省农机研究所将工农-7拖拉机改为兼用型,为之设计了双铧栅条犁、耖、碎土轮、星形耙、铁制耥板和收割机等农具,以满足水田作业的需要。 双铧栅条犁 该犁有螺杆式的耕深调节机构,和螺杆式、卡齿式的碎土、翻土性能调节机构,犁架高515毫米。它翻垡、断垡、植被覆盖和平整地表等性能均较好,拉力较轻,耗油0.5～0.7公斤/亩。犁重36公斤,耕宽360～430毫米,耕深最大可达200毫米,常用120～160毫米。     

南方系列水田犁犁架强度计算

用空间力法、有限单元法并借助电子计算机编制通用程序计算了南方系列水田犁犁架强度。从83个方案中,择优确定了全系列12种梯形犁架及斜撑杆的支撑位置。计算结果与脆漆、电测试验吻合。悬挂犁在工作中所受的主要外力有:犁体工作阻力、反力、悬挂杆的反力、犁的自重等。犁侧板横向反力F_(my)对碎土型、通用型犁体设各铧都一样;对翻垡型、窜垡型犁设最后一铧占总数一半,其余各铧均匀分配。犁侧板的纵向阻力F_(mx)=f·F_(my)(f——钢与土壤的摩擦系数)。轮式拖拉机悬挂的犁架,单犁体的纵向阻力     

油菜直播机铧式开畦沟前犁曲面分析与阻力特性试验

阐述了铧式开畦沟前犁装置的基本结构组成,比较分析了铧式开畦沟前犁装置翻土型犁体曲面和改进型碎土型犁体曲面特征,提出以犁体牵引阻力、犁耕比阻及功耗为主要评价指标,借助高速数字化土槽试验平台,开展了前进速度、沟深、沟宽、土壤坚实度等影响要素的试验研究。试验结果表明:沟深对牵引阻力、犁耕比阻影响最显著,前进速度、沟深对功耗影响最显著;改进型犁体装置牵引阻力、犁耕比阻、功耗都分别为原设计犁体的35%~50%。     

土垡横剖面翻转法形成高速犁体曲面

根据“土垡横剖面翻转法”设计了犁体曲面,提出的犁体曲面数学模型,反映了工况参数与农艺要求的关系,可以根据不同的要求设计出达到预期效果的犁体曲面,为犁体曲面的解析设计提供了一种新方法。     

犁体曲面离散元仿真试验与参数优化

为了优化犁体曲面结构参数、减小铧式犁耕作阻力,采用水平直元线法设计犁体曲面,运用Solidworks软件建立实体模型,利用EDEM软件建立犁体—土壤离散元模型,并以犁体阻力最小为目标,对犁体铧刃角、犁铲安装角和导曲线扣垡角三因素进行正交仿真试验。仿真结果表明:所建立的犁体—土壤离散元模型可以较好地反映犁体在耕作过程中的阻力的变化情况,犁体阻力随着犁体与土壤接触面积的增大而增大,当犁体全部进入耕作状态时,犁体所受阻力达到2 621～2 795N,且趋于稳定。正交试验结果表明:铧刃角对犁体阻力影响极显著,犁铲安装角和导曲线扣垡角对犁体阻力影响显著。犁体结构最佳设计参数组合为:铧刃角45°,犁铲安装角25°,导曲线扣垡角5°,犁体阻力为2532 N,比优化前减少6. 36%。研究结果为犁体曲面优化设计提供一种离散元分析方法,也为犁体曲面的设计提供数据参考。     

横排犁犁面设计初探

横排犁是一种实现土垡无侧移、原沟翻转的新型耕作机具。目前,国内外的研究表明,横排犁具有一系列明显的优点。本文着重探讨横排犁犁面型式及其设计方法,并提出犁面主参数的选择范围。 样机试验初步表明,按预定的犁耕工艺过程控制土垡运动的螺旋作曲面,在给定的参数选择范围内可实现土垡的原沟翻转。因此,本文所提出的设计方法及犁面参数,可供进一步研究横排犁犁面时参考。     

高速犁体曲面的研究现状与分析

分析了国内外高速犁体曲面的研究现状,总结了高速犁体曲面设计的主要成形方法,指出了基于土垡运动原理的参数化设计是目前高速犁体曲面的主要设计方法。结合现代化的三维计算机辅助设计方法,研究犁体曲面的参数化设计,提出现阶段高速犁体曲面的设计方向。     

试论犁体曲面的微分几何性质及其基本数学模型

根据犁耕中犁体曲面对土垡的导向约束原理、土垡在曲面上不自锁条件及曲面的微分几何性质,研究得出犁体曲面形成的一般规律应是:高斯曲率K≤0。满足此条件的曲面可有多种,但在实用上和工艺上最简单的才是最合理的。据此得出直纹和负常曲率两类曲面可作为犁体曲面的基本模型。文中分析了生产上应用较多的直纹面,并推荐了伪球面。     

耕耘曲面分析

本文将土垡抽象为松散连续的挠性垡条,作为土垡的物理模型,并根据几个基本实验数据,应用力学方法,分析垡条沿曲面运动轨迹;对耕耘曲面(犁体曲面、垄作犁铧等)的形成和工作原理,进行了系统的理论分析;探讨建立耕耘曲面统一的理论体系及其主要设计参数的选择原则和实验研究的方向。     

甘蔗深耕犁体曲面的动力学仿真

利用ANSYS/LS-DYNA软件对甘蔗深耕犁的翻土过程进行动力学模拟仿真.根据犁体曲面生成原理,使用参数法建立犁体曲面的数学模型,并利用Pro/E软件建立犁体曲面的虚拟模型,在此基础上进行动力仿真分析,得到犁体曲面在翻土过程中犁耕阻力的变化曲线图.     

基于LS-DYNA的铧式犁结构优化设计及性能分析

基于LS-DYNA法建立犁体与土壤的耦合接触有限元模型,讨论不同犁体导曲线、铧刃角、安装角、端点角、耕作速度对耕作过程翻垡效果和犁体应力影响,并进行试验验证。结果表明：椭圆曲面比抛物线曲面耕作时阻力更小、土壤翻垡效果更好,阻力降低5.6%,翻垡距离提升14.8%;对犁体前进速度、铧刃角、安装角、端点角进行单因素分析,发现翻垡距离随着速度增加而增加,而随着铧刃角、安装角、端点角呈现出先增大后减小的趋势。因此,通过选取合适的速度与结构参数可以提升铧式犁的翻垡性能,减低犁体阻力。     

犁旋组合式油菜直播机扣垡装置设计与试验

针对长江中下游稻油轮作区油菜直播作业时,因前茬水稻留茬高、秸秆量大而导致旋耕部件作业耕深浅、秸秆埋覆率低的问题,结合油菜根系生长对直播的农艺要求,提出犁耕与旋耕组合的联合耕整方案,设计一种与油菜直播机配合,通过先抬、后扣的作业方式,实现高茬粘重土壤有序翻埋的扣垡装置,并集成了犁旋组合式油菜直播机。分析阐述了扣垡犁曲面形成原理,确定了其关键影响因素导线、元线角、母线的数学模型,构建了土垡与扣垡犁力学模型,阐明了犁体曲面扣垡过程。为验证扣垡装置功能,在高茬秸秆工况下开展扣垡犁单体试验,试验结果表明,扣垡犁平均扣垡率为93. 41%,具有较好的扣垡埋茬功能。以设计的犁旋组合式油菜直播机与仅有旋耕装置的油菜直播机分别在秸秆留茬高度为338、452 mm工况下进行了田间对比试验,2种工况下,犁旋组合式直播机相对仅有旋耕装置的油菜直播机的耕深分别提高了137、110 mm,秸秆埋覆率分别提高了33. 94、28. 36个百分点,种床耕整效果优于仅有旋耕装置的油菜直播机,作业质量满足油菜播种要求。该研究可为犁旋组合式耕整机和犁体曲面优化设计提供参考。     

基于微分几何与EDEM的船型开畦沟装置触土曲面优化

针对长江中下游地区油菜种植时土壤黏重板结、含水率波动大、播种作业需开畦沟避免渍害的农艺要求,考虑开沟犁体的触土曲面复杂、难以通过高速数字化土槽及田间试验方法寻求其减阻设计方法和理论依据的问题,采用微分几何理论并结合EDEM仿真方法,开展了驱动圆盘犁对置组合式耕整机开畦沟装置主要触土曲面结构优化研究。通过对主要触土曲面(开畦沟前犁犁体曲面、船式开沟犁整形曲面)牵引阻力分析和曲面参数分析,确定了触土曲面主要结构参数范围。根据微分几何理论,分别建立了能量化描述不同导曲线类型(直线、抛物线、指数曲线)犁体曲面形状变化差异的微分内蕴几何量E、L、M表达式。阻力特性仿真试验结果表明:在作业速度为0. 9～1. 5 m/s、曲面结构参数一定时,导曲线为抛物线型的开畦沟前犁和船式开沟犁具有较好的减阻特性,其平均牵引阻力相比直线型犁体分别低15. 09%、16. 92%,相比指数线型犁体分别低32. 59%、31. 58%。触土曲面的内蕴几何量E、L、M可分别反映犁体阻力随速度的增长速率、犁体牵引阻力大小、犁体阻力随速度的波动程度。当设计犁体的导曲线形状使曲面内蕴几何量E的变化率较小、L为单调减函数、M的波动较小时,犁体具有较好的减阻性能。参数优化仿真试验表明:在作业速度为1. 2 m/s、抛物线型开畦沟前犁宽度为92 mm、船式开沟犁整形曲面最大元线角为66°时,开畦沟装置牵引阻力最小,为1 042. 52 N。田间试验表明:经参数优化的组合式船型开畦沟装置在作业速度为0. 9、1. 2、1. 5 m/s时测试的平均牵引阻力分别为956. 77、1 101. 33、1 564. 85 N,与仿真试验结果误差在7%以内,作业效果满足油菜播种开畦沟的农艺要求。     

犁铧的修复与自制

犁铧是铧式犁犁体的重要零件。其作用是 ,在犁进行耕作时 ,犁铧沿水平方向将土垡切开 ,并推动垡片沿犁铧与犁壁组成的犁体曲面形成后垡推前垡的趋势 ,将土垡挤压、破碎和翻转 ,并侧向抛进前铧的犁沟里。据测定 ,犁铧的工作阻力约占犁体工作曲面总阻力的５０ %。犁铧的磨损非常快 ,犁铧过度磨损后将严重影响耕作质量 ,而且功率消耗也大大增加。因此 ,须要及时修复或更换新件。１．犁铧的修复制造犁铧时 ,为了便于修复 ,在背面铧尖或铧背处一般都留有供锻延用的母体堆积（储备）凸起。有这种凸起的犁铧 ,可用锻延方法修复。锻延时 ,应保证犁铧…     

雷肯1LFTT-550液压翻转高速犁田间测试试验

深耕作业能有效解决土壤板结问题,改善土层盐碱分布。液压翻转高速犁是现代农业发展的必然需要。南疆地区以沙壤性土为主,各类品牌的液压翻转高速犁作业效果存在较大差异。为了试验适宜于南疆土质条件的高速犁体,以雷肯1LFTT-550液压翻转高速犁为测试样犁,设定3种常用的南疆土质条件进行测试试验。结果表明:耕作层水层为16～20%RH的土壤更适合南疆沙壤土的耕地作业;LEMKEN 1LFTT-550悬挂式翻转犁在耕深稳定性、驱动轮滑转率及土垡破碎率等作业指标上有较好的作业效果,全耕层稳定在78.745%,在作业速度为10.9km/h时可获得较好的垡土效果,且具有较经济的油耗性能。从测试结果来看,雷肯犁在土垡破碎率、耕深耕宽稳定性方面仍有待进一步优化提升。因此,借鉴于国外优质犁体,研究适宜于新疆土壤条件的国产犁体有较大的应用价值。     

覆盖型系列悬挂犁

为落实省政府关于严禁焚烧秸秆的重要指示精神,解决秸秆粉碎还因急需的配套耕地机械,河北省农业机械化研究所研究开发成功覆盖型系列悬挂犁,包括1LF130型悬挂单铧犁,1LF230型悬挂双铧犁,1LF430型悬挂四（三）铧犁。分别与11—13．2、18．4—22、36．8—40．4kw的四轮拖拉机配套使用。该系列犁消化吸收了美国720型犁的先进技术,改进了国产犁的犁体设计参数,使犁的翻垡性能、碎土性能特别是对秸秆的覆盖性能有了明显的提高。其最大耕深为22cm,地表8cm以下秸秆覆盖率达98％以上。该系列犁能够满足秸秆还田对耕深、碎土、覆盖等农艺…