犁体曲面设计的数学方法

目前世界各国所采用的各种设计犁体曲面的方法,都因为没有解析表达式,而不能把耕作中的几种主要因素有机地联系起来,因而犁体曲面的设计大都停留在经验的基础上。 本文通过变形垡片的滚翻运动,利用Hermite插值公式,建立了犁体曲面的解析表达式: Z(x,y)=F_1(x)y~3+F_2(x)y~2+F_3(x)y+F_4(x) 通过对变形垡片的运动分析,分析了曲面设计参数的变化规律,建立了参数间的相互关系,确定了它们的取值范围,从而初步地把五种设计因素联系起来,给出了用数学方法设计曲面的具体步骤。 本文试图为犁体曲面的设计提供一种新的设计方法——用数学的方法设计犁体曲面。对犁体曲面加以数学模型化,为进一步用电子计算机设计曲面提供了基础。     

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。     

市场信息

悬挂调幅翻转高速犁该机主配动力为100马力以上轮式拖拉机,采用四杆机构组合控制调幅设计,方便、可靠、真正实现了无级调幅。用户根据土壤墒情、土质情况、配套拖拉机,通过调整调幅丝杠组合,可轻易实现前铧耕幅、后部单犁体耕宽的同步改变,使机组保持良好工作速度,达到高效作业。整机使用35cm高速犁体,具有翻垡、碎土、覆盖性能好,工作阻力小等特点;采用的液压翻转阀为压力式控制阀,犁体翻转可靠、平稳、冲击小。     

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…     

铧式犁犁体曲面研究现状与展望

犁耕作业是一种应用最为广泛的耕地方式,良好的犁体曲面不仅能使土壤达到理想的农艺作业要求,而且可以降低犁耕作业过程中的能量消耗,通过对犁体曲面的几何特征、性能参数、耕作过程和设计方法等方面进行阐述分析,总结基于犁耕作业过程中的土垡运动及受力的各类研究方法,分别从经验设计、几何形成线法、土迹线模拟法、基于犁耕工艺过程的犁体...     

大功率拖拉机配套悬挂调幅翻转高速犁

该机主配动力为73.5 kW 以上大功率轮式拖拉机,采用四杆机构组合控制调幅设计,方便、可靠、真正地实现无级调幅.用户根据土壤墒情、土质情况、配套拖拉机,通过凋整调幅丝杠组合,可轻易实现前铧耕幅、后部单犁体耕宽的同步改变,使机组保持良好工作速度,达到高效作业.整机使用35 cm高速犁体,具有翻垡、碎土、覆盖性能好,工作阻力小等特点;采用的液压翻转阀为压力式控制阀,犁体翻转可靠、平稳、冲击小.     

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。     

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.     

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。     

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。     

1LFT-555型液压翻转栅条犁的设计与试验

针对当前农业生产需求及147kW以上拖拉机配套液压翻转犁依赖进口的现状,研制了1LFT-555型液压翻转栅条犁。该机翻转可靠性高,操作简单,主犁体采用栅条式结构,翻垡覆盖效果好,耕作阻力小。田间试验结果表明:该机和不同功率及多种轮距的拖拉机配套使用,作业速度可达10.8km/h,犁耕作业效果好,在棉花地和水稻地的耕深稳定性系数及耕宽稳定性系数均达到了95%以上,在棉花地的碎土率也达到了90%以上。该机各项性能指标达到国家有关标准的要求,为147kW以上拖拉机提供了配套犁耕机具。     

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。     

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。     

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...     

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。     

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。     

“彗星式通孔”减阻犁的试验研究

在分析犁耕阻力形成的基础上,提出改善摩擦面摩擦条件的设想。通过在铧式犁的犁胸和犁铧上设计“彗星式通孔”,使犁耕过程中犁面与土垡的接触界面形成气液相介质层,改变土壤与金属的摩擦性能,减小摩擦系数,从而达到减摩减阻的目的。田间试验表明:设计有“彗星式通孔”的犁在水耕时可减小犁耕比阻8％～12％,旱耕时犁耕比阻也可减小2.5％～3.5％左右。     

犁体外载理论及其分析

犁体外载,系指犁在耕作过程中,土壤施加于犁体上的作用力。土壤对犁体曲面的阻力是一个复杂的空间力系,这力系的合力,即土垡对犁作曲面的总阻力。至今,还没查到犁在特定使用条件下,用理论计算出比较系统、完整的犁体外载资料。国内外通常都用试验方法测定,在一     

犁体曲面设计及数控加工研究

研究了犁体曲面的设计以及制造犁铧、犁壁的压形胎具、铸模和检验样板的数控加工方法.通过分析,建立了犁体曲面的数学模型,基于Pro/Engineer构造了犁体曲面的实体,在已建立的实体基础上,研究犁体曲面的数控加工方法.利用CAXA制造工程师软件进行了数控加工过程的仿真,生成了适合V600A加工中心加工的G代码程序.这种设计方法弥补了平面作图设计中的不足和缺陷,为数控加工和分析犁体曲面形状的几何参数与耕后质量和所耕土壤的物理力学性质、耕速、阻力和功率消耗奠定了基础.实践表明,该方法是可行的,能够满足犁体设计和制造的要求,可应用于其它农业机械零件的数字化设计和制造,可对其它类型犁体曲面设计加工提供参考依据.