斜置旋耕试验研究

在自行研制的斜置旋耕试验台上 ,分别采用国标旋耕刀和斜置旋耕刀进行了斜置旋耕试验 ,得到了水平分力、垂直分力、轴向分力、比功耗等参数随台车前进速度、刀辊转速和斜置角变化的规律     

正转旋耕灭茬机刀片的曲线设计

旋耕刀片是旋耕机的主要工作部件,主要由侧切刃、过渡刃和正切刃组成.刀片的形状与参数直接影响旋耕机的工作质量和功率消耗.因此,从功耗最小的角度出发,对正转旋耕灭茬机刀片上的各条刀刃曲线进行分析对比研究,得出在功耗最小时的各条刀刃理想刀片曲线,并着重分析了正切刃在功耗最小情况下的理论曲线方程,为旋耕灭茬机整机性能的提高提供了依据.     

基于东方蝼蛄爪趾的仿生旋耕刀设计与试验

为了降低旋耕刀耕作时的能耗,本文基于东方蝼蛄前足爪趾轮廓拟合曲线的特征,利用逆向工程技术将东方蝼蛄前足爪趾1、2、3、4的轮廓曲线依次排列于IT245国标旋耕刀的正切刃与回转半径末端边缘,设计了仿生旋耕刀。建立南方粘湿土壤旋耕刀相互作用仿真模型,分析不同刀轴转速下国标旋耕刀、仿生旋耕刀扭矩和三向阻力的变化规律,结合室内土槽试验分析刀轴扭矩的变化趋势,验证离散元仿真模型的有效性。单刀受力仿真分析表明,仿生旋耕刀与国标旋耕刀的水平阻力、垂直阻力与侧向阻力均随着刀轴转速的增加而逐渐增大。在3种刀轴转速下,除侧向阻力以外,仿生旋耕刀受到的水平阻力与垂直阻力的最大值均比国标旋耕刀小。在刀轴转速150 r/min时,仿生旋耕刀较国标旋耕刀水平阻力与垂直阻力的最大值分别降低了9.91%与9.09%;在转速200 r/min时,分别降低了5.78%与9.74%;在转速250 r/min时,分别降低了4.95%与6.38%。土槽扭矩试验表明,仿生旋耕刀与国标旋耕刀的仿真值与试验值变化趋势相同,且随着刀轴转速的增加扭矩逐渐增大,最大相对误差为13.23%。在3种刀轴转速下,仿生旋耕刀较国标旋耕刀平均扭矩分别降低了10.53%、4.46%、3.49%。本研究可为旋耕刀减阻降耗和耕作能耗分析提供借鉴。     

旋耕机作业参数设计对拖拉机功耗的影响研究

本课题研究了旋耕机作业参数对拖拉机功耗的影响关系,建立旋耕机作业参数对拖拉机功耗影响的数学模型,以旋耕机作业耕深、作业推进速度、刀辊转速为影响因子设计正交试验,试验结果表明:影响拖拉机功耗的各因素主次顺序为作业前进速度、刀辊转速、作业耕深。考虑旋耕作业质量与旋耕作业效率前提下,较优的旋耕作业参数为:作业推进速度2.9km/h,刀辊转速275r/min,耕深为210mm时,功耗值77.3kW,碎土率达到85%。通过数据分析软件对旋耕机作业参数与功耗建立回归方程,回归方程相关性高,有效反应了各试验因素与功耗之间的影响关系。研究结果为旋耕机结构参数设计、拖拉机动力匹配等工作提供了参考依据。     

高速摄影法研究旋耕刀抛土特性

用高速摄影法对２种日本旋耕刀的三维抛土特性进行了实验研究，建立了基于１台高速摄影机的摄影图像分析土块三维运动的判读方法。提出了旋耕机整机抛土模式。指出了提高旋耕机翻土性能的局限性和降低旋耕功耗的途径。     

基于Solidworks旋耕刀实体建模与有限元分析

以国标旋耕刀、斜置旋耕刀和IT245旋耕刀3种基本刀型为基础,运用AutoLISP 编程获得每个刀型的阿基米德螺线,导入 Solidworks 软件进行实体建模,运用 Simulation 插件对其进行了有限元分析。分析结果表明：旋耕刀与刀辊联接处是刀具的一个重要的结构设计要点,在制造加工与设计中应尽力避免或减少应力集中;同时,对国标刀与斜置旋耕刀的有限元分析结果进行对比,发现后者在强度方面优于前者。     

基于离散元法的筑埂机旋耕切削性能研究

为提高水田筑埂机筑埂质量和工作效率,探究旋耕弯刀的结构参数和工作参数对筑埂机旋耕切削性能的影响,构建了旋耕弯刀—土壤的离散元模型,同时对旋耕弯刀工作时复杂的受力情况进行分析。以IT245旋耕刀为基础,设计了几种不同的旋耕刀片,分别以旋耕弯刀结构参数和工作参数为试验因素,单位幅宽扭矩和扭矩为试验指标,进行两组正交试验。通过极差分析,得到影响旋耕弯刀功耗的3种主要工作参数,并探究其对旋耕弯刀碎土效果的影响规律。综合分析得到旋耕弯刀参数最优组合为:正切面端面刀高60mm,侧切刃包角27°,弯折角120°,幅宽60 mm,工作转速300 r/min,前进速度0. 3 m/s,工作深度100 mm。该研究为探讨刀具与土壤相互作用机理、降低水田筑埂机作业能耗及提高碎土效率提供了参考。     

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。     

1GN-180型旋耕机的设计

介绍旋耕机的工作原理和总体设计思路,论述1GN-180型旋耕机主要参数的确定方法,重点讨论旋耕刀的结构组成,以及侧切刃、正切刃曲线、制作材料的设计及确定,为相关人员设计、改进旋耕机提供技术参考。     

基于离散元法的立式旋耕刀耕整作业性能仿真研究

立式旋耕刀作为旋耕机的关键作业部件,其对土壤的作用效果与自身的功耗损失将直接影响旋耕机的作业质量与工作效率。为探究立式旋耕刀与土壤颗粒间的作用机理,获得刀具的最佳结构参数及作业参数,提高旋耕机的作业质量,达到满足耕整作业农艺要求的碎土整平效果,通过构建不同结构形式的旋耕刀三维模型,搭建旋耕刀-土壤间作用的离散元模型,对单把立式旋耕刀作业时的受力情况及土壤颗粒的破碎搅拌情况进行分析,并进行系列试验。同时,通过极差分析获得工作参数对旋耕刀作业的影响作用规律,并采用受力、扭矩以及抛土碎土效果等多项指标,对不同结构形式旋耕刀自身损耗及对土壤颗粒的影响规律进行深入分析,以期研究出能够适应不同土壤结构环境及农艺模式需要的最佳旋耕刀结构及相关参数,为后续研究与试验提供理论参考。     

带状旋耕式小麦免耕播种机耕作部件作业机理研究

为明确带状旋耕式免耕播种机耕作过程中耕作机具与土壤间的相互作用机理,利用离散元仿真软件从微观层面对典型的且已广泛应用的IT225型旋耕刀、直刃旋耕刀和凿型旋耕刀进行仿真,研究发现旋耕刀具的抛土特性是影响土壤回填效果的关键因素。田间试验表明,土壤破碎体的回填率随刀轴转速的增加而下降。IT225型旋耕刀在高刀轴转速(280 r/min)下侧向抛土现象最为明显,在超高刀轴转速(510 r/min)时创造的土壤侧抛率最高,达到了92%,因此产生回填效果最差,回填率仅为8%,无法满足播种时种—土接触的需要。凿型旋耕刀耕作过程中可以勾带起部分土壤破碎体向机具前进方向抛洒,在刀轴转速为510 r/min时土壤侧抛率为85%,能够产生接近36%的土壤回填效果。直刃旋耕刀的侧向抛土集中在刀轴两侧10 cm范围内,在刀轴转速为510 r/min时侧抛率只有70%,回填率高达60%显著高于其他两种刀具。鉴于土壤回填效果对种—土接触的重要性,直刃旋耕刀耕作过程中具有土壤扰动范围小、土壤破碎体侧抛率低、回填效果好等优点,本文推荐直刃旋耕刀作为带状旋耕播种机的耕作部件。     

自激振动旋耕刀设计与减扭降耗性能分析

为实现旋耕作业减扭降耗,在国标IT245旋耕刀基础上设计了一种自激振动旋耕刀装置,对其工作原理进行了阐述。通过运动受力分析,完成了其大弹簧参数选型与弹簧心轴腰型孔设计。基于DEM-MBD技术,建立土壤-旋耕刀相互作用仿真模型,分析5种刀轴转速下国标旋耕刀与自激振动旋耕刀所受三向阻力与扭矩变化规律。仿真试验中,刀轴转速为150、200r/min时,减阻降扭效果不明显;转速为250、300r/min时,自激振动旋耕刀相比国标旋耕刀的减阻降扭效果较好,垂向阻力分别降低6.96%、10.41%,且平均扭矩降低率较大,分别为9.80%和19.63%,而转速达到350r/min时,减阻降扭效果下降。通过对2种旋耕刀仿真与土槽试验的平均扭矩进行分析,得出了国标旋耕刀与自激振动旋耕刀平均扭矩变化曲线的相关系数,分别为0.997与0.998,基本验证了DEM-MBD耦合仿真模型的准确性。对土槽试验中采集的Y向（耕作时刀刃振动主要发生方向）振动加速度数据进行频域分析表明,随着刀轴转速的增加,Y向功率谱密度幅值总体呈上升趋势,转速达到300r/min时,激振频率达到装置Y向的固有频率附近,此时发生共振,Y向功率谱密度幅值达到最大值。即此时旋耕刀获得最大能量,扭矩降低幅度最大,减扭降耗的效果最佳。     

旋耕机使用中应注意的问题

旋耕机是一种由动力驱动旋耕刀辊完成耕、耙作业的耕耘机械。它能较好地切断植被并将其混合于整个耕作层内,也能将化肥、农药等混施于土内。 旋耕机的一般工作过程是:动力驱动刀辊转动,转动的旋耕刀切削土壤并将切下的十块向后抛掷,     

高原型3Z系列中耕机用旋耕刀设计

云南省农业机械研究所根据多年来对旋耕刀的研究及推广应用,采用经验公式来进行旋耕刀侧切刃曲线的设计计算,设计出适合于中耕机旋耕作业要求的五种规格旋耕刀,满足在云南省多秸秆和绿肥等的粘重土壤田地旋耕作业的农艺要求,同时此种旋耕刀也能够应用于在云南省使用的微耕机和小型手扶拖拉机旋耕机对旋耕刀的使用要求.     

山地拖拉机坡地等高线旋耕土壤侵蚀规律研究

针对黄土高原丘陵山区坡地等高线旋耕作业时土壤耕作侵蚀(土壤由坡高侧向坡低侧迁移)严重及其机理不明等问题,通过理论分析、仿真试验、土槽及实地试验相结合的方法,深入开展山地拖拉机坡地旋耕侵蚀规律研究。首先,构建了H245标准型常用旋耕刀在坡地工况下的扰土体积参数方程,完成了旋耕刀坡地扰土过程的经典力学分析,确定了导致坡地旋耕土壤侵蚀的主要影响因素：坡地角、耕作深度、刀轴转速以及旋耕作业速度;然后,基于EDEM离散元仿真软件研究了单把旋耕刀和旋耕机整机的坡地扰土规律,得出土壤颗粒在旋耕刀侧切刃的动态滑切作用下有水平向后运动的行为,浅层土壤颗粒位移最大,深层土壤颗粒位移最小,并且深层靠近旋耕刀回转中心的土壤颗粒位移最大;土壤的侧向位移方向受旋耕刀正切刃朝向的影响;随着旋耕刀的入土,土壤颗粒在垂直方向的位置呈先变深后变浅的趋势。最后,选取旋耕刀轴转速、旋耕作业速度和坡地角作为试验因素,进行了实地旋耕单因素和正交试验,单因素试验得到土壤水平、侧向位移随着上述3个因素变化的规律;正交试验方差分析得到影响土壤侧向位移的主次因素为坡地角、旋耕刀轴转速、旋耕作业速度,影响土壤水平位移的主次因素为旋耕作业速...     

基于ANSYS的大耕深旋耕刀结构优化设计

通过对现有R245旋耕刀的建模及静力学分析,以旋耕刀主导用材之一65Mn的屈服强度为依据,确定了R245旋耕刀所承受的极限载荷与工作载荷。采用等比例放大的方法,以GB/T5669-2008规定的R245旋耕刀结构为基础,设计了刀尖回转半径为300mm旋耕刀(其耕深可达20~22cm),同时以同比例放大确定了R300旋耕刀的极限载荷与工作载荷,基于ANSYS软件对所设计的R300旋耕刀在工作载荷下的应力场进行了模拟,并基于模拟结果重点对其刀刀柄尺寸进行了优化。结果表明:当刀柄厚度增加到25mm、刀柄宽度增加到40mm后,R300旋耕刀不仅在工作载荷下不会失效而且在极限载荷下也不会失效。     

基于逆向工程的搅浆刀作业性能界定与关键设计参数研究

水田搅浆是基于稻作制度的独立机械化作业环节,搅浆刀是进行搅浆农艺处理的专用刀具,但目前缺乏针对搅浆的农艺界定及搅浆刀专用设计参数研究。本文利用逆向工程技术获取搅浆刀的关键几何参数,并对搅浆作业和搅浆刀的设计方法进行定义。通过与常规旋耕刀(R245)进行分析对比提出搅浆刀的专用设计参数,进而通过田间试验进一步探讨搅浆刀的设计方法。结果表明,搅浆刀的楔面入土效应是保障其水田搅浆性能的关键,该效应所对应的搅浆刀设计参数被定义为侧切刃楔角,侧切刃楔角与侧切刃刀面宽度2个关键设计参数决定了搅浆刀入土过程的侧向搅浆作业强度。与R245旋耕刀相比,侧切刃楔角是搅浆刀设计的显著特点,搅浆刀的侧切刃静态楔角高于动态楔角,而R245的侧切刀面是一平直刀面(楔角为0°),在正切刃区域,搅浆刀与旋耕刀的楔角变化基本一致。基于田间土壤条件的原位台架试验进一步证明了搅浆刀专用设计参数对保障起浆、水田埋草等性能的优越性。     

旋耕机的选用及维护保养

旋耕机是一种利用拖拉机的动力驱动旋耕刀辊进行耕、耙、整地作业的耕耘机具,按配套拖拉机来划分,旋耕机可分为手扶拖拉机配套     

基于大葱移栽机的卧式旋耕机的设计与试验

为解决大葱移栽作业中配套动力轮距与垄距不匹配的问题,研制了基于大葱移栽机的卧式旋耕机。该旋耕机位于移栽装置的正前方,可一次完成开沟、起垄、移栽、覆土和镇压等不间断作业。旋耕机采用整体框架式结构和中间链轮传动的传动方式,使旋耕作业更加平稳,主要工作部件包括悬挂架、减速箱、旋耕刀轴、旋耕刀、输入轴、链轮及链条等。应用CAD、SolidWorks、ANSYS等软件进行图样设计、三维建模和应力分析,并对旋耕刀等关键机构进行重点设计,通过理论分析和有限元分析确定了影响旋耕刀切削阻力因素、旋耕机功率消耗大小、旋耕刀最大应力和变形位置。在山东青州市华龙大葱试验基地田间试验,结果表明:与该旋耕机配套的动力为35～80kW;可完成耕深3～18cm,满足葱苗移栽深度5～13cm的农艺要求;碎土率均值为74.92,满足旋耕刀设计与葱苗栽植要求。     

基于离散元法的甘薯起垄机旋耕刀抛土性能仿真试验

为了验证甘薯起垄机上IT260型旋耕刀的抛土性能,在EDEM离散元软件中进行了仿真试验,将仿真数据与理论数据进行对比。结果表明,在IT260型旋耕刀前行速度1.54 m/s、转速330 r/min、耕深0.12 m的工况下,平均抛土量153.37 kg,满足起垄所需的土壤量需求。建立的三维模型可为今后甘薯起垄机旋耕刀的研究设计提供参考。