土壤耕作部件宏观触土曲面设计研究现状分析

土壤耕作部件工作性能的好坏主要取决于耕作部件触土曲面的设计水平。为此,介绍了触土曲面的成形原理及其主要成形方法。同时,详细阐述了借助于三维制图和有限元分析等计算机软件,迅速形成的设计周期短、设计水平高的现代设计方法;指出了目前研究所存在的问题并对今后触土曲面设计方法的发展方向做出了展望。     

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...     

触土曲面准线曲率特征及其减阻性能分析

准线形式对土壤工作部件触土曲面几何形式、工作阻力和土壤扰动状况均有重要影响。从曲率趋势线、曲率半径梳和曲率半径中心轨迹3个角度,分析了直线、圆弧线、摆线、抛物线及仿生曲线等5种典型触土曲面准线形式的内在几何特征及其与减阻性能之间的关系。准线形式或触土曲面形式的改变直接改变了与之接触的土壤所受法向压力作用规律,并通过改变切土阻力、土壤内摩擦阻力、土壤-触土曲面摩擦阻力及对底部土壤的压实阻力等因素中的一种或几种,使得整体工作阻力和土壤扰动产生了不同效果。研究结果表明:具有较简单常数曲率变化趋势的直纹面、圆弧面减阻性能相对较差;曲率半径中心轨迹具有多个极值点、有拐点且分段连续特殊几何特征的仿生曲面,在工作过程中能够同时降低土壤内摩擦阻力、土壤-触土曲面摩擦阻力及对底部土壤的压实阻力等几个因素的水平,并可获得极佳的减阻性能。研究对于深入掌握触土曲面几何与力学特性及触土曲面高效节能设计方法具有较重要的参考意义。     

触土曲面形式对推土板减阻性能影响的正交试验

结合经典推土板设计理论和研究成果,对推土板触土曲面结构进行准线形式和切削角的组合设计,采用缩尺模型设计与制作了9个推土板模型。通过室内土槽正交试验研究了触土曲面准线分别为圆弧、抛物线和仿生曲线,切削角分别为50°,55°和60°的9种推土板模型的阻力特性。结果表明准线形式和切削角的交互作用,以及准线形式对工作阻力具有显著影响,显著性水平都达到了0.25。与传统的圆弧曲面推土板相比,抛物面可相对降低工作阻力4.6%,仿生曲面降低16.0%(垂直阻力分别降低4.8%和51.4%)。研究成果对推土板及相关宽齿土壤切削部件的高效节能设计具有较重要的参考价值。     

仿生锥形触土部件水平阻力研究

为提高松软地面步行机构及农业机械的通过性能,以中华绒螯蟹步足的指节结构为生物原型,加工3种不同锥度的仿生锥形触土部件,并将圆柱触土部件作为对比试样。通过触土部件在干沙中的水平阻力测试,分析了速度、入土深度和锥角3种因素对触土部件土壤阻力的影响。研究发现,水平阻力随触土部件入土深度和锥角的增加而显著增大,呈2次方关系,水平阻力随锥角增大最多可提高167.57%;速度小幅线性增大时,速度的增加使水平阻力最多增大11.37%,仿生锥形试样比圆柱试样具有更高的推进效率。结合试验结果和ALBERT提出的圆柱杆土壤阻力估计式,建立了用于预测等截面触土部件与变截面触土部件土壤阻力的计算式,并将计算值与试验值进行对比分析。结果表明,二者残差低于3.62N,平均相对误差小于22.77%,具有较高的准确性。     

农业机械触土部件优化研究现状与展望

简述了农业机械触土部件的发展及现状,归纳了可提升触土部件减阻降耗、减粘脱附和耐磨延寿等性能的诸多优化设计方法,明确了土壤性状与触土部件结构或材料之间的互作关系,提出触土部件材料的优化制造工艺,分析了仿生等先进设计方法在触土部件上的应用前景,最后总结了触土部件设计、加工等方法对现代农业机械性能的保障性作用,并对未来触土部件的研究趋势和发展方向进行了展望。     

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。     

耕地机械触土部件材料及其仿生研究

通过对传统材料和仿生材料及其脱土性能的综述,总结了触土部件土壤粘附系统仿生改性减粘降阻的基本规律,并对仿生改性研究进行了展望。     

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。     

触土曲面内蕴几何量对推土板工作阻力的影响

设计了宏观触土曲面准线为圆弧、抛物线和仿生曲线的推土板。通过室内土槽试验测试了3种推土板的工作阻力。建立了3种推土板宏观触土曲面的参数方程,并完成了3种触土曲面第一类基本量E、F和G,曲面第二类基本量L、M和N内蕴几何量计算。得知第一类基本量中的E值和第二类基本量中L值是影响触土曲面工作阻力的重要因素。仿生曲线式推土板触土曲面E值和L值具有较复杂变化趋势,也相应获得了较低的工作阻力。圆弧式推土板则具有相对较大的工作阻力。     

凹坑形表面土壤减阻率试验及界面动态观察

利用切向粘附动态试验台,测试并研究了土壤含水率为35．1％条件下,玻璃和有机玻璃凹坑形仿生非光滑表面和光滑表面与土壤相互作用的摩擦阻力。采用二元二次回归正交组合设计试验方案,探讨当凹坑形非光滑表面和光滑表面在正压力和速度变化时,土壤摩擦阻力的变化规律,观察两种材料表面与土壤界面的动态变化,讨论试样表面形态与界面水膜及土壤摩擦阻力的关系。试验结果表明,在试验条件下,与光滑试样相比凹坑形非光滑表面玻璃试样减阻率为8．29％～24．65％,有机玻璃试样的减阻率为1．29％～8．18％。     

果树优质丰产栽培技术要点

转龙镇是国家级的旅游集镇,果树生产是我镇当前和今后农业生产中的重要组成部分。文章主要从建园、土肥水管理、果树的整形修剪、花果管理、病虫害防治及采收等六个方面阐述了果树优质丰产栽培技术。     

土壤理化特性对土壤剖面水分传感器性能的影响

针对土壤理化特性变异影响土壤剖面多点水分传感器测量误差的问题,面向土壤剖面水分测量,设计了一种高频电容式水分传感器,通过试验分析了土壤温度、电导率、容重等土壤理化特性变异对传感器输出电压的影响,采用统计回归处理方法,建立了基于温度影响下的土壤水分修正模型,并对传感器的性能进行了检验.试验结果表明:在5 ～45℃范围内,传感器输出电压随土壤温度升高而线性递增;电导率大于2 mS/cm时,传感器输出电压随电导率增大而逐渐减小;容重增加使得传感器输出电压呈减小趋势;在常温下此水分传感器测量值与传统干燥法测量值对比,两者决定系数R2=0.967 9,最大测量绝对误差4.70％,均方根误差为0.025 24.     

液滴冲击不同浸润性壁面的数值分析

采用复合水平集和流体体积法并综合考虑传热和接触热阻的作用,建立了液滴碰撞水平壁面数值模型,并实验验证了模型的准确性。通过分析计算结果,探索了壁面浸润性对液滴撞壁过程的影响,揭示了液滴撞壁流动传热及飞溅机制,并建立了液滴飞溅临界条件理论判据。数值结果表明:液滴铺展系数的碰撞速度效应明显,碰撞速度越大,液滴的铺展系数越大,但液滴达到最大铺展系数所需无量纲时间与碰撞速度不相关;碰撞速度越大,液滴撞壁收缩幅度越大,壁面浸润性对铺展系数的影响越小。液体内部压力梯度是液滴铺展边缘产生射流和断裂的主要原因;Rayleigh-Plateau不稳定性和毛细波是射流颈部收缩和破碎飞溅的关键因素。     

塿土土壤水力特性空间变异的多重分形分析

为探讨塿土土壤水力特性的空间分布特征,对杨凌示范区大寨乡小麦与玉米轮作地进行直线分布土壤取样,室内测定了土壤水分特征曲线、饱和导水率、土壤含水率、容重等土壤水力特性,用Brooks - Corey模型对土壤水分特征曲线进行拟合,采用多重分形方法对Brooks- Corey模型参数(θs、α、n)、饱和导水率(Ks)、土壤含水率(θ)、容重(ρ)等进行空间变异性分析.结果表明:在全部采样方向上Ks、α及n的变异性较强,θsθ及ρ表现为弱变异;不同采样方向上土壤水力特性参数具有多重分形特征;不同采样方向上θ,、θ及p的多重分形结构较弱,空间变异性不强;不同采样方向上Ks、α及n的多重分形结构明显,广义分形维数分别为0.7 ～1.9、0.6～1.2、0.9～1.1,空间变异性较强,且Ks比α和n具有更为复杂的空间分布结构.     

犁面前部土体表层位移场分布有限元分析

由三坐标测量机获得犁体曲面的点云数据,然后利用Pro/E的逆向造型工具反求出犁体曲面,并将反求模型导入ANSYS/LS - DYNA软件中完成犁体耕作过程的动力学模拟仿真.仿真结果表明,在与土体-犁体接触点垂直的平面内,土体位移以与犁体接触点为中心呈环带状向四周逐渐减小.并将模拟结果与土槽试验的结果进行对比分析,验证了模拟过程的可行性.     

轮胎压实对机具牵引阻力的影响

研究了华北平原小麦、玉米一年两熟区固定道保护性耕作对机具田间牵引阻力的影响,对比分析了固定道与非固定道处理下机具田间作业的滚动阻力、开沟器牵引阻力和总牵引阻力.与非固定道保护性耕作时深松、小麦和玉米播种作业相比,固定道保护性耕作下机组总牵引阻力分别降低14.6%、13.3%和13.3%;滚动阻力分别降低26.9%、21.9%和19.7%,平均降低22.9%;机具牵引阻力分别降低7.5%、7.2%和12.4%,平均降低8.8%.固定道处理的开沟器牵引阻力平均比非固定道处理降低22.0%.与非固定道相比,固定道总牵引油耗在3种作业时分别降低17.6%、12.4%和9.1%.试验结果表明,固定道保护性耕作显著降低机具田间牵引阻力,减少了机具田间作业油耗.     

高吸水性树脂对沙质土壤物理性质和玉米生长的影响

对4种典型的不同质量分数的高吸水树脂进行试验,用以研究其对鄂尔多斯沙质土壤的物理性质和玉米生长的影响。结果表明,高吸水树脂能够明显改善土壤水分特性,并且当高吸水性树脂质量分数在0.50%~1.00%时效果最佳;高吸水树脂有效地改善了土壤的持水能力,且在土壤水吸力小于0.8MPa的土壤中的改善作用明显优于土壤水吸力大于0.8MPa的土壤;在鄂尔多斯沙质土壤的有效水方面,聚丙烯酸酯聚合物在质量分数低于0.50%时优于聚丙烯酰胺聚合物,但当质量分数高于0.50%时结论则相反;土壤容重随着高吸水树脂质量分数的增大而降低,土壤总孔隙度随着高吸水树脂质量分数的增大而增大。高吸水树脂质量分数越大玉米存活的时间也越长。