基于离散元法的茶园仿生铲减阻性能研究

针对茶园土壤板结较为严重、行距小、耕作阻力大且易使耕作机构发生缠绕等问题,提出了一种基于离散元法的仿生铲,并对其进行减阻性能研究。使用离散元仿真与试验结合的方法对茶园板结土壤的物理参数进行测量。以鼹鼠爪趾为原型,结合其挖掘动作,设计出基于四杆机构的耕作机构,并使用离散元的方法研究鼹鼠爪趾的趾尖、趾廓及两者复合的仿生特征的减阻效果。离散元仿真结果表明,在各个耕作条件下,趾尖仿生特征的平均扭矩减小比例和功耗减少比例分别为1.72%~5.04%和1.58%~4.84%,趾廓仿生特征的平均扭矩减小比例和功耗减少比例分别为34.06%~39.29%和29.02%~34.73%,复合仿生特征的平均扭矩减小比例和功耗减少比例分别为36.61%~42.06%和30.84%~38.15%,说明趾尖和趾廓两个仿生特征的减阻效果在一定程度上可以叠加,复合后的仿生特征有更好的减阻效果。