【摘 要】
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粉垄耕作技术是一种新型的高产耕作技术,而粉垄机是实现粉垄耕作的装备。国内对其进行了一些研究,也取得了一些成果,但目前粉垄机旋削刀具的振动大,降低了粉垄机的使用寿命及驾驶舒适性,影响了粉垄机及粉垄耕作技术的推广应用。因此,采用先进的技术和方法,开展新型旋削刀具的研究,降低粉垄机旋削刀具的振动具有重要意义。本文先采用FEM-SPH耦合方法,建立原旋削刀具作业系统动力学仿真模型,后采用田间物理试验的方法
【基金项目】
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2018年广西自然科学基金项目（2018GXNSFAA138196）“蔗田粉垄机械关键作业部件作业机理及优化”； 2017年广西制造系统与先进制造技术重点实验室基金项目（17-259-05S006）“蔗蔸田粉垄工作部件的作业机理及参数优化研究”； 2016年玉林市科技研究项目（玉市科成201618-1）“粉垄机旋转切削刀具参数优化
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粉垄耕作技术是一种新型的高产耕作技术,而粉垄机是实现粉垄耕作的装备。国内对其进行了一些研究,也取得了一些成果,但目前粉垄机旋削刀具的振动大,降低了粉垄机的使用寿命及驾驶舒适性,影响了粉垄机及粉垄耕作技术的推广应用。因此,采用先进的技术和方法,开展新型旋削刀具的研究,降低粉垄机旋削刀具的振动具有重要意义。本文先采用FEM-SPH耦合方法,建立原旋削刀具作业系统动力学仿真模型,后采用田间物理试验的方法,对原旋削刀具作业系统动力学仿真模型进行了验证,接着利用该仿真模型对原旋削刀具的受力及振型模态进行了分析,探明了原旋削刀具产生大振动的原因。然后,根椐刀具产生大振动的原因,进行了粉垄刀具减振方法研究,得出双螺旋结构可以有效降低刀具振动,但功耗偏大。最后,提出了一种小振动的新型旋削刀具,并研究了其作业机理和作业性能。结果表明,仿真和物理试验的扭矩相对误差为5.12%,基于FEM-SPH耦合算法的旋削刀具作业系统建模方法合理;原旋削刀具振动大的原因是旋削刀具的受力是呈周期性变化,并且力幅大,力幅达1568N;螺旋叶片镂空的双螺旋刀具,由于双螺旋的对称结构,使得其作业时受力更加均匀,在硬土粉垄作业时,其扭矩、阻力的波幅分别下降51.2%、65.8%,并且其作业后,上层土壤的质量中质相对原旋削刀具的减小30.7%,由于螺旋叶片被镂空,降低了叶片对土壤的摩擦、垄起作用,其峰值功率降低1.2%,综合看来,该刀具是一种性能优良的旋削刀具。
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