论文部分内容阅读
本文针对国内现有深松机普遍存在的耕作阻力大、耕作深度不稳定和土壤翻垡比较严重等问题,探索土壤和机具之间的相互作用机理,以降低牵引阻力为目的。通过理论分析研究振动深松减阻的机理,建立“深松铲-土体”模型,设计振动深松机并对其关键部件进行设计与校核,对关键部件进行静力学和动力学的模拟仿真,对深松铲松土过程进行了模拟,加工出振动深松机样机并用样机进行田间试验,最后对作业效果进行了分析。主要得出以下结论:(1)通过对比振动深松铲和非振动深松铲在深松过程中的受力分析可以得知振动深松减阻的机理;通过建立“深松铲-土体”模型分析得出影响深松铲耕作阻力的主要因素有振动频率、振幅、振动角、前进速度和深松铲铲形等。(2)设计振动深松机的整机结构,对传动装置、机架、牵引装置、深松铲和深度调节装置进行设计,并对关键部件——深松铲、三根轴和偏心套进行设计与校核得出其满足设计要求。(3)通过ANSYS Workbench对振动深松机的机架和深松铲进行静力分析,得到了机架和深松铲的应力、应变和总变形云图,从而可以对其薄弱部位进行强化;对机架和深松铲的模态分析,得到了机架和深松铲的前6阶固有频率和其对应的振型,从而可以避免共振的发生;通过Adams对振动机构进行动力学分析,得到相邻两个深松铲铲尖的运动轨迹、位移、速度和加速度曲线,分析可知满足相邻深松铲交错振动的设计要求并可为实际运动提供参考;利用ANSYS LS-DYNA软件对深松作业过程进行非线性显示动力学分析,建立了动态深松有限元分析模型,为深松减阻提供理论支撑。(4)田间耕作阻力的试验主要用单因素试验定性地研究了有无铲翼、耕深、前进速度和是否振动等因素对深松铲耕作阻力的影响,得出在一定条件下,有铲翼的耕作阻力比无铲翼大,但有铲翼的深松效果更好;随着耕深的增加,耕作阻力随之增大;随着前进速度的增加,耕作阻力也随之增大;振动深松明显比不振动的耕作阻力小,平均减阻19.28%。通过对深松效果的分析得出深松后0~40cm内的土壤坚实度明显降低,土壤平均含水率提高了6.17%,入土行程为2.0m,耕深稳定性符合要求且振动深松的耕深稳定性略大于不振动深松,测量了深松后形成的沟槽的横截面积得出振动深松的松土效果略高于不振动深松,且振动深松的机组打滑率要小于不振动深松。