【摘要】： 開溝式插條機,先開溝,后插條,插條不受土壤阻力,不會斷裂。但開溝深度大,當株距較大時,在插條之間的空地也開出不必要的深溝,浪費發(fā)動機動力,又破壞了地表植被。為了節(jié)約能源,保護地表植被,需要設(shè)計不整地、不開溝的非開溝式插條機,使插條直接插入土壤。如果土壤太硬,必須開溝時,則應(yīng)開窄短溝。非開溝式插條機面臨的主要問題是插條在土壤中運動時受土壤阻力而變形,變形太大則會斷裂。所以應(yīng)盡量減小插條在土壤中的位移量,使插條在土壤中運動軌跡在行駛方向最窄,并求出與之相應(yīng)的機構(gòu)參數(shù);另外,通過設(shè)計實驗裝置,對理論研究所獲得插條最佳運動軌跡進行實驗驗證;測試土壤阻力引起插條的應(yīng)變,掌握插條的受力、破壞和變形規(guī)律;通過直徑不同的實際插條在緊實度不同的土壤中進行插土試驗,統(tǒng)計插土深度、插條直徑、插條端部削尖與否等因素與土壤緊實度之間的關(guān)系,確定其對插條插入土壤難易程度的影響。所有這些都為插條機的設(shè)計打下理論與實踐基礎(chǔ)。 本研究所采用的研究方法是利用計算機CAXA軟件對各個不同參數(shù)條件下插條運動軌跡的模擬,然后通過數(shù)學推導論證并結(jié)合編寫計算機程序?qū)Σ鍡l運動軌跡及插條機構(gòu)參數(shù)進行優(yōu)化,最后通過自行設(shè)計的實驗裝置、電阻應(yīng)變儀、土壤緊實度儀等對插條運動軌跡、插條應(yīng)變、土壤緊實度進行測試,并在插條試驗機上用實際插條進行插土試驗。 對徑向插條機構(gòu),當中心高H、插深A、虛輪半徑R等發(fā)生改變時,插條運動軌跡在水平方向的寬度M也發(fā)生改變。當A和R一定,H較大或較小時,都會使M較大;R越大,M越小;A越小,M值越小;當插深一定時,如果保持插條運動軌跡所包絡(luò)的輪廓水平寬度上下一致時,即采用本作者提出的“虛實地面輪廓寬度一致法”進行優(yōu)化,插條在土壤中運動的輪廓寬度最窄。對垂直插條機構(gòu),其插條犁上各點的運動軌跡完全由曲柄最外端點的運動軌跡來決定,在虛輪半徑一定時,插條犁在土壤中運動軌跡的縱截面形狀及其尺寸、插條犁在土壤中水平運動方向,與曲柄長度相對于虛輪半徑的取值大小有關(guān);在曲柄長度正好等于虛輪半徑時,插條犁在土壤中運動方向朝前,軌跡的縱截面下面最尖,較瘦,面積較小,因而動力消耗小,插條犁在土壤中運動過程中消耗功率較均衡。對直接插種的垂直插條機構(gòu),用本作者首次提出的“超兩點法”的優(yōu)化方法,可使插條在土壤中運動軌跡的水平寬度達到最小,由此決定了最佳的曲柄設(shè)計長度;當虛輪每轉(zhuǎn)一周插條根數(shù)分別為3、4、5,而株距都是1m,插深A從100～250mm時,通過優(yōu)化,得到最佳曲柄的各個長度值及插條機構(gòu)的中心高。 采用自行設(shè)計的實驗裝置,對徑向插條運動軌跡進行實驗驗證,證明了計算機模擬、數(shù)學推導及計算機程序計算的最佳參數(shù)的準確性;經(jīng)過對實際插條進行三點彎曲實驗,對測定插條彎曲應(yīng)變所用鋼插條進行了研究;通過對插條進行破壞性彎曲試驗,發(fā)現(xiàn)插條是在彎矩最大的夾持部位破壞,而且插條是被彎矩引起的正應(yīng)力拉斷,說明插條的抗拉強度低于其抗壓強度,另外,插條在破壞前,加載端撓度變形均較大;土壤的緊實度是一個很難模擬的量,提出土壤的等效緊實度概念及其計算方法,便于評價土壤的緊實度對插條受力的影響;通過對插條的速度及受力分析,得知插條在土壤中受到土壤對插條桿部的擠壓力及摩擦分力是引起插條破壞的主要因素,并結(jié)合鋼試件插條插入土壤進行彎曲應(yīng)變測試,得知試件的應(yīng)變值沿著插條長度方向線性增加,最大值位于插入最深時試件的夾持端,土壤等效緊實度值越大,應(yīng)變值越大。分析與實踐證明,實際插條插入土壤時,若土壤等效緊實度大,則插條的破壞會發(fā)生在夾持端;若土壤緊實度較小,則插條不會破壞,但插條在夾持端會有些彎曲,留在土壤中的部分基本保持直線狀態(tài)并傾斜,當插條夾放松后,插條為傾斜狀態(tài)。通過插條試驗機,用實際插條進行插土實驗,插深越小,越容易插入土壤;插條端頭削尖與否沒有多大區(qū)別;直徑為12-16mm的插條,插入土壤的難易程度幾乎一樣。 本研究采用CAXA軟件對不同參數(shù)時的插條運動軌跡進行模擬,用數(shù)學方法對徑向插條機構(gòu)、垂直插條機構(gòu)的插條犁或直接插植的插條運動軌跡及其影響規(guī)律進行了嚴格的推導和論證,提出了“虛實地面輪廓寬度一致法”及“超兩點法”的觀點,結(jié)合編制計算機程序?qū)Σ鍡l機構(gòu)參數(shù)進行優(yōu)化方法,從而得出最佳機構(gòu)參數(shù);通過自行設(shè)計的插條機構(gòu)試驗設(shè)備及土壤緊實度儀,對插條插植的運動軌跡進行了實驗驗證,并結(jié)合實驗提出“土壤等效緊實度”的概念及其計算方法,進而通過實驗研究插條的彎曲應(yīng)變,提出插條“壓土點”和“推土點”的概念,分析插條的受力、破壞及變形規(guī)律;在插條試驗機上用實際插條進行插土實驗,統(tǒng)計并分析插條直徑、插土深度、插條端部削尖與否與土壤緊實度的關(guān)系。以上這些研究方法及研究成果在國內(nèi)未見報導,具有創(chuàng)新性。
【圖文】：

6.1.1插條的采集及含水率的測定采集柳條的時間:2008年3月19日，早9時，，采集地點:北京海淀八家村附近的北京市公共綠化地。采集的樣本為一到兩年生柳條，如圖6一1為插條采集母樹圖。圖6一1柳條采集母樹圖Fig.6一l枯 llowtreewhereeuttingsbeingeolleetedfrom采集的插條共28根，如圖6一2所示。用木材水分測定儀對試樣水分進行測定，木材水分測定儀如圖6一3所示。

1卜開溝式插條機構(gòu)的理論與實驗研究圖6一2采集的柳條 F19.6一 2Wiekereuttingscolleeted圖6一 3YM一50兩用刑木材含水率測定儀 F19.6一 3YM一 50dual一 PurposetyPeofwoodwatereontentmeter柳條含水率測定結(jié)果如表6一l所示，表中柳條直徑單位為二。表6一1柳條含水率測定結(jié)果(%)Tab.6一 1Wickerwatereontenttested(%)柳條l氣徑含水率柳條直徑含水率柳條直徑含水率柳條直徑含水率

本文編號：2710802