【摘要】： 開溝式插條機(jī),先開溝,后插條,插條不受土壤阻力,不會(huì)斷裂。但開溝深度大,當(dāng)株距較大時(shí),在插條之間的空地也開出不必要的深溝,浪費(fèi)發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力,又破壞了地表植被。為了節(jié)約能源,保護(hù)地表植被,需要設(shè)計(jì)不整地、不開溝的非開溝式插條機(jī),使插條直接插入土壤。如果土壤太硬,必須開溝時(shí),則應(yīng)開窄短溝。非開溝式插條機(jī)面臨的主要問題是插條在土壤中運(yùn)動(dòng)時(shí)受土壤阻力而變形,變形太大則會(huì)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(yùn)動(dòng)軌跡在行駛方向最窄,并求出與之相應(yīng)的機(jī)構(gòu)參數(shù);另外,通過設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)裝置,對(duì)理論研究所獲得插條最佳運(yùn)動(dòng)軌跡進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證;測(cè)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(shí)際插條在緊實(shí)度不同的土壤中進(jìn)行插土試驗(yàn),統(tǒng)計(jì)插土深度、插條直徑、插條端部削尖與否等因素與土壤緊實(shí)度之間的關(guān)系,確定其對(duì)插條插入土壤難易程度的影響。所有這些都為插條機(jī)的設(shè)計(jì)打下理論與實(shí)踐基礎(chǔ)。 本研究所采用的研究方法是利用計(jì)算機(jī)CAXA軟件對(duì)各個(gè)不同參數(shù)條件下插條運(yùn)動(dòng)軌跡的模擬,然后通過數(shù)學(xué)推導(dǎo)論證并結(jié)合編寫計(jì)算機(jī)程序?qū)Σ鍡l運(yùn)動(dòng)軌跡及插條機(jī)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化,最后通過自行設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)裝置、電阻應(yīng)變儀、土壤緊實(shí)度儀等對(duì)插條運(yùn)動(dòng)軌跡、插條應(yīng)變、土壤緊實(shí)度進(jìn)行測(cè)試,并在插條試驗(yàn)機(jī)上用實(shí)際插條進(jìn)行插土試驗(yàn)。 對(duì)徑向插條機(jī)構(gòu),當(dāng)中心高H、插深A(yù)、虛輪半徑R等發(fā)生改變時(shí),插條運(yùn)動(dòng)軌跡在水平方向的寬度M也發(fā)生改變。當(dāng)A和R一定,H較大或較小時(shí),都會(huì)使M較大;R越大,M越小;A越小,M值越小;當(dāng)插深一定時(shí),如果保持插條運(yùn)動(dòng)軌跡所包絡(luò)的輪廓水平寬度上下一致時(shí),即采用本作者提出的“虛實(shí)地面輪廓寬度一致法”進(jìn)行優(yōu)化,插條在土壤中運(yùn)動(dòng)的輪廓寬度最窄。對(duì)垂直插條機(jī)構(gòu),其插條犁上各點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡完全由曲柄最外端點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡來(lái)決定,在虛輪半徑一定時(shí),插條犁在土壤中運(yùn)動(dòng)軌跡的縱截面形狀及其尺寸、插條犁在土壤中水平運(yùn)動(dòng)方向,與曲柄長(zhǎng)度相對(duì)于虛輪半徑的取值大小有關(guān);在曲柄長(zhǎng)度正好等于虛輪半徑時(shí),插條犁在土壤中運(yùn)動(dòng)方向朝前,軌跡的縱截面下面最尖,較瘦,面積較小,因而動(dòng)力消耗小,插條犁在土壤中運(yùn)動(dòng)過程中消耗功率較均衡。對(duì)直接插種的垂直插條機(jī)構(gòu),用本作者首次提出的“超兩點(diǎn)法”的優(yōu)化方法,可使插條在土壤中運(yùn)動(dòng)軌跡的水平寬度達(dá)到最小,由此決定了最佳的曲柄設(shè)計(jì)長(zhǎng)度;當(dāng)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(yù)從100～250mm時(shí),通過優(yōu)化,得到最佳曲柄的各個(gè)長(zhǎng)度值及插條機(jī)構(gòu)的中心高。 采用自行設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)裝置,對(duì)徑向插條運(yùn)動(dòng)軌跡進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,證明了計(jì)算機(jī)模擬、數(shù)學(xué)推導(dǎo)及計(jì)算機(jī)程序計(jì)算的最佳參數(shù)的準(zhǔn)確性;經(jīng)過對(duì)實(shí)際插條進(jìn)行三點(diǎn)彎曲實(shí)驗(yàn),對(duì)測(cè)定插條彎曲應(yīng)變所用鋼插條進(jìn)行了研究;通過對(duì)插條進(jìn)行破壞性彎曲試驗(yàn),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(shuō)明插條的抗拉強(qiáng)度低于其抗壓強(qiáng)度,另外,插條在破壞前,加載端撓度變形均較大;土壤的緊實(shí)度是一個(gè)很難模擬的量,提出土壤的等效緊實(shí)度概念及其計(jì)算方法,便于評(píng)價(jià)土壤的緊實(shí)度對(duì)插條受力的影響;通過對(duì)插條的速度及受力分析,得知插條在土壤中受到土壤對(duì)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(jìn)行彎曲應(yīng)變測(cè)試,得知試件的應(yīng)變值沿著插條長(zhǎng)度方向線性增加,最大值位于插入最深時(shí)試件的夾持端,土壤等效緊實(shí)度值越大,應(yīng)變值越大。分析與實(shí)踐證明,實(shí)際插條插入土壤時(shí),若土壤等效緊實(shí)度大,則插條的破壞會(huì)發(fā)生在夾持端;若土壤緊實(shí)度較小,則插條不會(huì)破壞,但插條在夾持端會(huì)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(dāng)插條夾放松后,插條為傾斜狀態(tài)。通過插條試驗(yàn)機(jī),用實(shí)際插條進(jìn)行插土實(shí)驗(yàn),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(duì)不同參數(shù)時(shí)的插條運(yùn)動(dòng)軌跡進(jìn)行模擬,用數(shù)學(xué)方法對(duì)徑向插條機(jī)構(gòu)、垂直插條機(jī)構(gòu)的插條犁或直接插植的插條運(yùn)動(dòng)軌跡及其影響規(guī)律進(jìn)行了嚴(yán)格的推導(dǎo)和論證,提出了“虛實(shí)地面輪廓寬度一致法”及“超兩點(diǎn)法”的觀點(diǎn),結(jié)合編制計(jì)算機(jī)程序?qū)Σ鍡l機(jī)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化方法,從而得出最佳機(jī)構(gòu)參數(shù);通過自行設(shè)計(jì)的插條機(jī)構(gòu)試驗(yàn)設(shè)備及土壤緊實(shí)度儀,對(duì)插條插植的運(yùn)動(dòng)軌跡進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,并結(jié)合實(shí)驗(yàn)提出“土壤等效緊實(shí)度”的概念及其計(jì)算方法,進(jìn)而通過實(shí)驗(yàn)研究插條的彎曲應(yīng)變,提出插條“壓土點(diǎn)”和“推土點(diǎn)”的概念,分析插條的受力、破壞及變形規(guī)律;在插條試驗(yàn)機(jī)上用實(shí)際插條進(jìn)行插土實(shí)驗(yàn),統(tǒng)計(jì)并分析插條直徑、插土深度、插條端部削尖與否與土壤緊實(shí)度的關(guān)系。以上這些研究方法及研究成果在國(guó)內(nèi)未見報(bào)導(dǎo),具有創(chuàng)新性。
【圖文】：

6.1.1插條的采集及含水率的測(cè)定采集柳條的時(shí)間:2008年3月19日，早9時(shí)，，采集地點(diǎn):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(cè)定儀對(duì)試樣水分進(jìn)行測(cè)定，木材水分測(cè)定儀如圖6一3所示。

1卜開溝式插條機(jī)構(gòu)的理論與實(shí)驗(yàn)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(cè)定儀 F19.6一 3YM一 50dual一 PurposetyPeofwoodwatereontentmeter柳條含水率測(cè)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(cè)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(hào)：2710802