【摘要】：深松耕作具有打破犁底層,增強耕作層和心土層之間的水肥流通的作用,但因耕作深度大,使得深松作業(yè)時耕作阻力大。振動深松具有減阻的優(yōu)勢,但振動深松機的振動傳遞至拖拉機,對拖拉機駕駛員造成不良影響,使得振動深松機的推廣受到制約。為此,本文在振動深松減阻研究的基礎(chǔ)上,進一步研究降低振動不利影響的有效途徑,并對其進行舒適性、可靠性分析,開發(fā)出一種自平衡式振動深松機。主要研究如下:(1)設計開發(fā)單組鏟振動深松機,進行室內(nèi)土槽試驗,對振動深松機工作參數(shù)進行研究。研究中,采用二次回歸通用旋轉(zhuǎn)設計,考察深松鏟振頻、振幅、前進速度與耕阻、振動指標的關(guān)系,利用Design-Expert響應面分析法,得到兩個指標的回歸模型,并進行多目標優(yōu)化分析,得到一組減阻減振的優(yōu)化解:振幅21mm、振頻4.2Hz、前進速度3.4km/h。該組優(yōu)化參數(shù)下,與非振動深松相比,振動深松耕阻最小值、平均值分別減小46.2%、16.6%;與耕阻單目標優(yōu)化結(jié)果相比,多目標優(yōu)化得到豎直方向力的變化幅度減小42.5%,降低了振動影響。(2)設計多組鏟振動深松機,利用振動深松鏟工作參數(shù)優(yōu)化分析結(jié)果,進一步對多組鏟結(jié)構(gòu)配置參數(shù)進行優(yōu)化研究。尋優(yōu)試驗過程中,多組深松鏟振動作業(yè)的劇烈振動易造成試驗設備損壞,因此利用仿真試驗,縮小尋優(yōu)區(qū)間,以避免危險工作環(huán)境下的實車試驗�；贏dams建立拖拉機-振動深松機仿真模型,建模過程包括導入三維模型、定義輪胎與地面之間接觸力和附著力、加載等,其中各組鏟的耕阻加載取自單組鏟振動深松機土槽試驗中的耕阻試驗結(jié)果,并對拖拉機-振動深松機系統(tǒng)進行理論分析。理論與仿真分析得到拖拉機后輪所受支持力均值分別為27.8kN、26.4kN,誤差為1.4kN,并且二者主振動曲線變化趨勢一致,據(jù)此驗證了仿真模型的有效性。采用加權(quán)加速度均方根值評價振動對駕駛員的影響,并通過MATLAB編程,利用功率譜密度函數(shù),計算得到駕駛座質(zhì)心總加權(quán)加速度均方根值,使用該值作為建立自平衡性能評價指標。設計試驗并進行優(yōu)化分析得到起始相位角組合優(yōu)化序列。優(yōu)化結(jié)果表明,振動深松機減振比率超過90%,且符合國標對拖拉機駕駛員全身振動的評價要求,實現(xiàn)了振動深松機作業(yè)時的自平衡。(3)在仿真優(yōu)化的基礎(chǔ)上,對多組鏟振動深松機進行實際振動測試試驗。使用TST5910動態(tài)信號測試分析系統(tǒng),測試機架、懸掛架上各位置加速度變化曲線,利用二次積分、頻譜分析,得到振動位移變化曲線,實現(xiàn)振動深松機振動特性的測量與分析。結(jié)合牽引力特性,優(yōu)化得到振動深松機振動位移最小的起始相位角組合:[0°,180°,180°,0°],即對稱交錯振動的自平衡效果最佳。在該起始相位角組合條件下,當振動頻率較高(f=6.67Hz～8.33Hz),振幅/偏心距比為2～2.5時,減阻效果顯著且振動影響較小。(4)基于MSC.Software系列仿真軟件對自平衡式振動深松機機架進行疲勞分析。首先,通過對全壽命疲勞分析方法以及交變載荷的處理方法的理論研究,提出針對振動深松機機架的疲勞仿真分析方法;然后,利用MSC.Adams建立自平衡式振動深松機剛?cè)狁詈夏Ｐ?輸出機架應力載荷譜;最后,在MSC.Fatigue中對機架進行疲勞分析,得到機架的疲勞壽命云圖及脆弱點統(tǒng)計數(shù)據(jù)。綜合本文研究結(jié)論,設計開發(fā)1ZS-460型自平衡式振動深松機,在江蘇連云港地區(qū)進行樣機試驗。該樣機作業(yè)平穩(wěn),可降低牽引阻力,打破犁底層,形成虛實并存的松土效果。
【圖文】：

有機肥施用量低，凍、融、漲、縮等自然力的綜合作用造成土壤板結(jié)，耕作層變淺。逡逑犁底層堅實度高，密度大，孔隙度變低，透水性差，大大減弱了耕作層和心土層之間水分與肥力逡逑的流通。雨季時，由于犁底層的隔水作用，雨水不能及時滲透到心土層，形成地表涇流，使大量逡逑耕作土壤被沖蝕。干旱時，犁底層使底層水分難以向耕層移動，土壤自我調(diào)節(jié)水分能力差，使農(nóng)逡逑作物的根系難以穿插發(fā)育，以吸收足夠的水分和養(yǎng)分，犁底層是增產(chǎn)的一大障礙。在機械化水平逡逑較高的地區(qū)，其不良影響尤為顯著。逡逑（２）邐土壤深松的作用逡逑普通耕作方式耕作深度較淺，難以打破犁底層。深松可打破犁底層１１’２］，促進農(nóng)作物根系的逡逑生長［３］（圖１－２），促進水分和肥力的上下流動，降低農(nóng)業(yè)機械化作業(yè)等因素對土壤的不利影響，逡逑從而促進農(nóng)作物生長，提高產(chǎn)量深松是利用深松部件在不翻轉(zhuǎn)土壤的條件下，疏松土壤、逡逑打破犁底層、加深耕作層，實現(xiàn)改善土壤結(jié)構(gòu)、減少土壤侵蝕和提高蓄水保墑能力的目的。另外，逡逑深松可保持地表覆蓋物，減少表土翻動，動土量小，耕作后耕層土壤不亂。深松的作業(yè)深度超過逡逑犁底層，使耕層由翻地的２０ｃｍ左右加深到３０－３５ｃｍ，有效的改善耕地質(zhì)量［３’４’６］？中國農(nóng)業(yè)機械逡逑化科學研究院在中低產(chǎn)田試驗數(shù)據(jù)表明：與未深松的對照田相比，機械化深松有較好的增產(chǎn)效果，逡逑并且可以提高灌溉水的利用率。開展農(nóng)機深松整地作業(yè)，是促進土壤蓄水保墑能力的有效途徑，逡逑是提高農(nóng)作物產(chǎn)量，保障糧食安全和農(nóng)產(chǎn)品有效供給的重要手段。逡逑

中國農(nóng)業(yè)大學博士學位論文邐第一章緒論逡逑（３）深松的農(nóng)藝理論逡逑在農(nóng)藝理論研宄方面，虛實并存是農(nóng)學界公認的耕作整地標準，可達到更好的深松改良效果逡逑［８］。當耕作后的土壤包括疏松土壤（虛）與未擾動免耕的緊實土壤（實）兩種狀態(tài)，并同時并列逡逑存在于同一耕層之中，，就會改變土壤水、熱通常的上、下垂直運移規(guī)律，出現(xiàn)側(cè)向的水平運移，逡逑從而改變耕層中水熱、養(yǎng)分分布狀態(tài)，創(chuàng)造出一種獨特的土壤環(huán)境，促使作物根系和微生物發(fā)生逡逑—系列生理生態(tài)變化，使實部土壤提高有機質(zhì)含量，即培肥土壤。這樣，在整個耕作范疇內(nèi)實現(xiàn)逡逑“用養(yǎng)結(jié)合”，這種現(xiàn)象稱為“虛實并存效應”，如圖１－３所示。逡逑ｖ邐２逡逑
【學位授予單位】：中國農(nóng)業(yè)大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：S222

【參考文獻】

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本文編號：2623144