針對犁鏟在耕作過程中的情況,利用離散元軟件對犁鏟與土壤接觸過程中犁鏟的主要受力部位和土壤受力趨勢進(jìn)行模擬,通過模擬,證明離散元軟件模擬與犁鏟實(shí)際工作受力趨勢相一致。討論了離散元對土壤動力學(xué)分析和仿真的可行性和科學(xué)性,更新了土壤模擬的方法。分步驟的研究了改善犁鏟的方法,提出了優(yōu)化后犁鏟和仿生堆焊犁鏟兩種工藝方法,系統(tǒng)的研究了犁鏟的失效問題和犁鏟與土壤相互作用的磨損規(guī)律。使用軟件、實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)和田間試驗(yàn)相結(jié)合研究方法,對比了普通犁鏟和改善后的犁鏟磨損情況、使用壽命、制造價格等方面。主要結(jié)論如下:提出采用離散元法對土壤動力學(xué)問題進(jìn)行模擬的新思路,分析如何建立復(fù)雜結(jié)構(gòu)模型和建立邊界問題,利用離散元軟件對犁鏟在土壤中工作模擬,與試驗(yàn)結(jié)論相符合,證明該軟件的可行性,為以后研究提出了新方法。借助正交試驗(yàn)方法,分析了在相同工作狀況情況下,耕作深度和耕作速度對阻力的影響,主次順序?yàn)?耕作深度、耕作速度。在耕作過程中,控制耕作深度是提高耕作效率和節(jié)省投入的重要環(huán)節(jié)。根據(jù)離散元軟件分析結(jié)果,使用Pro/E對犁鏟進(jìn)行建模,通過ANSYS軟件對優(yōu)化后犁鏟受力分析。從分析結(jié)果來看出,優(yōu)化后犁鏟較好的解決了鏟尖處的應(yīng)力集中問題,深松鏟最大變形與最大應(yīng)力均在許用變形和許用應(yīng)力范圍內(nèi)。同時試驗(yàn)結(jié)果表明,優(yōu)化后犁鏟使用壽命較普通犁鏟提高了1.3倍。提出了使用CO2氣保-噴射送粉復(fù)合堆焊新工藝,實(shí)現(xiàn)了對犁鏟表面仿生堆焊。結(jié)果表明,仿生堆焊犁鏟的使用壽命提高了1.87倍,耐磨性提高了2.07倍。通過研究得出犁鏟的磨損機(jī)理,改進(jìn)后的兩種犁鏟使用壽命和耐磨性均有顯著提高,相比普通犁鏟提高了1-2倍,并在經(jīng)濟(jì)方面進(jìn)行了細(xì)致深入的分析對比,雖然兩種犁鏟都在使用性能上和使用壽命上得到提高,但仿生堆焊犁鏟和優(yōu)化后犁鏟的經(jīng)濟(jì)效益分別為0.51元/時、0.36元/時。為深松犁鏟在構(gòu)型、材料工藝上近一步研究提供了理論、科學(xué)依據(jù)與參考。
【學(xué)位單位】：佳木斯大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2015
【中圖分類】：S222.1

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2817911