鍬片是植物苗移栽機(jī)的重要零部件之一,其自身的厚度、大小和不同區(qū)域的分布情況都會(huì)對(duì)植物苗移栽機(jī)的使用和消耗造成一定的影響。鍬片在使用過(guò)程中需要承擔(dān)對(duì)土壤進(jìn)行切割的阻礙力,其質(zhì)量將影響著對(duì)土壤進(jìn)行切割的能量消耗。為此,從植物苗移栽機(jī)的工作性能和特點(diǎn)出發(fā),對(duì)鍬片的受力情況進(jìn)行分析,并根據(jù)實(shí)際需求進(jìn)行力學(xué)模型重建。土壤中含有一種具有優(yōu)越挖掘才能的動(dòng)物布甲,根據(jù)布甲的外形條件,模仿生產(chǎn)出了一種表面不同于以往的非光滑的仿生鍬片。根據(jù)物理模擬軟件,將傳統(tǒng)的鍬片與仿生鍬片進(jìn)行各項(xiàng)值指標(biāo)記錄和分析。根據(jù)實(shí)驗(yàn)可以得出鍬片切割最適宜的角度為83°,而在一樣的土壤環(huán)境和鍬片組織當(dāng)中,仿生鍬片能達(dá)到最佳切割效果的參數(shù)分別是外部凸起直徑15mm、凸起的中心距為29mm及凸起的高度為5mm。對(duì)于實(shí)驗(yàn)得到的仿生鍬片按照最好的參數(shù)指標(biāo)調(diào)整,安裝在植移栽機(jī)上,并與傳統(tǒng)鍬片的切割效果進(jìn)行對(duì)比研究,結(jié)果表明:仿生鍬片比傳統(tǒng)鍬片能降低12%的阻力,且有效改善移栽機(jī)在使用過(guò)程中由于對(duì)地面的切割阻礙力而導(dǎo)致的能源消耗嚴(yán)重的情況。 

【文章來(lái)源】：農(nóng)機(jī)化研究. 2020,42(12)北大核心

【文章頁(yè)數(shù)】：6 頁(yè)

【部分圖文】：

鍬片架構(gòu)以及參數(shù)示意圖

在SolidWorks中構(gòu)建弧形鍬片與土壤三維模型,如圖2所示。鍬片組織采取四瓣式,即鍬片圍角的半角β=45°,鍬片的厚度為0.8mm,采用 ANSYS15.0導(dǎo)進(jìn)已經(jīng)完成的三維模型中。單元類別主要采用Thin shell163單元,鍬片原料采用具有彈性的材料Elastic模型,鍬片原料為鋼質(zhì)材料。仿真過(guò)程中的材料參數(shù)值按照順序填入:密度為7.85×103kg/m3,彈性模量為2.1×1011Pa,泊松比為0.3。表1 土壤模型參數(shù)Table 1 Soil model parameters 土壤密度/kg·m-3 土粒相對(duì)密度 水密度/kg·m-3 含水率/% 體積模量/Pa 剪切模量/Pa 內(nèi)聚力/Pa 內(nèi)摩擦角/(°) 2092 2.70 1.0×103 9.9 3.5×107 2.0×107 2.2×104 0.438

進(jìn)行網(wǎng)格劃分的過(guò)程中,土壤通常采取的是六面體網(wǎng)格的制作手法,手動(dòng)掌控線條單元的數(shù)量。鍬片采取的是四面體網(wǎng)格制作方法,手動(dòng)布置單元體的大小,網(wǎng)格分布后的模型具體如圖3所示。為了獲取更加精確的仿真成果,將土壤的單元進(jìn)行加固,使其可以在進(jìn)行切割時(shí)不會(huì)進(jìn)行來(lái)回躥動(dòng),將設(shè)立的土壤單元底部面積自由度進(jìn)行管束。為使土壤模型能夠達(dá)成無(wú)限大地面的程度,針對(duì)土壤模型周圍采用無(wú)反射邊界條件的管束。在LS-DYNA中建立鍬片和土壤間為面積觸碰的侵蝕研究,即ESTS- Eroding 種類,這一個(gè)接觸的種類是當(dāng)單元發(fā)生失靈過(guò)程時(shí)所需要采用的接觸。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]油菜毯狀苗移栽機(jī)栽植過(guò)程動(dòng)力學(xué)模型及參數(shù)優(yōu)化[J]. 蔣蘭,吳崇友,湯慶,張敏,王剛.  農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào). 2018(21)
[2]電動(dòng)小苗移栽機(jī)的研究設(shè)計(jì)及應(yīng)用[J]. 胡福生,周增產(chǎn),卜云龍,李秀剛,姚濤,蘭立波.  農(nóng)業(yè)工程技術(shù). 2018(22)
[3]基于缽苗運(yùn)動(dòng)動(dòng)力學(xué)模型的鴨嘴式移栽機(jī)結(jié)構(gòu)優(yōu)化[J]. 金鑫,姬江濤,劉衛(wèi)想,何亞凱,杜新武.  農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào). 2018(09)
[4]凸輪取苗機(jī)構(gòu)夾苗工作過(guò)程分析與試驗(yàn)研究[J]. 唐海洋,李樹(shù)峰,曹衛(wèi)彬,趙宏政,馬銳.  農(nóng)機(jī)化研究. 2018(08)
[5]移栽機(jī)取苗機(jī)構(gòu)行星輪系設(shè)計(jì)與動(dòng)力學(xué)研究[J]. 趙宏政,曹衛(wèi)彬,唐海洋,楊萌,王崧浩.  農(nóng)機(jī)化研究. 2017(03)
[6]偏心-橢圓齒輪行星輪系栽植裝置動(dòng)力學(xué)優(yōu)化與試驗(yàn)[J]. 王英,夏旭東,何小晶,趙雄,陳建能.  農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào). 2017(01)
[7]基于ADAMS的移栽機(jī)栽植機(jī)構(gòu)動(dòng)力學(xué)探討[J]. 張明,劉敏,扈明璐,李官平,王芳莉.  農(nóng)機(jī)化研究. 2015(10)
[8]苗盤缽苗自動(dòng)識(shí)別及控制裝置的設(shè)計(jì)與試驗(yàn)[J]. 吳儉敏,張小超,金鑫,劉忠軍,朱立成,孫星,鄒卓然,劉邦司.  農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào). 2015(01)
[9]基于ADAMS的移栽機(jī)關(guān)鍵機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)與運(yùn)動(dòng)仿真分析[J]. 李松坡,余泳昌,陳新昌,李長(zhǎng)輝,屈哲.  農(nóng)機(jī)化研究. 2015(01)



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