深松鏟作為深松耕作的核心部件之一,對(duì)深松作業(yè)質(zhì)量和效率起著至關(guān)重要的作用,但現(xiàn)有深松鏟存在耕作阻力大、表面粘附和磨損嚴(yán)重以及能耗高等問(wèn)題。本研究針對(duì)上述問(wèn)題運(yùn)用耦合仿生原理、離散元方法以及金屬表面合金化等手段,對(duì)深松鏟進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)和表面合金化處理,旨在降低深松鏟的耕作阻力,提高其耐磨性能和防粘附性能。本研究通過(guò)對(duì)狗獾爪趾曲線(xiàn)和穿山甲鱗片表面結(jié)構(gòu)特征的觀(guān)察分析,利用三維設(shè)計(jì)軟件建立雙耦合仿生減阻深松鏟的三維模型,運(yùn)用離散元法仿真模擬和田間試驗(yàn)驗(yàn)證雙耦合仿生減阻深松鏟的減阻、防粘附性能。深松部件的表面合金化是一種改善部件表面耐磨性的一種方法,本研究利用等離子噴涂技術(shù)在鏟體表面噴涂Ni60合金粉末涂層與Ni60+Ce₂O₃+納米SiO₂混合涂層,通過(guò)田間試驗(yàn)對(duì)比兩種涂層的耐磨性能。本研究的主要內(nèi)容和結(jié)論如下:1)研究了吉林省公主嶺市試驗(yàn)田和河北省藁城區(qū)試驗(yàn)田的土壤物理特性和力學(xué)特性,包括土壤含水率、密度、堅(jiān)實(shí)度、內(nèi)聚力和內(nèi)摩擦角;2)通過(guò)對(duì)狗獾爪趾的觀(guān)察分析,利用MATLAB軟件提取狗獾爪趾的特征曲線(xiàn),并對(duì)曲線(xiàn)進(jìn)行擬合得到... 

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【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

我國(guó)耕地的占有比例

第1章緒論1第1章緒論1.1研究背景眾所周知，我國(guó)是世界上人口最多的國(guó)家，對(duì)農(nóng)業(yè)的發(fā)展也尤為重視。農(nóng)業(yè)的發(fā)展需要國(guó)家方針政策的扶持、農(nóng)業(yè)方面人才的培養(yǎng)還有農(nóng)業(yè)機(jī)械化的發(fā)展，其中，促進(jìn)農(nóng)業(yè)機(jī)械的現(xiàn)代化、改善傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)種植模式和耕作模式尤為重要。近年來(lái)，我國(guó)的農(nóng)業(yè)技術(shù)水平已經(jīng)得到了很大的提高，但仍舊存在一些不足[1]。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)2012年~2017年全國(guó)耕地由20.27億畝減少到了20.23億畝，如圖1.1、圖1.2所示，這種下降趨勢(shì)仍在繼續(xù)。研究表明[3-4]，耕地減少的原因一是因?yàn)橥烁�林、退耕還草；二是轉(zhuǎn)向了建筑用地，如由于城市蔓延、逆城市化等引起的土壤污染和耕地被占用；三是由于人們過(guò)度追求高產(chǎn)量，濫用農(nóng)業(yè)技術(shù)手段，導(dǎo)致土壤板結(jié)、肥力不足，慢慢地變不成了不可逆轉(zhuǎn)的荒地。圖1.1我國(guó)耕地的占有比例圖1.2我國(guó)耕地的變化曲線(xiàn)為了改善這種不合理的農(nóng)業(yè)耕作方式，降低對(duì)環(huán)境和土地的破壞，美國(guó)土壤保護(hù)局提出了“保護(hù)性耕作”的概念[5]。保護(hù)性耕作技術(shù)的核心就是對(duì)土地進(jìn)行少耕、免耕，降低機(jī)械作業(yè)過(guò)程中對(duì)土壤的擾動(dòng)，令作物的殘?jiān)梢员Ａ粼诒硗翆�，以促進(jìn)接下來(lái)作物的生長(zhǎng)[6-7]。研究人員的長(zhǎng)期試驗(yàn)表明，保護(hù)性耕作可以提升農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率、優(yōu)化農(nóng)業(yè)生產(chǎn)流程并充分保護(hù)耕地資源[3]。深松技術(shù)作為保護(hù)性耕作的關(guān)鍵技術(shù)之一，近年來(lái)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，生產(chǎn)實(shí)踐表明，土壤深松作業(yè)通過(guò)加深耕作層，改善土壤透氣性、透水性、土壤孔隙等達(dá)到了增產(chǎn)的效果[8-10]。李友軍、李洪文、晉鵬宇以及何進(jìn)等[11-14]專(zhuān)家學(xué)者通過(guò)大量的田間試驗(yàn)證實(shí)，深松作業(yè)可以降低土壤容重、提高土壤含水率和孔隙率、提高作物根系的活力、提高作物的經(jīng)濟(jì)效益等。同時(shí)，深松與淺耕相比具有以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)[17]：一、深松作業(yè)可以打破堅(jiān)硬的犁底層?

第1章緒論3等效果[21]。20世紀(jì)50年代到80年代初期，國(guó)外開(kāi)始研究少耕或免耕[24]，這對(duì)目前國(guó)外保護(hù)現(xiàn)有的耕地起到了關(guān)鍵的作用�，F(xiàn)有的國(guó)外深松機(jī)械大多數(shù)深松效果好，作業(yè)寬度大，工作效率和速度也比較快[20]。研究發(fā)現(xiàn)，直立形深松鏟（如圖1.3）耕作作業(yè)中牽引阻力要比圓弧形深松鏟（如圖1.4）的牽引阻力大7%-12%[25]，研究人員便開(kāi)始對(duì)深松鏟的受力模型進(jìn)行分析。1976年Hettiaratchi和Reece等人[26]建立了深松鏟水平運(yùn)動(dòng)的數(shù)學(xué)模型，對(duì)深松鏟的受力和土壤失效時(shí)的狀態(tài)進(jìn)行了分析。隨著研究的深入，研究人員發(fā)現(xiàn)深松鏟的耕作速度會(huì)對(duì)水平運(yùn)動(dòng)的數(shù)學(xué)模型產(chǎn)生影響[27-28]。1999年，Mouazen[21]采用Drucker-prager非線(xiàn)性彈塑性本構(gòu)關(guān)系及Mises屈服準(zhǔn)則，基于有限元法模擬了低速狀態(tài)下，四種不同角度的深松鏟及其鏟柄的受力狀況，并與試驗(yàn)結(jié)果作了對(duì)比分析，認(rèn)為深松鏟柄與水平線(xiàn)夾角為75°、深松鏟楔角為15°時(shí)的深松部件受力最優(yōu)。進(jìn)入21世紀(jì)，離散元優(yōu)化理念的提出和發(fā)展，又為深松鏟的理論分析和模擬提供了新的方法。2007年，Shmulevich等人[29]在離散元軟件中添加土壤模型，并對(duì)幾種不同的鏟型進(jìn)行了與土壤的作用分析，結(jié)果顯示，鏟尖在作業(yè)過(guò)程中其前端土壤不斷堆積，使得深松鏟的工作阻力越來(lái)越大，而且土壤堆積過(guò)程中還會(huì)影響鏟在垂直方向的作用力。2013年，Tamas等人對(duì)土槽中的土壤顆粒建立了離散元模型，同時(shí)考慮了顆粒間的液橋力作用，結(jié)果表明，當(dāng)耕作速度在0.5m/s~2.4m/s時(shí)，仿真效果較好。圖1.3直立式深松鏟柄示意圖圖1.4圓弧形深松鏟柄示意圖美國(guó)、德國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家的人均耕地比我們國(guó)家的人均耕地多，我國(guó)人均耕地0.08公頃左右，而美國(guó)是我國(guó)的6倍，德國(guó)是我國(guó)的2倍，這促進(jìn)了其大型農(nóng)業(yè)機(jī)械的發(fā)展，以下是幾種國(guó)外的深

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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