仿形旋耕刀優(yōu)化設(shè)計(jì)與試驗(yàn)研究.pdf

1、旋耕作業(yè)是農(nóng)業(yè)機(jī)械化發(fā)展的核心技術(shù)之一，旋耕作業(yè)的效果、效率、能耗直接決定著我國農(nóng)業(yè)機(jī)具技術(shù)的應(yīng)用與普及。在我國廣大的北方地區(qū)尤其是平原地帶需要大量的旋耕作業(yè)機(jī)具或者是具有旋耕作業(yè)工序的聯(lián)合作業(yè)機(jī)具。針對(duì)當(dāng)前我國常用旋耕彎刀存在能耗偏高、作業(yè)效果欠佳的問題，進(jìn)一步研制能耗少、作業(yè)效果更佳的刀具。這對(duì)于旋耕作業(yè)機(jī)具的發(fā)展具有重要的推廣意義與農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)意義，為此本文主要從仿生學(xué)的角度利用現(xiàn)代仿生技術(shù)對(duì)普通旋耕彎刀進(jìn)行結(jié)構(gòu)改形、設(shè)計(jì)與優(yōu)化。

2、r>　　河蟹鰲足優(yōu)異的土壤開挖性能及其切削特性成為仿形旋耕刀結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的藍(lán)本。通過觀察發(fā)現(xiàn)河蟹鰲足主要是通過動(dòng)作鉗上的鋸齒輔以靜止鉗上的鋸齒相互作用，來滿足對(duì)土壤的挖掘以及切削。仿形旋耕刀的作業(yè)機(jī)理與傳統(tǒng)旋耕刀具作業(yè)有所不同，主要通過對(duì)土壤的切割、粉碎來達(dá)到翻耕的效果。仿形旋耕刀刃口齒形結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)可以減少對(duì)土壤顆粒的壓緊，降低土壤的均布致密度，從而減少與刀具之間的摩擦力，降低刀面磨損，提高刀具的使用壽命，為種子生長發(fā)育創(chuàng)造良好的環(huán)境。

3、r>　　本文通過對(duì)河蟹鰲足動(dòng)作鉗上主要的齒形進(jìn)行了輪廓曲線提取并對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化分析選擇出最適用于旋耕彎刀刃口齒形加工的曲線。齒形曲線方程為y=(0.03766/(0.11282*sqrt(PI/20))*exp(-2*((x+0.07006)/0.11282)^2)基于Solidworks平臺(tái)建立仿形旋耕刀仿真模型，并在虛擬環(huán)境下實(shí)現(xiàn)了仿形旋耕刀與刀輥的裝配。
　　借助于Ansys強(qiáng)大的靜力學(xué)分析功能對(duì)原型旋耕刀與仿形旋耕刀不同

4、刃口面工作的三個(gè)狀態(tài)分別進(jìn)行了應(yīng)力、變形對(duì)比分析。在分析過程中得出以下結(jié)論:不論是何種刀型、何種受力狀態(tài)，刀具的刀柄連接處總是應(yīng)力最為集中的部位，刀具的最大變形處總是發(fā)生在刀具的末端部位。刀具處于側(cè)切刃切削狀態(tài)時(shí)，仿形旋耕刀最大應(yīng)力比原型旋耕刀減少了30.6％、變形減少了11.8％。刀具處于全切刃切削狀態(tài)時(shí)，仿形旋耕刀最大應(yīng)力比原型旋耕刀減少19.0％、變形減少了28.3％。刀具處于正切刃切削狀態(tài)時(shí)，仿形旋耕刀最大應(yīng)力比原型旋耕刀減少了

5、15.9％、變形減少了34.8％。仿形旋耕刀的設(shè)計(jì)使得作業(yè)過程中應(yīng)力變形情況得到了很好的改善，從而提高了刀具的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性與使用壽命。
　　通過對(duì)土壤模型的材料定義，分析了仿形旋耕刀與原型旋耕刀在入土最深處的作業(yè)情況。結(jié)果發(fā)現(xiàn):土壤承受的最大應(yīng)力降低了98％，土壤變形趨近為0，仿形旋耕刀在作業(yè)時(shí)幾乎不擠壓土壤。
　　利用加工制造的仿形旋耕刀與原型旋耕刀開展田間作業(yè)效果對(duì)比試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn):仿形旋耕刀與原型旋耕刀相比在作業(yè)耕深

6、上提高了2.6％，在碎土率上提高了2.3％，在耕后植被覆蓋率上提高了2.4％，在耕后土壤平整度上提高了26.7％，從作業(yè)指標(biāo)上來看仿形旋耕刀作業(yè)效果得到了較好的改善。
　　本文對(duì)仿形旋耕刀與原型旋耕刀開展作業(yè)對(duì)比性能的同時(shí)一并進(jìn)行了磨損試驗(yàn)對(duì)比試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn):仿形旋耕刀磨損質(zhì)量與原型旋耕刀相比減少了18％，仿形旋耕刀的磨損主要發(fā)生在齒頂與刃口面。
　　綜上判定仿形旋耕刀的開發(fā)設(shè)計(jì)對(duì)于減少能耗，提高作業(yè)效果有很好的研究與實(shí)