窄齒土壤工作部件幾何特性與減阻性能研究.pdf

1、土壤工作部件作為各相關工程機械、農(nóng)業(yè)機械與土壤進行交互作用的直接載體，在加工土壤過程中消耗大量能源。減小土壤工作部件工作阻力，對節(jié)能減排、提高機械效率具有重要意義。本課題組研究發(fā)現(xiàn)具有優(yōu)良減阻脫附性能的土壤動物爪趾輪廓曲線具有變曲率幾何特性。因此從曲率幾何特征角度探索土壤工作部件的準線與工作阻力之間的聯(lián)系，對尋找具有最佳減阻性能的準線，設計節(jié)能減阻土壤工作部件具有重要意義。
　　總結了推土板、挖掘鏟、裝載斗等工程機械及圓盤犁、鏵式

2、犁等農(nóng)業(yè)機械典型觸土曲面的準線形式—直線、圓弧、擺線、拋物線、仿生曲線。從曲率幾何特征角度(曲率趨勢線、曲率半徑梳和曲率中心軌跡)分析各典型準線內(nèi)在屬性。結合各相關研究者取得的研究成果，推測準線具備“(1)曲率趨勢線具有多次波動，且波動極值趨近于零；(2)曲率半徑中心軌跡具有不趨于同一點且分布于原曲線兩側(cè)趨勢”特征的觸土曲面具有較優(yōu)的減阻性能。對各典型準線的窄齒土壤工作部件切削土壤過程仿真分析，獲得不同切削速度下，各土壤工作部件工作阻力

3、及對土壤擾動情況。選取仿真分析中最小工作阻力的變曲率準線作為深松鏟準線設計、加工變曲率深松鏟。作為對比，同時加工“機準”圓弧深松鏟。田間試驗發(fā)現(xiàn)，相比“機標”圓弧深松鏟，變曲率深松鏟在4km/h減阻達6.24％，在8km/h減阻到21.63%，各速度下平均減阻13.64%。結果表明，理論分析及仿真分析中的變曲率準線具有較好減阻效果，通過準線曲率幾何特征判斷具備該準線觸土曲面工作阻力大小以及上述推測的正確性。該研究首次從準線曲率幾何特征角