基于相似法的雙螺旋旋耕埋草刀輥動力學特性試驗研究.pdf

1、雙螺旋旋耕埋草刀輥是船式旋耕埋草機的核心工作部件，降低其功率功耗是提高船式旋耕埋草機工作性能的關鍵。前期本研究團隊已對雙螺旋刀輥對水田土壤的切削過程進行了持續(xù)的理論與試驗研究，迄今為止，雙螺旋刀輥的關鍵部件橫刀對水田土壤切削過程中的動力學特性仍需進一步明確闡述。
　　已有試驗研究表明，雙螺旋旋耕埋草刀輥的結構參數(shù)、運動參數(shù)對整機的功率消耗和工作效果影響顯著，本文以直線刃橫刀和旋耕埋草刀輥為研究對象，以切削阻力和切土扭矩為評價指標探

2、究了其動力學規(guī)律。主要研究內容及結果如下:
　　(1)原狀水田土壤切削試驗。利用直線型橫刀對原狀水田土壤進行了切削試驗。單因素試驗結果表明:在浸泡時間為12h～36h范圍內，土壤切削阻力隨浸泡時間的增大出現(xiàn)先增大后減小的趨勢，在24h附近取得最大值;土壤切削阻力隨切削速度的增大而增大;隨刀片縱向長度增加、秸稈量增多，土壤切削阻力增大。以浸泡時間、刀片縱向長度、秸稈量、切削速度為影響因素選取L1645正交表開展的正交試驗結果表明:上

3、述因素對土壤切削阻力的影響程度為浸泡時間＞刀片縱向長度＞秸稈量＞切削速度。
　　(2)模型刀輥三坐標反求試驗。基于相似原理設計并制作了與原型比例為1∶2的旋耕埋草模型刀輥，為檢驗刀輥是否存在制造誤差，基于逆向工程技術，以模型刀輥的橫刀組為對象開展了三維形狀的重構研究。以端面橫刀側平面為基準平面，利用FD-Y685型三坐標測量機對螺旋橫刀組進行了掃描，利用CATIAV5軟件對所獲取的云圖進行了導入和過濾處理，借助MATLAB軟件以過

4、濾后的云圖測量數(shù)據(jù)為依據(jù)對橫刀刃口螺旋線進行了反求，結果表明:橫刀刃口螺旋線上各測量點與對應理論反求點之間距離最大值為6.016mm、最小值為0.624mm、平均值為3.243mm;各測量點與對應反求點間最大伸長率5.2％，最小伸長率0.6％，平均伸長率3.6％。三維逆向重構作為一種先進的高精度測量技術可用于對農業(yè)裝備形狀的精確測量、反求與重構。
　　(3)模型刀輥室內土槽試驗?；贚abVIEW技術設計并搭建了模型刀輥實時工作功

5、率、轉速和扭矩的虛擬儀器測試系統(tǒng)，利用該系統(tǒng)以土壤含水率、耕深、前進速度、刀輥轉速為影響因素對模型刀輥開展了室內土槽試驗。以土壤含水率、耕深、前進速度、刀輥轉速為影響因素選取L1837正交表開展的正交試驗結果表明:上述因素對刀輥切土扭矩值的影響大小為土壤含水率＞耕深＞前進速度＞刀輥轉速;以模型刀輥切土扭矩為評價指標，以前進速度(x1)、刀輥轉速（x2）、耕深（x3）三因素進行的一次回歸正交試驗結果表明，耕深(x3)對試驗指標有極顯著的影