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文檔簡介
1、浙江省地處我國東南沿海地區(qū),多為山區(qū)丘陵地帶。茶葉是浙江省的主要經(jīng)濟作物之一,也是浙江農(nóng)民,尤其是山區(qū)、半山區(qū)農(nóng)民的主要致富手段。茶樹一般生長在山區(qū)半山區(qū)坡度為15°--70°之間的酸性土壤上,其成分主要是紅黃壤土,粘性大、易板結(jié),板結(jié)后的紅黃壤土十分堅硬。這就要求茶園管理裝備的動力平臺在具有良好的動力性能、爬坡性能和行走穩(wěn)定性能的同時,還應(yīng)具備破板結(jié)土壤的能力。本論文基于上述原因,設(shè)計開發(fā)了一種正反旋相結(jié)合的板結(jié)土壤旋耕機具,對其作業(yè)
2、性能進行數(shù)值分析;提出了一種基于小型農(nóng)業(yè)旋耕機械實驗?zāi)B(tài)分析的激振旋耕切削土壤的方法;并且設(shè)計制造了國內(nèi)第一臺小型農(nóng)業(yè)作業(yè)機械綜合性能檢測實驗平臺。全文共分七章,各章主要內(nèi)容如下:
第一章闡述了國內(nèi)外農(nóng)業(yè)機械的研究和應(yīng)用現(xiàn)狀,尤其針對旋耕機械切削土壤的仿真和實驗分析、農(nóng)業(yè)機械的質(zhì)心和作業(yè)性能輸出檢測做了詳細介紹;并提出本論文的主要研究內(nèi)容和思路;
第二章對板結(jié)土壤的機理和影響因素進行了詳細分析,并闡述了現(xiàn)有土
3、壤模型理論研究中的兩類典型本構(gòu)模型:非線性彈性模型和彈塑性模型,分析了不同耕作方式對土壤性能的影響;結(jié)合三軸實驗儀,對采樣自杭州龍井村你我茶燕茶園基地的板結(jié)土壤做了土壤性能測定;
第三章闡述了光滑粒子法(SPH)的基本思想,簡單介紹了SPH法近似過程的數(shù)學(xué)基礎(chǔ),給出了任意函數(shù)及其導(dǎo)數(shù)的SPH近似公式;推導(dǎo)了連續(xù)力學(xué)守恒方程組的SPH離散公式,并且討論了與SPH法相關(guān)的一些關(guān)鍵問題,如人工粘性、狀態(tài)方程、光滑長度、時間積分等
4、;結(jié)合本論文研究對象,介紹了SPH法在土壤分析方面的應(yīng)用現(xiàn)狀;
第四章基于一般旋耕農(nóng)業(yè)機械對板結(jié)土壤耕作效果不理想的原因,本論文開發(fā)設(shè)計了一種正反旋相結(jié)合的板結(jié)土壤破土旋耕機械,采用通用農(nóng)業(yè)機械的動力底盤作為新型板結(jié)土壤旋耕機械的動力平臺,該裝置正反旋同時作業(yè)且反旋鑿切在前、正旋旋耕在后的機構(gòu)設(shè)計方案,并詳細分析了新型耕作機械的作業(yè)機理;基于顯示動力學(xué)分析軟件LS-DYNA,利用三軸實驗獲得的板結(jié)土壤數(shù)據(jù),采用SPH方法在
5、HP并行計算平臺上對正反旋的鑿切、旋耕過程進行了仿真分析,優(yōu)化了刀具的結(jié)構(gòu)和裝置的運行工藝參數(shù),并對SPH法在土壤耕作中的應(yīng)用提出了一些實際操作的建議:基于仿真分析的數(shù)據(jù)結(jié)果,設(shè)計制造了正反旋耕作樣機,并進行現(xiàn)場試驗;
第五章分析了振動減阻的作業(yè)機理,提出一種以農(nóng)業(yè)機械模態(tài)實驗分析為基礎(chǔ)的板結(jié)土壤激振旋耕技術(shù)。闡述了基于LMS.TESTLAB的模態(tài)實驗分析系統(tǒng),介紹了模態(tài)實驗的組成和實驗流程,并對模態(tài)實驗中的被測試件的懸掛
6、、傳感器的布點等進行了詳細的分析。實驗得到幾種典型農(nóng)業(yè)機械的模態(tài)參數(shù),在確定被測農(nóng)業(yè)機械固有頻率的基礎(chǔ)上,應(yīng)用SPH方法對板結(jié)土壤的激振旋耕進行仿真分析,研究確定了激振旋耕技術(shù)中涉及到的激振波形、頻率和幅值等控制參數(shù);
第六章設(shè)計制造了國內(nèi)第一臺小型農(nóng)業(yè)機械綜合性能檢測實驗臺(已獲國家發(fā)明專利授權(quán)),該實驗臺主要包括質(zhì)心檢測和作業(yè)輸出兩大模塊,采用電力測功機和磁粉制動器作業(yè)測功元件,詳細分析了實驗臺的結(jié)構(gòu)方案和工作原理。提
7、出基于三點支撐的質(zhì)心檢測方法,并設(shè)計制造了一臺等比例縮小的質(zhì)心驗證實驗平臺,對其精度的影響因素進行了詳細分析。利用該實驗臺檢測了典型農(nóng)機的質(zhì)心位置和作業(yè)輸出性能,其結(jié)果與計算機仿真所得結(jié)果接近;
第七章對全文的研究成果進行了總結(jié),并提出了今后有待深入研究的問題。
本論文針對板結(jié)土壤的破土耕作問題,設(shè)計出一種正反旋相結(jié)合的板結(jié)土壤破土裝置,在實驗確定板結(jié)土壤特性參數(shù)的基礎(chǔ)上,運用光滑粒子(SPH)法在并行計算平
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