推土板宏觀觸土曲面微分幾何性質(zhì)與阻力特性研究.pdf

1、土壤耕作部件在人類日常生活中扮演著非常重要的角色。然而，土壤耕作部件在工作過程中不僅消耗能源多，而且環(huán)境污染大。因此，研究能有效減少工作阻力，節(jié)約能源消耗，降低有害物質(zhì)排放，促進(jìn)環(huán)境保護(hù)的土壤耕作部件意義重大。推土機(jī)推土板作為典型土壤耕作部件之一，其宏觀觸土曲面減阻性能的優(yōu)劣對于其它土壤耕作部件宏觀觸土曲面的設(shè)計(jì)研究具有一定的指導(dǎo)意義。本文以推土板宏觀觸土曲面為研究對象，從微分幾何學(xué)角度，研究能反映觸土曲面內(nèi)在幾何性質(zhì)的第一類基本量和第

2、二類基本量等曲面內(nèi)蘊(yùn)幾何量與耕作部件工作阻力之間的相互影響關(guān)系，從而為土壤耕作部件宏觀觸土曲面的優(yōu)化設(shè)計(jì)做出指導(dǎo)。
　　土壤耕作部件宏觀觸土曲面一般由元線沿準(zhǔn)線按一定的規(guī)律運(yùn)動而成，其主要成形方法有水平直元線法、傾斜直元線法、曲元線法、剖面族曲線法和運(yùn)用計(jì)算機(jī)技術(shù)的現(xiàn)代設(shè)計(jì)法等方法。推土板宏觀觸土曲面是典型的圓柱型指紋面，所以用水平直元線法形成宏觀觸土曲面。本文推土板宏觀觸土曲面元線為直線，準(zhǔn)線形式分別為圓弧線、拋物線和仿生曲線三

3、種類型，同時推土板每一準(zhǔn)線形式的切削角分別為50°、55°和60°三種情況，因而共有九個推土板。
　　九個推土板土槽試驗(yàn)的數(shù)據(jù)表明：準(zhǔn)線形式為仿生曲線的推土板宏觀觸土曲面的工作阻力小于準(zhǔn)線形式為圓弧線和拋物線的推土板宏觀觸土曲面的工作阻力；準(zhǔn)線形式為圓弧線的推土板宏觀觸土曲面在切削角為55°時的工作阻力最大；準(zhǔn)線形式為仿生曲線的推土板宏觀觸土曲面和準(zhǔn)線形式為拋物線的推土板宏觀觸土曲面在切削角為55°時的工作阻力最小。
　　推

4、土板不同宏觀觸土曲面的內(nèi)蘊(yùn)幾何量計(jì)算發(fā)現(xiàn)，觸土曲面的第一類基本量F和 G，第二類基本量 M和 N相同，決定不同推土板宏觀觸土曲面性質(zhì)差異的因素為曲面的第一類基本量 E值和曲面的第二類基本量 L值。土槽試驗(yàn)結(jié)果與推土板宏觀觸土曲面內(nèi)蘊(yùn)幾何量 E值和 L值對比發(fā)現(xiàn)：對于不同類型的推土板宏觀觸土曲面，當(dāng) E值呈波浪型曲線變化時，推土板宏觀觸土曲面的工作阻力較小，此時，L值的變化趨勢呈凹函數(shù)形式。對于同一類型但不同切削角的推土板宏觀觸土曲面，曲