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(guān)工程機(jī)械、農(nóng)業(yè)機(jī)械與土壤進(jìn)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(jī)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(dòng)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(zhǔn)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(zhǔn)線，設(shè)計(jì)節(jié)能減阻土壤工作部件具有重要意義。
　　總結(jié)了推土板、挖掘鏟、裝載斗等工程機(jī)械及圓盤犁、鏵式

2、犁等農(nóng)業(yè)機(jī)械典型觸土曲面的準(zhǔn)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(zhǔn)線內(nèi)在屬性。結(jié)合各相關(guān)研究者取得的研究成果，推測準(zhǔn)線具備“(1)曲率趨勢線具有多次波動(dòng)，且波動(dòng)極值趨近于零；(2)曲率半徑中心軌跡具有不趨于同一點(diǎn)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(zhǔn)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(dòng)情況。選取仿真分析中最小工作阻力的變曲率準(zhǔn)線作為深松鏟準(zhǔn)線設(shè)計(jì)、加工變曲率深松鏟。作為對比，同時(shí)加工“機(jī)準(zhǔn)”圓弧深松鏟。田間試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，相比“機(jī)標(biāo)”圓弧深松鏟，變曲率深松鏟在4km/h減阻達(dá)6.24％，在8km/h減阻到21.63%，各速度下平均減阻13.64%。結(jié)果表明，理論分析及仿真分析中的變曲率準(zhǔn)線具有較好減阻效果，通過準(zhǔn)線曲率幾何特征判斷具備該準(zhǔn)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(zhǔn)線曲率幾何特征角