鼹鼠多趾结构特征仿生旋耕刀设计与试验

作     者：杨玉婉 佟金 马云海 蒋啸虎 李金光 Yang Yuwan;Tong Jin;Ma Yunhai;Jiang Xiaohu;Li Jinguang

作者机构：西北农林科技大学机械与电子工程学院杨凌712100 吉林大学工程仿生教育部重点实验室长春130025 吉林大学生物与农业工程学院长春130025 

出 版 物：《农业工程学报》 (Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering)

年 卷 期：2019年第35卷第19期

页      面：37-45页

核心收录：

学科分类：0828[工学-农业工程] 08[工学] 

基　　金：国家自然科学基金项目(51505184) 国家重点研发计划目项(2017YFD0701103) 中国博士后面上项目(801161040414) 高等学校学科创新引智计划项目(B16020) 中央高校基本科研业务费专项资金资助(Z1090219181) 

主　　题：农业机械 仿生 多趾组合 趾尖轮廓曲线 旋耕刀 设计 田间试验 

摘      要：为减小旋耕刀切土扭矩来降低旋耕机功耗,同时提高旋耕机耕作质量,该文分析了鼹鼠前肢手掌多趾组合结构和趾尖轮廓曲线特征,利用二次高斯方程拟合五个趾尖轮廓曲线(R^20.95和SSE0.05),并基于拟合曲线,设计了具有鼹鼠多趾结构特征的仿生旋耕刀。通过田间试验,分析传统型和仿生型旋耕刀在不同机组前进速度、转速和耕深条件下的整机功耗、土壤破碎率和沟底压实情况,得到仿生结构特征对整机田间耕作性能的影响。结果表明,当前进速度从1 km/h增加到5 km/h时,仿生型旋耕刀的整机功耗平均减小16.88%;当转速从254 r/min增加到267 r/min时,仿生型旋耕刀的整机功耗平均减小17.00%;当耕深从80 mm增加到160 mm时,仿生型旋耕刀的整机功耗平均减小21.80%。传统型旋耕刀耕后的沟底有压实现象,且沟脊高而宽,耕作效果不佳;而仿生型旋耕刀可以显著地降低耕后沟底被压实的风险,沟底平整,可进一步减小耕作功耗。2种类型旋耕刀在不同耕作条件下的整机土壤破碎率耕深稳定性、耕宽稳定性、耕后地表植被覆盖率、耕后地表平整度和土壤蓬松度在数值上相差不大,且均满足国标要求。研究结果对实现旋耕刀减阻降耗和改善耕作质量具有一定的启发。