检索结果-南通市图书馆

作者：张国良山东农业大学

学位级别：硕士

切割刃具作为饲草料收获机械的核心零部件,对饲草料收获机械的可靠性、使用寿命、作业效率等有直接影响,同时,对再生作物来说,茎秆切割后还存在切口自愈和再生的“农机农艺深度融合”的生物学问题。与国外相比,我国在刃具核心材料、制... 详细信息

切割刃具作为饲草料收获机械的核心零部件,对饲草料收获机械的可靠性、使用寿命、作业效率等有直接影响,同时,对再生作物来说,茎秆切割后还存在切口自愈和再生的“农机农艺深度融合”的生物学问题。与国外相比,我国在刃具核心材料、制备工艺等方面存在较大技术瓶颈,优质农机刃具大量依赖进口;苜蓿是畜牧业重要的饲喂原料,其切割损伤影响苜蓿收获品质及再生状况,关系到我国饲草料安全和畜牧业高质量发展。因此,研发高品质自磨锐切割刃具(自磨刃)制备新技术及其苜蓿低损伤切割机制,对于提升我国高端农机装备零部件制造水平,促进现代农业快速发展具有现实意义。本文采用稀土催渗碳氮硼共渗工艺,优化了碳氮硼共渗剂组分,制备梯度材料自磨刃割刀,切割磨损过程中硬刃面突出始终保持刃口锋锐性。对梯度材料的显微组织形貌、硬度分布、耐磨性能进行了检测分析;基于ANSYS Workbench 17.0软件对苜蓿的切割过程进行了仿真模拟,研究了割刀扭转角度、苜蓿数量、切割位置等不同切割参数对切割应力的影响规律;通过两种割刀(稀土催渗碳氮硼共渗自磨刃与市售割刀)的田间试验,验证了自磨锐性能及低损伤切割效果。研究内容及结论如下:(1)采用正交试验方法,对稀土催渗碳氮硼共渗工艺进行优化,40Cr钢割刀经共渗处理后(850℃×6 h,空冷),表面形成厚度50-70μm针指状的高硬度硼化物层,硼化物层内侧为0.9-1.3 mm的碳氮共渗层,渗层硬度值可达600 HV-1800 HV,实现了硬度的梯度分布,稀土催渗碳氮硼共渗割刀的耐磨性能明显优于市售割刀。(2)计算机数值模拟仿真结果表明,以回转式切割器为例,当割刀扭转角度为20°时,切割性能最优;随着切割苜蓿茎秆数量的增加,切割阻力随之增加,切割效果变差;一定条件下,割刀刃口不同位置切割苜蓿茎秆时,切割应力变化较小,但越靠近回转中心的切割位置,苜蓿茎秆Z方向受到的拉拔、撞击作用力越大,对苜蓿的损伤越大,不利于苜蓿的再生。(3)田间试验结果表明,两种割刀(稀土催渗碳氮硼共渗梯度材料自磨刃、市售割刀)相同条件下切割苜蓿茎秆32小时后,自磨刃依然具有锋利的刃口,能保持良好的切割性能,可实现对苜蓿的低损伤切割,切口整齐、平直;而市售割刀刃口磨损严重,其磨损速率是自磨刃的3.5倍,同时刃口曲率半径增大,切割性能下降,苜蓿切口粗糙、茎秆损伤严重,再生周期显著延长。(4)研究了两种割刀相同条件下切割茎秆32小时后苜蓿再生过程中的茎叶比、鲜干比以及株高等指标,结果表明,与市售割刀相比,苜蓿经自磨刃切割后切口自愈及再生过程正常,验证了稀土催渗碳氮硼共渗割刀的自磨锐性能及对苜蓿的低损伤切割效果。

关键词：稀土催渗碳氮硼共渗自磨刃苜蓿低损伤切割仿真模拟

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基于茎秆低损伤切割小型苜蓿刈割机关键部件的优化设计与试验

基于茎秆低损伤切割小型苜蓿刈割机关键部件的优化设计与试验

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作者：柏春浩山东农业大学

学位级别：硕士

苜蓿是畜牧业重要的饲喂原料,被誉为“牧草之王”,随着我国居民生活水平提高,必将促进畜牧业的高速发展,对苜蓿需求量大幅增加,进口量占比逐年提高,实现苜蓿的高效低损伤收获以提高亩产出率是重要的发展方向。目前,适用于丘陵山区苜蓿... 详细信息

苜蓿是畜牧业重要的饲喂原料,被誉为“牧草之王”,随着我国居民生活水平提高,必将促进畜牧业的高速发展,对苜蓿需求量大幅增加,进口量占比逐年提高,实现苜蓿的高效低损伤收获以提高亩产出率是重要的发展方向。目前,适用于丘陵山区苜蓿收获的小型刈割机存在作业效率低、苜蓿茎秆损伤严重导致再生周期长产量低等问题,直接关系到我国畜牧业的高质量发展,基于此,本文根据苜蓿收获农艺要求,研制了一款适合我国丘陵山地作业的小型苜蓿低损伤刈割机,通过对苜蓿茎秆力学特性进行测量,采用计算机数值模拟仿真技术,实现了对切割器的优化设计,基于稀土催渗碳氮硼共渗工艺制备自磨锐割刀并进行了田间试验。本文的主要研究内容和结果如下:(1)通过苜蓿轴向压缩、径向压缩、弯曲、剪切、密度测量和摩擦系数测量等相关试验,测定了苜蓿茎秆、表皮和厚壁机械组织的弹性模量参数和强度参数、茎秆密度(256.03 kg/m)、苜蓿与金属的动静摩擦系数(动静摩擦系数分别为0.511和0.427)等性能指标,为苜蓿切割仿真力学模型建立及切割仿真模拟可靠性提供了数据支撑。(2)根据苜蓿低损伤刈割的农艺要求,确定了小型苜蓿刈割机的整机结构方案,设计了刈割机的作业功率、传动系统及作业参数,功率2.5 k W、割幅为0.5 m、旋转式切割器的切割高度可调节为50 mm和80 mm。为避免漏割,割刀数量选择3片。(3)基于苜蓿茎秆力学特性和刈割要求,对比了割刀与茎秆滑切和横切两种切割方式,分析了切割器静力学和一阶模态仿真结果,校核了切割器强度和刀盘转速。对苜蓿刈割机切割器的转速、前进速度和割刀滑切角进行响应面优化设计,实现了小型苜蓿刈割机切割器结构及低损伤切割工作参数的优化设计:旋转速度为3000 r/min,前进速度为0.8 m/s和割刀滑切角为20°。(4)建立了基于二段加热法稀土催渗碳氮硼共渗工艺制备自磨锐割刀的方法:首先对割刀进行低温碳氮共渗(600℃×8 h),然后进行高温稀土催渗碳氮硼共渗(800℃×6h),再经850℃油淬,200℃回火。割刀的刃口后刀面微观组织由渗硼层和碳氮共渗层组成,厚度约为800μm,最高硬度可达1800 HV左右,硬度梯度较为平缓。经试验验证,其耐磨性能是市售65Mn割刀的2.15倍,具备良好的自磨锐性能,割刀为20°滑切角时,耐磨性更优。(5)田间试验结果表明,小型苜蓿刈割机符合低损伤切割的农艺要求及效率指标,漏割率仅为0.64%。在相同的刈割条件下,以三周后的苜蓿再生株高判定苜蓿损伤程度,与优化前的苜蓿刈割机相比,优化后的苜蓿刈割机对苜蓿的切割损伤降低了11.42%。

关键词：刈割机自磨锐割刀苜蓿力学特性低损伤切割 ANSYS模拟仿真

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金属陶瓷自磨刃割刀对苜蓿低损伤切割机理分析

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农业机械学报 2020年第10期51卷 421-426,309页

作者：宋月鹏王征吴昆李法德宋占华杨潇山东农业大学机械与电子工程学院山东省园艺机械与装备重点实验室泰安271018 中国科学院理化技术研究所北京100190

通过数值模拟仿真分析了割刀刃口曲率半径对苜蓿切割过程力学特性的影响,采用超重力燃烧合成技术制备金属陶瓷梯度材料,按照国标要求制备旋转式割草机割刀,探讨了金属陶瓷割刀作业过程中自磨刃形成原理及其对苜蓿的低损伤切割机理,并进... 详细信息

通过数值模拟仿真分析了割刀刃口曲率半径对苜蓿切割过程力学特性的影响,采用超重力燃烧合成技术制备金属陶瓷梯度材料,按照国标要求制备旋转式割草机割刀,探讨了金属陶瓷割刀作业过程中自磨刃形成原理及其对苜蓿的低损伤切割机理,并进行了田间试验验证。结果表明,割刀刃口曲率半径是影响锋锐性的重要因素,曲率半径越大,刃口钝化越严重,割刀对茎秆的切割作用变弱,而撞击作用增强,茎秆生长方向(Z方向)拉应力增大,形成撕裂拉拔作用,使苜蓿切口粗糙、根部松动。自磨刃割刀的后刀面为金属陶瓷材料,其硬度高(760~780 Hv)、耐磨性好,前刀面硬度呈梯度平缓变化趋势,在作业过程中磨损均匀,刃口曲率半径变化较小而形成自磨锐特性,实现了对苜蓿的低损伤切割。田间试验表明,在相同条件下,与市售割刀相比,金属陶瓷自磨刃割刀切割苜蓿66.7 hm^2后仍然保持锋锐的切割性能,苜蓿切口平齐,组织损伤较轻,自愈过程正常,再生芽保留完整,再生周期可缩短5~10 d。

关键词：金属陶瓷材料苜蓿低损伤切割自磨刃计算机模拟

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真空复合轧制自磨锐割刀与其结合界面组织性能研究

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农业机械学报 2020年第S2期51卷 586-592页

作者：宋月鹏吴昆王伟许令峰宋占华李法德山东农业大学机械与电子工程学院泰安271018 山东农业大学山东省园艺机械与装备重点实验室泰安271018 泰安市产品质量监督检验所泰安271000

采用真空复合轧制工艺,将3种钢板(GCr15、Q420、IF)轧制成梯度复合材料,对其结合界面处的微观组织、成分及硬度分布、抗剪强度进行了检测,并对梯度材料自磨锐割刀进行了田间试验。结果表明,不同板层界面处材料间相互咬合形成较为紊乱的... 详细信息

采用真空复合轧制工艺,将3种钢板(GCr15、Q420、IF)轧制成梯度复合材料,对其结合界面处的微观组织、成分及硬度分布、抗剪强度进行了检测,并对梯度材料自磨锐割刀进行了田间试验。结果表明,不同板层界面处材料间相互咬合形成较为紊乱的冶金结合方式,界面处元素相互扩散形成过渡区,组织缺陷较少。结合界面处的抗剪强度均超过了国标要求,且断裂方式为韧性断裂,不同界面间存在较为平缓的硬度梯度变化。梯度材料自磨锐割刀后刀面、刀尖及刃口材料为GCr15钢,硬度高、耐磨性好,前刀面的硬度呈梯度变化,磨损均匀,作业过程中可始终保持刀尖前凸,刃口曲率半径变化较小,能够长时间保持刃口的锋锐性与再生作物的低损伤切割。田间试验结果表明,相同作业条件下,梯度材料自磨锐割刀耐磨性是市售割刀的3倍以上。

关键词：真空复合轧制结合界面自磨锐割刀组织性能低损伤切割

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