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农业科技通讯 1978年第11期 32-33页

作者：阎作新黑龙江省农业机械化研究所

深松铲是打破犁底层、加深耕作层,实现间隔、分层深松,创造虚实并存、土层不乱的耕层构造,达到耕种结合、耕管结合,实施“深松耕法”的基础机械部件。深松铲的种类和作用

关键词：深松铲附件机械元件耙片土器

深松铲叶脉状内通道分支出口流速影响因素分析与试验

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农业工程学报 2023年第17期39卷 80-87页

作者：王景立荆海洋刘敏冯伟志郭颖杰徐天月吉林农业大学工程技术学院长春130118

针对叶脉状内通道深松铲内部结构的液体流速变化会影响深松铲的自润减阻与改良液层施的效果的问题,该研究采用基于计算流体动力学的仿真分析并结合物理试验,研究了结构参数(内通道孔径、孔间距、孔数)和工作参数(主通道入口流速)对分支... 详细信息

针对叶脉状内通道深松铲内部结构的液体流速变化会影响深松铲的自润减阻与改良液层施的效果的问题,该研究采用基于计算流体动力学的仿真分析并结合物理试验,研究了结构参数(内通道孔径、孔间距、孔数)和工作参数(主通道入口流速)对分支出口液体出流速度的影响。首先利用仿真方法开展单因素试验,优选出试验因素的水平范围值,其次开展Box-Behnken试验,以各分支出口液体出流速度最大值为目标值,对叶脉状内通道多分支出口管的结构参数和工作参数进行优化取值,建立各影响因素与分支出口流速之间的二阶回归模型,并对模型进行优化求解,进而得到最优参数组合为:内通道分支出口孔径为6 mm、孔间距为110 mm、孔数为4、主通道入口流速为7 m/s。在此工况下,内通道分支出口平均流速为3.264 m/s。按最优参数组合条件对叶脉状内通道进行设计加工并进行相应的物理试验,试验结果为内通道分支出口平均流速2.971 m/s,与仿真结果的误差为8.97%。由此,检验了叶脉状内通道结构优化设计的效果,同时为具有自润减阻与改良液层施的深松铲叶脉状内通道结构的优化设计提供一定的理论基础。

关键词：深松铲数值模拟参数优化叶脉状内通道出口流速

深松铲不同翼铲安装高度时土壤扰动行为仿真与试验

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农业机械学报 2018年第10期49卷 124-136页

作者：王学振岳斌高喜杰郑智旗朱瑞祥黄玉祥西北农林科技大学机械与电子工程学院陕西杨凌712100 陕西省农业装备工程研究中心陕西杨凌712100

翼铲的安装高度是带翼深松铲的关键结构参数之一,其对深松土壤扰动行为产生重要影响。综合运用EDEM和室内土槽试验,研究了翼铲安装高度(55、75、95、115、135 mm)对深松土壤扰动行为的影响。结果表明:随着翼铲安装高度增加,耕后犁底层... 详细信息

翼铲的安装高度是带翼深松铲的关键结构参数之一,其对深松土壤扰动行为产生重要影响。综合运用EDEM和室内土槽试验,研究了翼铲安装高度(55、75、95、115、135 mm)对深松土壤扰动行为的影响。结果表明:随着翼铲安装高度增加,耕后犁底层土壤扰动面积先增大后减小,在翼铲安装高度为75 mm时最大,水平耕作阻力逐渐减小,深松铲铲尖和犁底层圆弧段所受水平耕作阻力为深松铲水平耕作阻力的主要来源(90%以上),其随翼铲安装高度增大逐渐减小;翼铲安装高度直接影响耕作时不同深度土壤在不同方向的位移,当翼铲安装高度为75 mm时,深松铲纵向中心位置的各层土壤在耕作方向的最大位移相对较小,其犁底层土壤在竖直方向最大位移相对较大,表层和耕作层土壤在竖直方向最大位移相对较小;翼铲安装高度对土壤扰动效果产生重要影响,且离散元仿真能够准确模拟深松土壤的扰动过程,5个翼铲安装高度下土壤膨松度、土壤扰动系数、土壤碎土系数、土壤纵向堆积角的试验值和仿真值的平均误差分别为11.69%、11.54%、14.20%、9.64%。

关键词：深松铲翼铲安装高度土壤扰动离散元法试验

基于离散元法的砖红壤斜柄折翼式深松铲设计与试验

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农业机械学报 2022年第3期53卷 40-49页

作者：张喜瑞曾望强刘俊孝吴鹏董学虎胡宏男海南大学机电工程学院海口570228 曼尼托巴大学生物系统工程系温尼伯R3T2N2 海南省农业机械鉴定推广站海口570206 仲恺农业工程学院机电工程学院广州510225

针对深松整地装备应用于海南省热带农业区香蕉地时,存在作业阻力大、松土面积小及地表平整度差等问题,本文基于海南香蕉地砖红壤土的物理特性,设计一种可有效降低作业阻力的斜柄折翼式深松铲。运用离散元法建立3层土壤颗粒虚拟仿真土槽... 详细信息

针对深松整地装备应用于海南省热带农业区香蕉地时,存在作业阻力大、松土面积小及地表平整度差等问题,本文基于海南香蕉地砖红壤土的物理特性,设计一种可有效降低作业阻力的斜柄折翼式深松铲。运用离散元法建立3层土壤颗粒虚拟仿真土槽模型,使用Hertz-Mindlin with JKR接触模型进行了斜柄折翼式深松铲与直柄凿式深松铲的作业性能对比仿真。结果表明,在确保深松效率的前提下,进行了深松铲最佳作业速度仿真试验,得出斜柄折翼式深松铲的最佳作业速度区间为3.24~3.96 km/h;相较于直柄凿式深松铲,斜柄折翼式深松铲工作阻力降低了16.2%,地表平整度提高了25.9%,深松后沟槽宽度减小了36.3%;田间试验结果表明,斜柄折翼式深松铲和直柄凿式深松铲在耕作阻力、地表平整度、深松沟槽宽度实测值与仿真值之间的误差不超过2%,仿真结果可靠性高。仿真分析与田间试验表明,相较于直柄凿式深松铲,斜柄折翼式深松铲在作业过程中对地表轮廓破坏较小,能有效降低对土层的扰动并增大松土面积,作业后地表平整度高、沟槽宽度小,从而能够更好地适应热带农业区香蕉地的作业环境。

关键词：香蕉地砖红壤土深松铲斜柄折翼式离散元法

以砂鱼蜥头部为原型的仿生深松铲尖设计与离散元仿真

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农业机械学报 2021年第9期52卷 33-42页

作者：张智泓甘帅汇左国标佟金昆明理工大学农业与食品学院昆明650500 吉林大学生物与农业工程学院长春130022 吉林大学工程仿生教育部重点实验室长春130022

为解决传统深松机具触土部件破土困难、耕作阻力大等问题,以砂鱼蜥头部为仿生原型,采用逆向工程技术对其特殊几何特征进行提取,将量化后的几何结构特征应用于深松铲尖的设计,以期减小深松铲作业阻力和能耗。依据不同特征曲面,设计了3种... 详细信息

为解决传统深松机具触土部件破土困难、耕作阻力大等问题,以砂鱼蜥头部为仿生原型,采用逆向工程技术对其特殊几何特征进行提取,将量化后的几何结构特征应用于深松铲尖的设计,以期减小深松铲作业阻力和能耗。依据不同特征曲面,设计了3种仿生铲尖试样,并与凿型铲尖试样进行性能对比。建立离散元模型,求解不同铲尖垂直贯入土壤阻力;制备试样,通过万能试验机进行土壤垂直贯入实测试验;将模拟结果和实测试验结果进行对比,结果表明离散元仿真分析和实测试验结果吻合较好,最大贯入阻力的相对误差为2.47%~3.91%。使用离散元法分析仿生铲尖和凿型铲尖(T-S)在土壤分层情况下的相互作用,证实仿生铲尖比凿型铲尖具有更低的所需牵引力,其中仿生铲尖B-S-2减阻效果最好,相对于凿型铲尖,其减阻率为8.34%~19.31%。离散元分析揭示砂鱼蜥头部仿生曲线特殊的曲率变化对破土阻力有显著影响,仿生铲尖改变了土壤颗粒的流动方向,减小了铲尖上方土壤扰动范围,从而降低所需牵引力。在3种作业速度和3种耕作深度下对阻力的仿真结果与土槽试验结果进行对比,误差为10.83%~17.06%。

关键词：深松铲砂鱼蜥仿生逆向工程离散元减阻

深松铲铲尖对土壤扰动过程及效果的试验与分析

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干旱地区农业研究 2017年第3期35卷 285-291页

作者：杭程光黄玉祥高喜杰李伟朱瑞祥西北农林科技大学机械与电子工程学院陕西杨凌712100 陕西省农业装备工程研究中心陕西杨凌712100

铲尖是深松铲的关键部件之一,其对土壤扰动产生重要影响。在分析铲尖对土壤扰动过程及影响机理的基础上,以凿形铲、箭形铲、翼形铲为对象,用碎土率、土壤蓬松度、土壤扰动系数、地表平整度等评价指标,并用高速摄影技术进一步研究不同铲... 详细信息

铲尖是深松铲的关键部件之一,其对土壤扰动产生重要影响。在分析铲尖对土壤扰动过程及影响机理的基础上,以凿形铲、箭形铲、翼形铲为对象,用碎土率、土壤蓬松度、土壤扰动系数、地表平整度等评价指标,并用高速摄影技术进一步研究不同铲尖形状对土壤扰动过程及效果的影响。结果表明:(1)铲尖形状对土壤扰动过程产生重要影响,翼形铲作业形成垄沟的地表宽度及沟底宽度最大,箭形铲次之、凿形铲最小;(2)随深松铲铲尖与土壤接触面积及土块间的二次接触概率的增加,土壤破碎效果不断改善,采用凿形铲、箭形铲、翼形铲深松后,10cm耕层的碎土率分别为89.29%、90.87%、94.75%,全耕层的碎土率分别为85.09%、92.23%、96.13%;(3)铲尖形状是影响土壤疏松程度和地表平整性的重要因素,凿形铲对土壤的疏松效果较箭形铲与翼形铲差,但其耕后地表平整度优于箭形铲与翼形铲。综合考虑作业质量、减阻效果、材料等因素,应合理确定铲尖与土壤接触面积,加强铲尖对土壤类型的适应性研究,强化带翼凿式铲铲翼的合理布置位置及其结构参数的研究。

关键词：深松铲铲尖土壤扰动高速摄影试验研究

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保护性耕作拟合曲线型深松铲设计与试验

农业机械学报 2018年第2期49卷 82-92页

作者：赵淑红王加一陈君执杨悦乾谭贺文东北农业大学工程学院哈尔滨150030

针对东北地区深松整地作业中,深松铲土壤扰动量和耕作阻力大的问题,以离散元(EDEM)软件仿真分析铲尖对土壤的作用为依据,设计了拟合曲线型深松铲。采用离散元软件模拟深松铲铲尖在土壤中的运动,获得铲尖上方土壤颗粒运动轨迹的拟合曲线... 详细信息

针对东北地区深松整地作业中,深松铲土壤扰动量和耕作阻力大的问题,以离散元(EDEM)软件仿真分析铲尖对土壤的作用为依据,设计了拟合曲线型深松铲。采用离散元软件模拟深松铲铲尖在土壤中的运动,获得铲尖上方土壤颗粒运动轨迹的拟合曲线和拟合方程,采用线元设计法对线形优化,获得铲柄外形曲线;同时设计了刃部、切削刃角、入土角,并通过铲柄与铲尖的互作效应试验验证了分层的可行性与合理性。土槽对比试验表明,拟合曲线型深松铲有效降低了土壤扰动量和耕作阻力,比折线式深松铲土壤扰动量减少了53.6%,耕作阻力减少了36.23%;比圆弧式深松铲土壤扰动量减少了66.18%,耕作阻力减少了29.18%。田间对比试验表明,拟合曲线型深松铲比折线式深松铲回土面积增加了81.03%,比圆弧式深松铲的回土面积增加了146.95%。土槽和田间试验表明,拟合曲线型深松铲土壤扰动量小、耕作阻力小,满足深松作业的要求。

关键词：深松铲拟合曲线土壤扰动耕作阻力离散元

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复合形态深松铲耕作阻力有限元分析与试验

农业机械学报 2012年第8期43卷 61-65页

作者：张强张璐于海业肖英奎吉林大学生物与农业工程学院长春130025

以复合形态深松铲为研究对象,采用ANSYS/LS-DYNA分析了深松铲在土壤耕作过程中耕深与前进速度对深松耕作阻力的影响,并以圆弧形深松铲为比较对象,分析了复合形态深松铲的减阻效果。为了验证有限元分析方法的可行性,对复合形态深松铲和... 详细信息

以复合形态深松铲为研究对象,采用ANSYS/LS-DYNA分析了深松铲在土壤耕作过程中耕深与前进速度对深松耕作阻力的影响,并以圆弧形深松铲为比较对象,分析了复合形态深松铲的减阻效果。为了验证有限元分析方法的可行性,对复合形态深松铲和圆弧形深松铲进行了室内土槽的耕作阻力验证试验。研究结果表明,通过有限元法模拟出的深松铲耕作阻力与室内土槽试验所测定的结果具有相同的变化趋势,利用有限元法可以分析深松铲的工作性能。在深松铲前进速度为4～5 km/h范围内,相对于圆弧形深松铲,用有限元法模拟复合形态深松铲的耕作阻力在耕深为300、350和400 mm时,平均减阻分别为44.07%、43.71%和33.83%。

关键词：深松铲耕作阻力有限元土槽试验

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立柱式深松铲受力数学模型及试验分析

农业工程学报 2007年第6期23卷 109-113页

作者：余泳昌刘文艺赵迎芳孙建青河南农业大学机电工程学院郑州450002

为优化深松铲的结构参数,对立柱式深松铲进行受力分析,并建立工作状态的受力数学模型,通过改变参数研究其受力状况的变化,找出各个参数对工作阻力的影响程度,优化深松铲的设计参数。通过田间试验,对受力数学模型进行了验证,结果表明,影... 详细信息

为优化深松铲的结构参数,对立柱式深松铲进行受力分析,并建立工作状态的受力数学模型,通过改变参数研究其受力状况的变化,找出各个参数对工作阻力的影响程度,优化深松铲的设计参数。通过田间试验,对受力数学模型进行了验证,结果表明,影响其工作阻力的主要参数是耕作深度、深松铲起土角、铲柄工作宽度及前进速度。该数学模型与深松铲的受力状况基本相符。

关键词：深松技术深松铲受力分析数学模型

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仿生减阻深松铲设计与试验

农业机械学报 2014年第4期45卷 141-145页

作者：张金波佟金马云海吉林大学工程仿生教育部重点实验室长春130025 佳木斯大学机械工程学院佳木斯154007

将小家鼠爪趾高效的土壤挖掘性能应用于深松铲减阻结构设计中,设计了铲柄破土刃口为指数函数曲线型减阻深松铲。为了对比耕作阻力,应用仿生减阻深松铲与传统深松铲进行了田间深松耕作试验。结果表明,耕深和前进速度对耕作阻力均有显著影... 详细信息

将小家鼠爪趾高效的土壤挖掘性能应用于深松铲减阻结构设计中,设计了铲柄破土刃口为指数函数曲线型减阻深松铲。为了对比耕作阻力,应用仿生减阻深松铲与传统深松铲进行了田间深松耕作试验。结果表明,耕深和前进速度对耕作阻力均有显著影响,且耕作阻力随着耕深和前进速度的增大而增大。在相同试验条件下,仿生减阻深松铲与传统深松铲相比,耕作阻力降低8.5%-39.5%,减阻效果明显。

关键词：深松铲结构设计指数曲线减阻耕作阻力