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农业机械学报 2020年第4期51卷 44-49,77页

作者：贾洪雷孟凡豪刘立晶史嵩赵佳乐庄健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 中国农业机械化科学研究院北京100083 山东省农业机械科学研究院济南250100

针对高速作业条件下芯铧式开沟器阻力过大的问题,基于狗獾犬齿曲面的高效低阻贯穿结构,提出了一种开沟器仿生设计方法。对狗獾犬齿进行三维扫描,获取点云数据,采用Matlab软件拟合了4条狗獾犬齿曲线,设计并加工了4种滑动式开沟装置,并进... 详细信息

针对高速作业条件下芯铧式开沟器阻力过大的问题,基于狗獾犬齿曲面的高效低阻贯穿结构,提出了一种开沟器仿生设计方法。对狗獾犬齿进行三维扫描,获取点云数据,采用Matlab软件拟合了4条狗獾犬齿曲线,设计并加工了4种滑动式开沟装置,并进行了对比试验分析。在作业深度50 mm条件下,以开沟装置类型、作业速度为试验因素,以水平方向作业阻力为主要指标,以开沟装置开出沟形的沟深、沟宽、侧垄高和侧垄宽为次要指标,进行了土槽试验。试验结果表明,在同一作业速度下,优化的各滑动式开沟装置的阻力均比标准芯铧式开沟器小。在作业速度为3.6、5.4、7.2 km/h的条件下,优化的滑动式开沟装置比标准芯铧式开沟器作业阻力分别降低8.04%、8.15%、8.71%;标准芯铧式开沟器与优化的滑动式开沟装置所开沟形的沟深、沟宽、侧垄高和侧垄宽的变异系数均低于5%。

关键词：芯铧式开沟器仿生狗獾犬齿作业阻力

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基于离散元法的芯铧式开沟器试验研究

基于离散元法的芯铧式开沟器试验研究

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作者：杨雨林吉林农业大学

学位级别：硕士

开沟器是播种机的关键部件之一,主要作用是开出良好种沟。开沟器的作业质量直接影响播种质量。传统式芯铧式开沟器被广泛地应用于东北垄作地区,但其开沟宽度大、与土壤产生的阻力大限制了它的使用。通过对芯铧式开沟器结构特点的研究,... 详细信息

开沟器是播种机的关键部件之一,主要作用是开出良好种沟。开沟器的作业质量直接影响播种质量。传统式芯铧式开沟器被广泛地应用于东北垄作地区,但其开沟宽度大、与土壤产生的阻力大限制了它的使用。通过对芯铧式开沟器结构特点的研究,确定了以开沟器宽度d、入土角a、斜面角B、作业速度v、含水率p为其性能的影响因素,用SolidWorks软件建立了一系列不同参数的芯铧式开沟器模型。通过对耕层土壤的物理性质与力学性质的研究,运用离散单元法EDEM)建立耕作土壤模型,运用EDEM对所设计的一系列芯铧式开沟器进行仿真分析得到开沟阻力较小的开沟器,其参数为：入土角为50°,斜面角为55°,宽度为50mmo运用3D打印机进行实体制作,在室内土槽中,进行芯铧式开沟器的性能测试。运用均匀设计法对试验数据进行分析,得到开沟性能与各因素之间的回归方程：上式中x1、x2、x3、x4、x5分别代表试验因素中的开沟器的宽度、入土角、斜面角、速度以及含水率。将最优的开沟器进行田间试验,结果与玻璃土槽及离散元仿真结果对比表明,具有一定的相关性,验证了仿真模型参数选取的正确性。本文应用现代离散元法优化改进了芯铧式开沟器,并利用离散元仿真软件对开沟器的运动学和动力学进行仿真分析,可缩短开沟器设计与改进的时间,减少对物理样机的依赖,降低成本,以满足目前的播种与施肥要求。优化出一组较适合吉林省中部地区的开沟器：验证了离散元法在土壤一机械相互作用研究的可行性,为农业机械设计提供了新的思路。

关键词：芯铧式开沟器离散元法优化设计工作性能

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芯铧式开沟器结构优化及试验研究

芯铧式开沟器结构优化及试验研究

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作者：曹晓东西北农林科技大学

学位级别：硕士

在施肥播种开沟作业中减少土壤扰动、避免干湿土混杂,可以有效减少土壤水分无效蒸发,保证种子萌发。开沟器是播种施肥机械的关键工作部件,在中高速作业条件下其结构设计对土壤的上下翻动和侧向推动会产生重要的影响。本文对传统芯铧式... 详细信息

在施肥播种开沟作业中减少土壤扰动、避免干湿土混杂,可以有效减少土壤水分无效蒸发,保证种子萌发。开沟器是播种施肥机械的关键工作部件,在中高速作业条件下其结构设计对土壤的上下翻动和侧向推动会产生重要的影响。本文对传统芯铧式开沟器进行改进设计,借助离散元仿真和土槽试验,结合示踪法研究开沟作业后的土壤微观运动变化,确定了最优结构参数,并进行了对比试验。主要研究内容及结论如下:(1)芯铧式开沟器型面结构改进。基于开沟过程土壤运动分析和国内外开沟器深入研究的基础上,改进设计芯铧曲面,变凹面为凸面,减少开沟对土壤的侧向抛土;结合播种农艺需求和芯铧式开沟器设计要求确定芯铧式开沟器基本结构参数及范围。(2)关中平原土壤离散元仿真模型建立。关中平原土壤颗粒结构主要为粒块状结构,选用西北农林科技大学机电学院试验田土壤。采用课题组测定试验耕层土壤物性参数,参考相关文献资料确定土壤颗粒结构及土壤模型参数建立离散元土壤仿真模型。(3)离散元仿真分析。选取开沟器幅宽、斜切角、入土角、脊线曲率半径、作业速度为试验因素,设计两组四因素三水平的正交试验。试验结果表明开沟器幅宽对试验指标影响显著,幅宽越大,开沟宽度越大、土壤扰动率越大、侧向抛土距离越大,回填率越低。根据仿真试验结果确定最优芯铧式开沟器参数组合为幅宽B 60mm、斜切角γ60°、入土角α25°、脊线曲率半径R 300mm。设置表层、浅层、中层、深层土壤,观察土壤的微观运动,最优参数组合相近参数开沟器在8km/h作业下回填土层混合扰动小。(4)土槽验证试验。选取开沟器斜切角、入土角、脊线曲率半径、作业速度为试验因素,设计两组三因素三水平的正交试验。试验结果表明作业速度对试验指标土壤扰动率、沟回填率、侧向抛土距离影响明显,变化分别为-4.6%5.4%、26.7%.1%、12.8%4.2%。根据试验结果确定最优设计参数组合斜切角γ60°、入土角α25°、脊线曲率半径R 300mm,土壤微观运动分析芯铧式开沟器最优参数与土槽试验结果一致。仿真试验与土槽试验指标开沟宽度在5km/h和8km/h的差异分别为-22.5%2.8%、-14.3%.6%;试验指标侧向抛土距离在5km/h和8km/h的差异分别为5.7%0.2%、-11.1%.7%。仿真试验和土槽试验指标误差较小,表明仿真模型可靠。(5)改进芯铧式开沟器与传统开沟器对比试验。结果表明:在5km/h和8km/h作业速度条件下,改进的芯铧式开沟器较传统开沟器土壤扰动率分别降低6%和16.2%、沟回填率分别增加17.1%和15.9%,尤其在高速条件下土壤扰动和作业质量明显改善。

关键词：芯铧式开沟器改进设计示踪法离散元仿真试验

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双旋耕播种机直沟沟壁播种装置改进技术研究运用

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农业机械 2024年第7期 55-58页

作者：潘星星左星马腾云光明食品集团上海农场有限公司种植业中心

双旋耕播种机是本单位在小麦播种过程中主要推广使用的农具,其在小麦播种过程中行间距为18~20cm,中间芯铧式开沟器开沟宽度在30cm左右,这就造成了每条畦面存在真空地带。为了尽可能利用这个区域空间,本单位在原双旋耕播种机基础上,特设... 详细信息

双旋耕播种机是本单位在小麦播种过程中主要推广使用的农具,其在小麦播种过程中行间距为18~20cm,中间芯铧式开沟器开沟宽度在30cm左右,这就造成了每条畦面存在真空地带。为了尽可能利用这个区域空间,本单位在原双旋耕播种机基础上,特设计改进双旋耕播种机直沟沟壁播种装置并全面推广使用,正常作业开沟深度为18~20cm,可在距离沟底10cm左右的两侧沟壁开5cm×5cm的矩形槽进行播种,最大化利用沟系空间,提高土地利用率,既不影响沟系排水又能防止发生泡苗现象,还能抑制沟内杂草生长较好的提高麦子产量。田间试验结果表明播种深度在3cm左右,播种后发芽率为正常播种的93.25%,大田整体出苗效果良好,能达到高效、高质、稳定、经济、安全的播种效果。

关键词：双旋耕播种机芯铧式开沟器沟壁播种

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