基于离散元法的旋耕刀三向工作阻力仿真分析与试验

• 作者: 孙志全 张倩倩 张卓伟 杨洲 熊平原 黄杨清
• 来源期刊: 农业工程学报
• 学科: 农学
• 关键词: 农业机械 土壤 计算机仿真 旋耕刀 三向阻力 离散元法
• 年，卷（期）: 2018,（18）
• 所属期刊栏目: 农业装备工程与机械化
• 页码范围: 113-121
• 页数: 9页
• 分类号: S222.3
• 字数: 6782字
• 语种: 中文
• DOI: 10.11975/j.issn.1002-6819.2018.18.014

摘要

为分析旋耕刀所受三向工作阻力及其变化规律,该文通过实测南方果园土壤颗粒参数,逆向重构旋耕刀三维实体,基于离散元颗粒接触理论,构建了适应南方土质环境的旋耕刀-土壤相互作用仿真模型.土槽扭矩对比试验表明,仿真值与试验值的变化趋势相同,扭矩均随转速增加而变大,最大相对误差10％;扭矩先从0增加到某个最大值,接着逐步减小到一个低值,随后又快速增加到一个高值,最后回落,该变化过程同旋耕刀与土壤之间的接触状态相关.单刀受力仿真分析表明,水平阻力方向与前进方向相同,侧向阻力方向为由刀具弯折区内侧面指向刀体,垂直阻力方向为先垂直土面向上后转为向下;水平阻力和侧向阻力在最大耕深处出现最大值,而垂直阻力在入土后转动约30°时出现最大值;水平阻力和垂直阻力的仿真波形与理论计算、土槽试验结果比照表明,对应曲线的变化趋势基本一致,且仿真结果与土槽试验结果更为接近,水平阻力相对误差为11.3％,垂直阻力相对误差为16.8％;水平阻力最大值大于侧向和垂直方向阻力最大值,水平阻力是功率消耗的主要因素;随着转速的增加,3个方向阻力最大值均增大,当转速高于250 r/min时,增速加快;侧向阻力和垂直阻力随前进速度增加而平稳增大,水平阻力却出现下滑趋势;耕深对三向阻力的影响比较显著,增加耕深会急剧增大三向阻力值.相关试验数据可为旋耕机能耗分析、机体作业振动及刀片磨损等研究提供参考.

作者信息

序号	姓名	单位	发文数	被引次数	H指数	G指数
1	杨洲	华南农业大学工程学院	90	1084	18.0	29.0
2	熊平原	华南农业大学工程学院	22	110	6.0	9.0
4	张卓伟	华南农业大学工程学院	3	32	2.0	3.0
7	孙志全	华南农业大学工程学院	5	37	3.0	5.0
8	张倩倩	华南农业大学工程学院	5	18	1.0	4.0
9	黄杨清	华南农业大学工程学院	2	23	2.0	2.0