基于离散元的稻板田旋耕功耗预测模型研究

• 作者: 刘政源 夏俊芳 曾荣 杜俊 祝英豪 郑侃
• 来源期刊: 农业机械学报
• 学科: 农学
• 关键词: 旋耕 功耗 预测模型 稻板田 离散元
• 年，卷（期）: 2020,（10）
• 所属期刊栏目: 农业装备与机械化工程
• 页码范围: 42-50
• 页数: 9页
• 分类号: S222.3
• 语种: 中文
• DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2020.10.006

摘要

针对旋埋刀辊在对长江中下游稻板田耕作时存在的高功耗问题,基于离散元方法构建稻板田旋耕功耗预测模型,以辅助旋埋刀辊功耗检测.连续3年对稻板田土壤含水率的进行监测,发现土壤含水率与其塑限接近,说明稻板田土壤塑性较差,结合土壤受载后的形变及破坏特点,最终选定HertzMindlin with Bonding颗粒接触模型表征稻板田土壤的粘结和破坏情况.根据旋耕作业形式的特殊性和旋埋刀辊的结构特点,沿幅宽方向缩小旋埋刀辊的尺度,在旋耕测试平台的辅助下,完成标定参照试验.利用离散元软件建立旋耕作业模型,进行等步长爬坡试验,通过步阶次序建立接触参数与功耗指标之间的函数关系,代入标定参照试验功耗值,最终确定稻板田旋耕功耗预测模型的接触参数取值,完成模型的构建.为进一步验证该模型的适用性,在不同作业工况下对通用刀辊和旋埋刀辊进行误差对比试验,结果显示,预测误差范围为3.63％～9.48％,均值为6.65％,结合方差分析说明,稻板田旋耕功耗预测模型适用于不同旋耕刀辊及工况下的功耗预测.还原刀辊真实尺度的田间试验功耗预测误差范围为2.50％～12.81％,均值为7.28％,刀辊结构在缩放过程误差变化较小,说明模型能够准确反映旋埋刀辊在稻板田作业的功耗情况.