基于離散元法的免耕播種開溝器的設(shè)計(jì)與試驗(yàn).pdf

1、播種開溝器作為免耕播種機(jī)的核心工作部件之一，其性能好壞直接影響種溝的形成及種子入土的位置，對(duì)種子的發(fā)芽成長(zhǎng)具有十分重要的影響。免耕播種要求盡量減少工作阻力、同時(shí)降低對(duì)土壤的擾動(dòng)，防止破壞土壤結(jié)構(gòu)。因此，對(duì)免耕播種開溝器工作時(shí)受到的工作阻力及其對(duì)土壤擾動(dòng)情況進(jìn)行深入研究具有十分重要的意義。
　　本文以免耕播種開溝器和耕層土壤為研究對(duì)象，測(cè)試分析了土壤的力學(xué)性能參數(shù)，設(shè)計(jì)了三種不同類型的開溝器，運(yùn)用離散元法對(duì)開溝器工作時(shí)受到的工作阻力

2、及其對(duì)土壤擾動(dòng)情況進(jìn)行了仿真分析，并將仿真結(jié)果與室內(nèi)土槽試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比分析。具體研究?jī)?nèi)容如下:
　　(1)對(duì)土壤的物理力學(xué)性質(zhì)進(jìn)行測(cè)試，得到了土壤的物理力學(xué)參數(shù)，包括土壤含水率、密度、內(nèi)摩擦系數(shù)等。
　　(2)對(duì)開溝器進(jìn)行了設(shè)計(jì)。根據(jù)旗魚頭部的流線型曲線，采用曲線擬合原理設(shè)計(jì)了擬合曲線型開溝器，確定了開溝器的結(jié)構(gòu)參數(shù)，其中入土角為30°，入土隙角為6°，又將擬合曲線簡(jiǎn)化為圓弧和斜線，設(shè)計(jì)出圓弧形開溝器和斜線型開溝器，并對(duì)

3、三種類型開溝器進(jìn)行了三維建模。
　　(3)對(duì)設(shè)計(jì)的三種類型開溝器進(jìn)行離散元仿真分析。首先，建立了適合粘濕土壤顆粒的接觸力學(xué)模型，對(duì)土壤顆粒參數(shù)進(jìn)行了校準(zhǔn)，包括顆粒形狀大小、顆粒密度等;其次，確定了三種開溝器的仿真方案，并進(jìn)行離散元仿真;最后，分析了三種開溝器受到的工作阻力及其對(duì)土壤顆粒的擾動(dòng)情況。仿真結(jié)果表明:綜合因素條件下，三種開溝器的工作阻力隨土壤含水率的增加而增大，隨著開溝深度增加而增大，開溝器的前進(jìn)阻力在21～106N之間

4、，垂直反力在10～35N之間，開溝器的擾動(dòng)寬度在140～220mm之間，回土深度在17～80mm之間。
　　(4)進(jìn)行了三種類型開溝器的土槽試驗(yàn)。測(cè)試了三種開溝器在不同土壤含水率和開溝深度下的工作阻力，以及各因素下開溝器對(duì)土壤的擾動(dòng)寬度、回土深度等參數(shù)。試驗(yàn)結(jié)果表明:綜合因素條件下，三種開溝器的工作阻力隨土壤含水率的增加而增大，隨著開溝深度增加而增大，三種開溝器的前進(jìn)阻力在26～125N之間，垂直反力在13～42N之間，開溝器的擾

5、動(dòng)寬度在240～360mm之間，回土深度在13～79mm之間。
　　通過對(duì)試驗(yàn)結(jié)果與仿真結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析，得出三種開溝器工作阻力的仿真結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果的變化趨勢(shì)基本一致，證明了離散元法分析開溝器在土壤中工作過程的可行性，對(duì)比分析結(jié)果表明:土壤含水率為12％條件下，以開溝深度為影響因素，開溝深度為30mm時(shí)的開溝器工作阻力結(jié)果對(duì)比誤差在20％～35％之間，開溝深度為60mm時(shí)的對(duì)比誤差在14％～19％之間，開溝深度為90mm時(shí)的對(duì)比誤