水田筑埂部件的動力學參數(shù)測試與試驗研究.pdf

1、水稻是我國的主要糧食作物，稻谷生產(chǎn)在全國糧食生產(chǎn)中占據(jù)重要的地位。黑龍江省在全國水稻產(chǎn)出地區(qū)中占有主要地位，2016年黑龍江省稻谷的種植面積比上一年增加近300萬畝。筑埂作為水田作業(yè)過程中主要環(huán)節(jié)，是實現(xiàn)水稻全程機械化發(fā)展的關(guān)鍵。目前，我國水稻修筑田埂依然靠傳統(tǒng)的人工筑埂方式，勞動強度大、效率低、筑埂質(zhì)量較差直接導(dǎo)致田間的作業(yè)效果很難滿足現(xiàn)階段標準化農(nóng)業(yè)的農(nóng)藝要。機械化筑埂技術(shù)的提出可以在很大程度上解放勞動力，提高作業(yè)質(zhì)量。當前，適合于

2、我國東北地區(qū)的水田筑埂作業(yè)的機具相對較少，從理論上對水田筑埂的集土量和鎮(zhèn)壓技術(shù)研究仍處于初級階段，為解決水田筑埂作業(yè)困難的問題，深入分析筑埂機的主要組成部件作業(yè)時的作業(yè)機理，結(jié)合理論分析、計算機仿真及試驗等方法進行研究并通過試驗驗證其合理性、功能性和可操作性。其研究主要內(nèi)容如下:
　　(1)根據(jù)水田筑埂農(nóng)藝要求，闡述筑埂機關(guān)鍵部件的工作原理，分析旋切集土裝置取土彎刀運動軌跡，獲得土壤顆粒在彎刀的作用下的運動形式，并確定旋切集土裝置

3、的三維結(jié)構(gòu)。
　　(2)闡述筑埂鎮(zhèn)壓裝置的工作原理并對其進行動力學分析，分析影響鎮(zhèn)壓質(zhì)量的多方因素。通過Creo2.0軟件對鎮(zhèn)壓裝置進行實體造型，分析在修筑田埂時裝置的受力情況，獲得鎮(zhèn)壓筑埂裝置向前滾動的前期理論要求，依據(jù)田間實際田埂的外形尺寸，進一步確定鎮(zhèn)壓筑埂裝置的實際尺寸。
　　(3)對筑埂機關(guān)鍵部件旋切集土裝置進行虛擬仿真試驗，運用離散元法分析建立水田土壤的顆粒模型并借助EDEM仿真軟件對旋切集土裝置與土壤作業(yè)的實際

4、情況進行仿真。將土壤參數(shù)按照黑龍江地區(qū)水田土壤進行設(shè)置，借助土壤物理學、力學的相關(guān)理論，簡化旋切集土裝置作業(yè)時取土刀對土壤顆粒作用的受力模型，以土壤物理參數(shù)為依據(jù)，研究作業(yè)后土壤的側(cè)后方拋擲距離及作業(yè)過程中刀輥受土壤間接作用力的情況。
　　(4)對旋切集土裝置進行土槽試驗，測試旋切集土裝置對土壤拋擲的能力并對其刀輥進行扭矩應(yīng)變測試;尋求旋切集土裝置刀輥轉(zhuǎn)速和機具前進速度對土壤側(cè)后方拋土距離和刀輥扭矩應(yīng)變值的影響關(guān)系。應(yīng)用Desig

5、n-Expert6.0.10數(shù)據(jù)處理軟件對土槽試驗結(jié)果進行處理和分析，通過定義其邊界條件為機具前進速度和刀輥轉(zhuǎn)速，獲得實現(xiàn)最小刀輥扭矩且取土量達到標準田埂要求的最佳因素組合。
　　(5)設(shè)計鎮(zhèn)壓筑埂裝置動力學測試系統(tǒng)，采用應(yīng)變傳感電測原理，設(shè)計了動力學工作參數(shù)測試試驗臺，對鎮(zhèn)壓筑埂裝置進行動力學試驗。通過試驗獲得土壤對羽片作用力和所筑田埂堅實度隨機具前進速度與鎮(zhèn)壓裝置轉(zhuǎn)速的變化規(guī)律，為鎮(zhèn)壓裝置的優(yōu)化及整機的結(jié)構(gòu)設(shè)計提供理論依據(jù)。<