基于离散元法的秸秆还田机仿真优化与试验研究

发布时间：2023-07-30 17:21

　　中国是一个农业大国,农业是国民经济的基础,农业和农村经济的发展状况直接影响到整个国民经济的持续发展和社会稳定。近年来,由于人民生活水平的提高,农民很少用秸秆作为燃料,畜牧业农场逐渐取代了家庭养殖的模式,农民对秸秆的需求量逐渐减少,再加上秸秆回收成本过高,每年在庄稼收获的季节,农民为了抢种和处理方便就将收获后遗留在田间的秸秆就地焚烧,不但造成了大量的资源浪费,而且造成了环境的污染。本文针对目前农田秸秆还田机存在刀具磨损严重、能耗大、作业质量差等问题,设计了一种节能型秸秆还田机,对关键零部件进行了设计,基于离散元法进行了秸秆-土壤-旋耕刀辊相互作用仿真分析,并开展了机具田间试验。本文主要开展了以下内容研究:(1)在秸秆还田机结构设计上采用中间传动方式,对旋耕机的关键部件做了详细设计。采用六区段双螺旋排列方式,设计了一种轻量化带孔型旋耕刀片,在旋耕刀刃口采用堆焊处理,大大延长了旋耕刀寿命。在刀柄与侧切面之间设计了加强肋,使得旋刀强度更高,有效地解决了旋耕刀侧切面容易折断的现象。(2)基于EDEM软件的离散元法建立了秸秆-土壤-旋耕刀辊相互作用仿真模型,并从土壤和桔杆运动及旋耕刀受力角度对秸杆...

【文章页数】：70 页

【学位级别】：硕士

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致谢
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 选题背景
    1.3 国内外研究现状
        1.3.1 旋耕部件研究现状
        1.3.2 离散元法在土壤方面研究现状
    1.4 课题的研究内容及技术路线
        1.4.1 研究内容
        1.4.2 技术路线
第二章 中间传动式旋耕机设计
    引言
    2.1 结构和动力传递
        2.1.1 整机机构与技术参数
        2.1.2 动力传递系统
    2.2 关键零部件设计
        2.2.1 旋耕刀辊配置要求
        2.2.2 旋耕刀辊参数选取
        2.2.3 刀辊受力分析
        2.2.4 旋耕刀破坏形式分析及设计
    2.3 消除漏耕装置设计
    2.4 配套动力计算
        2.4.1 秸秆还田机所需动力计算
        2.4.2 秸秆还田机空行所需动力计算
    2.5 本章小结
第三章 基于EDEM的旋耕刀辊秸秆还田仿真研究
    3.1 离散元法的基本原理与力学模型
        3.1.1 离散元法的基本原理
        3.1.2 离散元法的颗粒模型
        3.1.3 颗粒模型的运动方程
    3.2 离散元法的求解实现
        3.2.1 离散元法求解的组成部分
        3.2.2 离散元法迭代的时间步长与求解程序流程
    3.3 建立仿真模型
        3.3.1 接触模型
        3.3.2 定义土壤颗粒材料特性和物理特性
        3.3.3 土壤模型与秸秆模型
        3.3.4 仿真几何模型
        3.3.5 创建颗粒工厂
        3.3.6 仿真结果
    3.4 多因素优化试验
        3.4.1 试验设计
        3.4.2 试验结果与分析
        3.4.3 工作参数优化
    3.5 本章小结
第四章 田间试验
    4.1 实验设计
        4.1.1 实验部分设计
        4.1.2 数据处理部分设计
    4.2 试验场地和设备
        4.2.1 试验点概况
        4.2.2 实验设备
    4.3 田间试验结果的测定与分析
        4.3.1 两种旋耕刀对秸秆还田机功耗的影响分析
        4.3.2 秸秆埋覆率测定
        4.3.3 碎土质量测定
        4.3.4 耕后地表平整度
        4.3.5 耕深稳定性
    4.4 实验结果
    4.5 本章小结
第五章 结论与展望
    5.1 结论
    5.2 后续工作的展望和建议
参考文献
作者简介
在读期间研究成果



本文编号：3837858