气吹式深松机牵引力测试及深松铲有限元分析
发布时间：2020-06-21 22:13
【摘要】：深松打破了长期耕作所形成的坚实犁地层,有效调节土壤的固、液、气三项比。同时提高土壤的蓄水能力,大大增强了作物的抗旱、抗倒伏能力。现存的深松机械普遍具有牵引阻力大、耗能高、深松深度浅、深松幅度窄等问题。本文通过研究气吹式深松减阻原理对深松铲进行受力分析;建立深松铲三维模型;进行田间牵引力测试,获取试验参数;对深松铲进行静力学和动力学仿真分析;最后全面对比深松前后效果。研究内容如下:(1)研究气吹深松原理,为气吹式深松机减阻优化提供理论支持,对气吹式深松铲进行受力分析,建立深松铲三维模型。(2)进行牵引力田间测试试验,试验选取拖拉机平均前进速度、加压状态、深松深度三个因素,以气吹式深松机牵引阻力作为评价指标。试验表明:随着拖拉机平均前进速度的增加,气吹式深松机的牵引阻力呈现增大的趋势;当拖拉机前进速度为0.4m/s时,深松机牵引阻力为24.86kN。随着加压压强增大,气吹式深松机的牵引阻力呈现增大的趋势;当气压达到4MPa时,深松机牵引阻力为29.14kN。随着深松深度的增大,气吹式深松机的牵引阻力呈现增大的趋势;当深松深度为45cm时,深松机牵引阻力为33.23kN。(3)通过对深松机牵引力测试,确定深松铲仿真分析的边界条件,对气吹式深松铲进行静力学分析获取等效应变、应力以及总变形云图,同时进行结构动力学分析,获取气吹式深松铲的前六阶振型。静动力学分析得出:气吹式深松铲主变形发生在深松铲柄固定连接板左端第一个螺纹口处,最大位移变形值为11.47×10-1mm,应力点集中在深松铲铲头处。动力学分析得出:前六阶振型的主变形发生在深松铲铲头以及铲柄处。因此长期工作会导致深松铲磨损甚至变形,同时也会影响到气吹式深松机的使用寿命。针对此类问题,将深松铲的喷射高压气体的开口方向改为垂直喷气,同时改变铲面受力面积以及深松铲的入土角度,设计出翼型深松铲三维模型。(4)通过比对深松前后土壤容重孔隙度、含水率得出:由于土壤处于冻融期本身容重就很低,所以深松作业前后土壤容重变化不明显,土壤含水率有明显提升。通过获取这些数据为气吹式深松机、深松铲优化设计指明方向。
【学位授予单位】：内蒙古农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：S222
【图文】：
由于高压气体进入土壤过程非常的短暂，通过膨胀作用使土壤中的土块瞬间逡逑产生裂隙，因此可以把气吹式深松原理简化为膨胀推力理论。建立双轴平面应变弹逡逑性模型，如图２所示。逡逑ｙＡ逡逑ａｔ逡逑Ｐ逦＾逡逑图２裂隙弹性力学模型逡逑Ｆｉｇ．邋２邋Ｆｒａｃｔｕｒｅ邋ｅｌａｓｔｉｃ邋ｍｅｃｈａｎｉｃｓ邋ｍｏｄｅｌ逡逑不考虑重力影响，这是一个线性奇数方程问题。土壤气吹式深松的细孔所受到切应逡逑变为：逡逑ｅ0＝（（ｒｇ－＼ｉａＴ）？／Ｅｋ逦（１）逡逑式中：逡逑Ｐ—高气压体压力，ＭＰａ；逡逑ａｅ邋一单位压力引起的切向应力，ＭＰａ；逡逑—单位压力引起的径向应力，ＭＰａ；逡逑Ｈ邋一泊松比；逡逑Ｅｋ—土体的弹性模量，Ｐａ逡逑由ｈａｒｒｉｓ理论求得气吹式深松产生裂隙数为：逡逑￡0邋（ａｅ－［ＬａＴ）ｐ逦⑵逡逑￣邋ｓｔ逡逑
（Ｊｋ＇一土体抗拉强度，ＭＰａ；逡逑ｃｒｔ一土体最小有效应力，ＭＰａ逡逑如图３所示，受高气压体作用，圆孔内部的气压会使孔周边的土壤产生应变，逡逑由最初的弹性变形转化为塑性变形，随着圆孔内气压X棿螅苄郧蛞不崂┱牛铄义虾笸撂宓ピ木断蛴αυ銮浚邢蛴α跞酢ｅ义希簦簦椋海卞义希幔场澹卞澹浚
本文编号：2724717
【学位授予单位】：内蒙古农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：S222
【图文】：
由于高压气体进入土壤过程非常的短暂，通过膨胀作用使土壤中的土块瞬间逡逑产生裂隙，因此可以把气吹式深松原理简化为膨胀推力理论。建立双轴平面应变弹逡逑性模型，如图２所示。逡逑ｙＡ逡逑ａｔ逡逑Ｐ逦＾逡逑图２裂隙弹性力学模型逡逑Ｆｉｇ．邋２邋Ｆｒａｃｔｕｒｅ邋ｅｌａｓｔｉｃ邋ｍｅｃｈａｎｉｃｓ邋ｍｏｄｅｌ逡逑不考虑重力影响，这是一个线性奇数方程问题。土壤气吹式深松的细孔所受到切应逡逑变为：逡逑ｅ0＝（（ｒｇ－＼ｉａＴ）？／Ｅｋ逦（１）逡逑式中：逡逑Ｐ—高气压体压力，ＭＰａ；逡逑ａｅ邋一单位压力引起的切向应力，ＭＰａ；逡逑—单位压力引起的径向应力，ＭＰａ；逡逑Ｈ邋一泊松比；逡逑Ｅｋ—土体的弹性模量，Ｐａ逡逑由ｈａｒｒｉｓ理论求得气吹式深松产生裂隙数为：逡逑￡0邋（ａｅ－［ＬａＴ）ｐ逦⑵逡逑￣邋ｓｔ逡逑
（Ｊｋ＇一土体抗拉强度，ＭＰａ；逡逑ｃｒｔ一土体最小有效应力，ＭＰａ逡逑如图３所示，受高气压体作用，圆孔内部的气压会使孔周边的土壤产生应变，逡逑由最初的弹性变形转化为塑性变形，随着圆孔内气压X棿螅苄郧蛞不崂┱牛铄义虾笸撂宓ピ木断蛴αυ銮浚邢蛴α跞酢ｅ义希簦簦椋海卞义希幔场澹卞澹浚
本文编号：2724717
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