基于数字化土槽系统犁体力学性能的试验研究

发布时间：2020-07-06 08:33

【摘要】：进入21世纪以来，新疆地区农业机械化的程度得到了不断的发展，其中犁地一项所用的能量消耗就占到整个田间作业能耗的50%-70%之间。因此，通过试验研究犁体犁地过程中的受力情况对指导节能耕作，改进犁体结构，改善犁体性能来减少土壤的阻力具有十分重要的意义。本文针对新疆南疆地区犁地时的犁体在土壤中的受力情况，利用塔里木大学的数字化土槽平台系统，对通用型铧式单犁体犁在土槽实验室内进行了受力试验，试验分别在土壤湿度为16.5%-37.5%，耕深为100-300mm，耕速为1-6km/h的条件下进行，运用正交试验设计，先进行三因素三水平试验，利用MATLAB对九组试验结果进行犁体受力因素的显著性分析，得出因素的显著性程度；再通过犁体曲面受力试验，在耕深分别为20cm和30cm中进行，测试出两组不同速度情况下的犁体受力，运用ANSYS软件对犁体曲面的受力分布进行分析，提出改进犁体结构的方法，并初步建立了犁体优化曲面模型，从而总结出能有效改善犁体工作性能、降低犁体在土壤中运行时的阻力的方法。试验结果表明：1.在实验条件下，犁地深度、犁地速度均对犁体受力有着显著的影响，土壤湿度相对影响较小；2.在所测的三个力中，Fx和Fy并不会随着速度的增大一直增大，而是有着先增大后减小再增大的趋势，Fz则会随着速度的增大一直增大；3.在犁地深度分别为20cm和30cm试验中，当耕速6km时，犁体受土壤阻力变化最小，为最佳的耕作速度；4.通过MATLAB优化阻力模型，在耕速为6km/h、耕深为30cm前提下，犁体的结构参数分别取推土角900、起土角400及犁体高度24cm时，其耕作比阻优化达到最优，分析所得阻力最高减小24.4%，最低也减少了9.30%。通过上述结果可知，相同犁地深度下，合理的控制犁地速度可有效降低土壤阻力，减少犁地能耗，同时可以根据犁体曲面的受力改进犁体结构，从而降低犁体曲面压力和优化犁体曲面来提高犁体工作性能和犁地效率。
【学位授予单位】：塔里木大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：S222.1

【参考文献】