犁铲耐磨减阻特性分析与试验研究

发布时间：2020-11-17 05:12

　　磨损是农机触土部件失效的主要原因,已成为我国高速、大型耕整地机械发展的重要制约因素,年均经济损失超过150亿元。犁铲等田间触土部件作为耕整地机械的关键零部件,提高其性能,降低制造成本,具有重要的经济价值和广阔的应用前景。本文借助Abqus有限元软件对翻转犁犁铲进行了静力学分析,采用自由网格划分方法,通过在犁铲的主切削刃、副切削刃和铲面分别施加3000N、2000N和500N载荷,分析了犁铲在载荷作用下应力和应变的大小及分布区域。确定了犁铲固定孔的合适位置。研究表明在满足强度要求的前提下,应选择变形量小的A型犁铲。文中兼顾犁铲使用寿命与制造成本,选择了等离子堆焊方式对犁铲进行表面涂层处理。通过对犁铲表面堆焊材料的化学成分及物理参数进行对比分析后,确定堆焊材料选用耐磨合金粉Ni60A与WC,比例为2:1,堆层厚度为1.1mm,等离子堆焊喷嘴到犁铲待涂面距离为H=8mm,保护气Ar流量为12.0/min,送粉气流量为1.8L/min。确定电流、速度、WC质量百分比等堆焊工艺参数,制备了镍基碳化钨等离子堆焊犁铲。通过测定试样断面硬度,发现犁铲表面堆焊层硬度最高,其次是热影响区,基体硬度最低。等离子堆焊犁铲的平均硬度为HRC60.4,65Mn犁铲的平均硬度为HRC38.36,对比发现堆焊犁铲的硬度比65Mn犁铲的硬度值提高了1.57倍。利用金相显微镜观察了堆焊层与基体间过渡层的微观组织特征及空间微观形貌,观察发现堆焊层具有较致密的基体组织,没有观察到明显的孔隙率,堆焊层和基体之间的过渡呈现良好的结合状态。项目组在黑龙江省七台河市北兴农场进行了田间深翻作业试验。试验采用三因素五水平二次回归正交旋转中心组优化设计方法。以作业速度、耕作深度和入土角为影响因素,以堆焊犁铲的磨损量为目标函数,利用Design-Exper8.0.5软件进行数据处理分析,确定了堆焊犁铲深翻作业的最优参数组合。通过田间对比试验发现,等离子堆焊耐磨犁铲的磨损性能好,平均使用寿命比市场普通犁铲提高了2.58倍。
【学位单位】：佳木斯大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2017
【中图分类】：S222
【部分图文】：

微观组织形貌,结构仿生,减阻,肋条

1）基于仿生学原理的犁铲结构优化研究在该方面的研究主要从仿生学的角度进行。研究发现某些土壤洞穴动物、蝼蛄、蜣螂等进化出了发达的挖掘足，具有十分强的挖掘土壤的本领，其面具有抗磨不粘的非光滑结构。基于仿生思想，研究时首先分析深翻犁铲的布情况，然后利用仿生学原理进行结构设计改善犁铲的受力分布，降低犁铲正压力和耕作阻力，同时制造具有仿生结构表面的犁铲，该结构防粘性、、耐冲击、耐化学腐蚀、自润滑等优点。吉林大学的佟金、任露泉、李建桥、张金波等，利用仿生学原理改善了深表面几何结构，改变了犁铲与土壤的接触方式，增加了犁铲易磨损部位的尺而提高了犁铲的减阻耐磨特性[5-8]，如图 1.1、1.2 所示的肋条结构及凸凹结减阻耐磨犁铲；安徽农业大学的钱良存等利用 SEM 及图像处理技术获得了荷微观组织形貌，利用该思想在犁铧表面进行了激光微造型及正交试验研究，犁铧的减阻耐磨特性[9]。

微观组织形貌,结构仿生,减阻,仿生学原理