滑刀式缺口圆盘开沟器的设计与试验研究
发布时间：2021-05-17 03:38
为实现农业持续稳定发展、确保农产品长期有效供给，应在东北黑土区实施保护性耕作，从而避免资源流失。保护性耕作的核心是免耕和少耕，因此推行保护性耕作的首要任务是研制配套的免耕播种机。目前国内设计的播种机结构尺寸小，重量轻，且大部分不配备独立的破茬机构。大量的残茬覆盖导致施肥开沟器无法切断秸秆、切开土壤进行施肥作业，机器通过性差。因此设计具有良好的切断残茬能力的施肥开沟器是免耕播种机研制的重点。本文设计了一种适用于免耕条件下的滑刀式缺口圆盘开沟器。通过对圆盘刀切断秸秆过程的受力分析，得到圆盘刀直径应不小于420mm。分析圆盘刀在工作过程中刀刃切割弧长的变化关系，得出最大切割弧长为0.1m，并以此为依据设计了圆盘缺口数量为13个。分析了滑刀式刃口的切削性能以及在切削过程中的受力情况，在圆盘刃口的设计中采用滑刀式刃口和圆弧式刃口两段组成，圆弧刃曲线方程为y=-0.1489x2+4.164x-22.552，式中x的取值范围满足13.18≤x≤19.4，单位：mm；滑刀刃曲线方程为y=4E-05x6-0.0014x5+0.0188x<...
【文章来源】：吉林大学吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：95 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 研究的目的和意义
1.2 开沟器的研究现状
1.2.1 常用开沟器的类型及特点
1.2.2 新结构开沟器的开发
1.2.3 开沟器的工作影响因素
1.3 有限元分析土壤切削问题
1.3.1 国外研究现状
1.3.2 国内研究现状
1.4 本课题来源和主要研究内容
第2章 滑刀式缺口圆盘刀的分析和设计
2.1 圆盘刀作业条件
2.2 圆盘刀直径的确定
2.3 圆盘刀刀刃工作弧长分析
2.4 滑刀式缺口圆盘刀刃口设计
2.4.1 缺口个数的确定
2.4.2 缺口形状的确定
2.4.2.1 滑刀式作用机理
2.4.2.2 滑刀式刃口受力分析
2.4.3 缺口刃口曲线设计
2.5 开沟器断面模型的建立
2.5.1 三维图形坐标变换
2.5.2 沟形横断面模型建立
2.5.3 模型用途
2.6 本章小结
第3章 滑刀式缺口圆盘刀的仿真分析
3.1 CATIA 静力分析
3.2 ANSYS 动态仿真
3.2.1 LS-DYNA 模块简介
3.2.2 有限元模型的导入
3.2.3 单元类型及材料属性
3.2.3.1 土壤单元类型及参数输入
3.2.3.2 滑刀式缺口圆盘刀类型及参数输入
3.2.4 切削土壤过程模拟
3.2.4.1 仿真模型网格划分
3.2.4.2 接触类型
3.2.5 设定初始条件并求解
3.2.5.1 设定初始条件
3.2.5.2 施加边界约束
3.2.5.3 进行求解
3.2.6 结果分析
3.2.6.1 开沟过程分析
3.2.6.2 模型三向应力
3.2.6.3 土壤三向变形量查看
3.3 本章小结
第4章 滑刀式缺口圆盘开沟器机构设计
4.1 整体布置
4.2 施肥臂设计
4.3 施肥调节库的设计
4.4 工作倾角垫片的设计
4.5 护沟刀的设计
4.6 弹簧臂设计
4.7 本章小结
第5章 滑刀式缺口圆盘开沟器试验研究
5.1 试验的目的
5.2 试验机具的改进
5.2.1 第一轮样机试验问题
5.2.2 对播种机结构的改进
5.3 试验内容
5.4 试验准备
5.4.1 试验地概况
5.4.2 土壤含水率和坚实度的测定
5.4.3 根茬含水率的测定
5.4.4 地表秸秆覆盖率的测定
5.4.5 地表秸秆覆盖量的测定
5.5 试验仪器与设备
5.5.1 试验设备
5.5.2 2BMZ-2 型免耕窄行播种机
5.6 滑刀式缺口圆盘刀参数双因素试验
5.6.1 试验方案设计
5.6.2 试验结果分析
5.7 整机性能测试
5.7.1 整机通过性
5.7.2 排种、排肥性能
5.8 本章小结
第6章 结论与展望
6.1 结论
6.2 展望
参考文献
导师及作者简介
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]滑刀式开沟器设计与试验[J]. 顾耀权,贾洪雷,郭慧,赵文罡,赵新天. 农业机械学报. 2013(02)
[2]国内现有施肥开沟器现状分析[J]. 庄伟. 吉林农业. 2012(12)
[3]保护性耕作是我县农业可持续发展的根本途径[J]. 邹杰,丛培来,倪秀梅. 吉林农业. 2010(11)
[4]基于美国保护性耕作分析的东北黑土区耕地保护[J]. 贾洪雷,马成林,李慧珍,陈忠亮. 农业机械学报. 2010(10)
[5]基于虚拟仪器的双圆盘开沟器检测技术的研究[J]. 王忠森,张伟,车刚. 农机化研究. 2009(03)
[6]东北黑土区水土流失与粮食安全[J]. 刘兴土,阎百兴. 中国水土保持. 2009(01)
[7]楔刀型免耕开沟器设计与试验[J]. 王庆杰,姚宗路,高焕文,李洪文,王晓燕. 机械工程学报. 2008(09)
[8]东北黑土区农地水土流失现状与综合治理对策[J]. 刘宝元,阎百兴,沈波,王志强,魏欣. 中国水土保持科学. 2008(01)
[9]土壤切削大变形的三维数值仿真[J]. 丁峻宏,金先龙,郭毅之,汤华,杨洪杰. 农业机械学报. 2007(04)
[10]吉林省黑土流失的成因分析及防治对策[J]. 方淑荣. 吉林农业科学. 2006(06)
博士论文
[1]免耕播种机关键部件及其参数化设计方法研究[D]. 白晓虎.沈阳农业大学 2012
[2]东北垄作免耕播种机关键部件研究与整机设计[D]. 包文育.沈阳农业大学 2009
[3]免耕播种机防堵与排种装置试验研究[D]. 廖庆喜.中国农业大学 2003
硕士论文
[1]行间播种机多功能行走轮设计与试验[D]. 王福兰.吉林大学 2012
[2]耕整联合机通用刀片应力仿真及试验[D]. 常世杰.吉林大学 2012
[3]秸秆粉碎还田机新型刀片的设计与试验[D]. 刘晓亮.吉林大学 2012
本文编号：3190995
【文章来源】：吉林大学吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：95 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 研究的目的和意义
1.2 开沟器的研究现状
1.2.1 常用开沟器的类型及特点
1.2.2 新结构开沟器的开发
1.2.3 开沟器的工作影响因素
1.3 有限元分析土壤切削问题
1.3.1 国外研究现状
1.3.2 国内研究现状
1.4 本课题来源和主要研究内容
第2章 滑刀式缺口圆盘刀的分析和设计
2.1 圆盘刀作业条件
2.2 圆盘刀直径的确定
2.3 圆盘刀刀刃工作弧长分析
2.4 滑刀式缺口圆盘刀刃口设计
2.4.1 缺口个数的确定
2.4.2 缺口形状的确定
2.4.2.1 滑刀式作用机理
2.4.2.2 滑刀式刃口受力分析
2.4.3 缺口刃口曲线设计
2.5 开沟器断面模型的建立
2.5.1 三维图形坐标变换
2.5.2 沟形横断面模型建立
2.5.3 模型用途
2.6 本章小结
第3章 滑刀式缺口圆盘刀的仿真分析
3.1 CATIA 静力分析
3.2 ANSYS 动态仿真
3.2.1 LS-DYNA 模块简介
3.2.2 有限元模型的导入
3.2.3 单元类型及材料属性
3.2.3.1 土壤单元类型及参数输入
3.2.3.2 滑刀式缺口圆盘刀类型及参数输入
3.2.4 切削土壤过程模拟
3.2.4.1 仿真模型网格划分
3.2.4.2 接触类型
3.2.5 设定初始条件并求解
3.2.5.1 设定初始条件
3.2.5.2 施加边界约束
3.2.5.3 进行求解
3.2.6 结果分析
3.2.6.1 开沟过程分析
3.2.6.2 模型三向应力
3.2.6.3 土壤三向变形量查看
3.3 本章小结
第4章 滑刀式缺口圆盘开沟器机构设计
4.1 整体布置
4.2 施肥臂设计
4.3 施肥调节库的设计
4.4 工作倾角垫片的设计
4.5 护沟刀的设计
4.6 弹簧臂设计
4.7 本章小结
第5章 滑刀式缺口圆盘开沟器试验研究
5.1 试验的目的
5.2 试验机具的改进
5.2.1 第一轮样机试验问题
5.2.2 对播种机结构的改进
5.3 试验内容
5.4 试验准备
5.4.1 试验地概况
5.4.2 土壤含水率和坚实度的测定
5.4.3 根茬含水率的测定
5.4.4 地表秸秆覆盖率的测定
5.4.5 地表秸秆覆盖量的测定
5.5 试验仪器与设备
5.5.1 试验设备
5.5.2 2BMZ-2 型免耕窄行播种机
5.6 滑刀式缺口圆盘刀参数双因素试验
5.6.1 试验方案设计
5.6.2 试验结果分析
5.7 整机性能测试
5.7.1 整机通过性
5.7.2 排种、排肥性能
5.8 本章小结
第6章 结论与展望
6.1 结论
6.2 展望
参考文献
导师及作者简介
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]滑刀式开沟器设计与试验[J]. 顾耀权,贾洪雷,郭慧,赵文罡,赵新天. 农业机械学报. 2013(02)
[2]国内现有施肥开沟器现状分析[J]. 庄伟. 吉林农业. 2012(12)
[3]保护性耕作是我县农业可持续发展的根本途径[J]. 邹杰,丛培来,倪秀梅. 吉林农业. 2010(11)
[4]基于美国保护性耕作分析的东北黑土区耕地保护[J]. 贾洪雷,马成林,李慧珍,陈忠亮. 农业机械学报. 2010(10)
[5]基于虚拟仪器的双圆盘开沟器检测技术的研究[J]. 王忠森,张伟,车刚. 农机化研究. 2009(03)
[6]东北黑土区水土流失与粮食安全[J]. 刘兴土,阎百兴. 中国水土保持. 2009(01)
[7]楔刀型免耕开沟器设计与试验[J]. 王庆杰,姚宗路,高焕文,李洪文,王晓燕. 机械工程学报. 2008(09)
[8]东北黑土区农地水土流失现状与综合治理对策[J]. 刘宝元,阎百兴,沈波,王志强,魏欣. 中国水土保持科学. 2008(01)
[9]土壤切削大变形的三维数值仿真[J]. 丁峻宏,金先龙,郭毅之,汤华,杨洪杰. 农业机械学报. 2007(04)
[10]吉林省黑土流失的成因分析及防治对策[J]. 方淑荣. 吉林农业科学. 2006(06)
博士论文
[1]免耕播种机关键部件及其参数化设计方法研究[D]. 白晓虎.沈阳农业大学 2012
[2]东北垄作免耕播种机关键部件研究与整机设计[D]. 包文育.沈阳农业大学 2009
[3]免耕播种机防堵与排种装置试验研究[D]. 廖庆喜.中国农业大学 2003
硕士论文
[1]行间播种机多功能行走轮设计与试验[D]. 王福兰.吉林大学 2012
[2]耕整联合机通用刀片应力仿真及试验[D]. 常世杰.吉林大学 2012
[3]秸秆粉碎还田机新型刀片的设计与试验[D]. 刘晓亮.吉林大学 2012
本文编号：3190995
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