园林植物苗移栽机锹片装置设计与试验
发布时间：2022-01-07 09:43
锹片是植物苗移栽机的重要零部件之一,其自身的厚度、大小和不同区域的分布情况都会对植物苗移栽机的使用和消耗造成一定的影响。锹片在使用过程中需要承担对土壤进行切割的阻碍力,其质量将影响着对土壤进行切割的能量消耗。为此,从植物苗移栽机的工作性能和特点出发,对锹片的受力情况进行分析,并根据实际需求进行力学模型重建。土壤中含有一种具有优越挖掘才能的动物布甲,根据布甲的外形条件,模仿生产出了一种表面不同于以往的非光滑的仿生锹片。根据物理模拟软件,将传统的锹片与仿生锹片进行各项值指标记录和分析。根据实验可以得出锹片切割最适宜的角度为83°,而在一样的土壤环境和锹片组织当中,仿生锹片能达到最佳切割效果的参数分别是外部凸起直径15mm、凸起的中心距为29mm及凸起的高度为5mm。对于实验得到的仿生锹片按照最好的参数指标调整,安装在植移栽机上,并与传统锹片的切割效果进行对比研究,结果表明:仿生锹片比传统锹片能降低12%的阻力,且有效改善移栽机在使用过程中由于对地面的切割阻碍力而导致的能源消耗严重的情况。
【文章来源】：农机化研究. 2020,42(12)北大核心
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
锹片架构以及参数示意图
在SolidWorks中构建弧形锹片与土壤三维模型,如图2所示。锹片组织采取四瓣式,即锹片围角的半角β=45°,锹片的厚度为0.8mm,采用 ANSYS15.0导进已经完成的三维模型中。单元类别主要采用Thin shell163单元,锹片原料采用具有弹性的材料Elastic模型,锹片原料为钢质材料。仿真过程中的材料参数值按照顺序填入:密度为7.85×103kg/m3,弹性模量为2.1×1011Pa,泊松比为0.3。表1 土壤模型参数Table 1 Soil model parameters 土壤密度/kg·m-3 土粒相对密度 水密度/kg·m-3 含水率/% 体积模量/Pa 剪切模量/Pa 内聚力/Pa 内摩擦角/(°) 2092 2.70 1.0×103 9.9 3.5×107 2.0×107 2.2×104 0.438
进行网格划分的过程中,土壤通常采取的是六面体网格的制作手法,手动掌控线条单元的数量。锹片采取的是四面体网格制作方法,手动布置单元体的大小,网格分布后的模型具体如图3所示。为了获取更加精确的仿真成果,将土壤的单元进行加固,使其可以在进行切割时不会进行来回蹿动,将设立的土壤单元底部面积自由度进行管束。为使土壤模型能够达成无限大地面的程度,针对土壤模型周围采用无反射边界条件的管束。在LS-DYNA中建立锹片和土壤间为面积触碰的侵蚀研究,即ESTS- Eroding 种类,这一个接触的种类是当单元发生失灵过程时所需要采用的接触。
【参考文献】：
期刊论文
[1]油菜毯状苗移栽机栽植过程动力学模型及参数优化[J]. 蒋兰,吴崇友,汤庆,张敏,王刚. 农业工程学报. 2018(21)
[2]电动小苗移栽机的研究设计及应用[J]. 胡福生,周增产,卜云龙,李秀刚,姚涛,兰立波. 农业工程技术. 2018(22)
[3]基于钵苗运动动力学模型的鸭嘴式移栽机结构优化[J]. 金鑫,姬江涛,刘卫想,何亚凯,杜新武. 农业工程学报. 2018(09)
[4]凸轮取苗机构夹苗工作过程分析与试验研究[J]. 唐海洋,李树峰,曹卫彬,赵宏政,马锐. 农机化研究. 2018(08)
[5]移栽机取苗机构行星轮系设计与动力学研究[J]. 赵宏政,曹卫彬,唐海洋,杨萌,王崧浩. 农机化研究. 2017(03)
[6]偏心-椭圆齿轮行星轮系栽植装置动力学优化与试验[J]. 王英,夏旭东,何小晶,赵雄,陈建能. 农业机械学报. 2017(01)
[7]基于ADAMS的移栽机栽植机构动力学探讨[J]. 张明,刘敏,扈明璐,李官平,王芳莉. 农机化研究. 2015(10)
[8]苗盘钵苗自动识别及控制装置的设计与试验[J]. 吴俭敏,张小超,金鑫,刘忠军,朱立成,孙星,邹卓然,刘邦司. 农业工程学报. 2015(01)
[9]基于ADAMS的移栽机关键机构设计与运动仿真分析[J]. 李松坡,余泳昌,陈新昌,李长辉,屈哲. 农机化研究. 2015(01)
本文编号：3574310
【文章来源】：农机化研究. 2020,42(12)北大核心
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
锹片架构以及参数示意图
在SolidWorks中构建弧形锹片与土壤三维模型,如图2所示。锹片组织采取四瓣式,即锹片围角的半角β=45°,锹片的厚度为0.8mm,采用 ANSYS15.0导进已经完成的三维模型中。单元类别主要采用Thin shell163单元,锹片原料采用具有弹性的材料Elastic模型,锹片原料为钢质材料。仿真过程中的材料参数值按照顺序填入:密度为7.85×103kg/m3,弹性模量为2.1×1011Pa,泊松比为0.3。表1 土壤模型参数Table 1 Soil model parameters 土壤密度/kg·m-3 土粒相对密度 水密度/kg·m-3 含水率/% 体积模量/Pa 剪切模量/Pa 内聚力/Pa 内摩擦角/(°) 2092 2.70 1.0×103 9.9 3.5×107 2.0×107 2.2×104 0.438
进行网格划分的过程中,土壤通常采取的是六面体网格的制作手法,手动掌控线条单元的数量。锹片采取的是四面体网格制作方法,手动布置单元体的大小,网格分布后的模型具体如图3所示。为了获取更加精确的仿真成果,将土壤的单元进行加固,使其可以在进行切割时不会进行来回蹿动,将设立的土壤单元底部面积自由度进行管束。为使土壤模型能够达成无限大地面的程度,针对土壤模型周围采用无反射边界条件的管束。在LS-DYNA中建立锹片和土壤间为面积触碰的侵蚀研究,即ESTS- Eroding 种类,这一个接触的种类是当单元发生失灵过程时所需要采用的接触。
【参考文献】：
期刊论文
[1]油菜毯状苗移栽机栽植过程动力学模型及参数优化[J]. 蒋兰,吴崇友,汤庆,张敏,王刚. 农业工程学报. 2018(21)
[2]电动小苗移栽机的研究设计及应用[J]. 胡福生,周增产,卜云龙,李秀刚,姚涛,兰立波. 农业工程技术. 2018(22)
[3]基于钵苗运动动力学模型的鸭嘴式移栽机结构优化[J]. 金鑫,姬江涛,刘卫想,何亚凯,杜新武. 农业工程学报. 2018(09)
[4]凸轮取苗机构夹苗工作过程分析与试验研究[J]. 唐海洋,李树峰,曹卫彬,赵宏政,马锐. 农机化研究. 2018(08)
[5]移栽机取苗机构行星轮系设计与动力学研究[J]. 赵宏政,曹卫彬,唐海洋,杨萌,王崧浩. 农机化研究. 2017(03)
[6]偏心-椭圆齿轮行星轮系栽植装置动力学优化与试验[J]. 王英,夏旭东,何小晶,赵雄,陈建能. 农业机械学报. 2017(01)
[7]基于ADAMS的移栽机栽植机构动力学探讨[J]. 张明,刘敏,扈明璐,李官平,王芳莉. 农机化研究. 2015(10)
[8]苗盘钵苗自动识别及控制装置的设计与试验[J]. 吴俭敏,张小超,金鑫,刘忠军,朱立成,孙星,邹卓然,刘邦司. 农业工程学报. 2015(01)
[9]基于ADAMS的移栽机关键机构设计与运动仿真分析[J]. 李松坡,余泳昌,陈新昌,李长辉,屈哲. 农机化研究. 2015(01)
本文编号：3574310
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