基于SPH法的水田筑埂机取土弯刀旋切性能优化研究

发布时间：2024-03-14 23:27

　　为满足水田筑埂机集土需求,提高其旋切集土效率,基于标准旋耕刀具IT245,建立单个取土弯刀与土壤相互作用的光滑粒子流体动力学(SPH)模型,研究了取土弯刀结构参数对旋切性能的影响。首先研究取土弯刀切土过程,然后分析了刀具弯折角、弯折半径、滑切角、正切面端面高、工作幅宽、刀刃线长等参数对集土效果与工作效率的影响,研究结果表明当弯刀结构参数为127°-60 mm-20°-60 mm-60 mm-15 mm(弯折角—弯折半径—滑切角—正切面端面高—工作幅宽—刀刃线长)时,在满足集土要求的基础上,弯刀旋切工作效率提高至84.91%,相较于优化前提高20.9%,筑埂机取土弯刀性能得到了显著提高。

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【部分图文】：

图2取土弯刀—土壤SPH动力学模型

取土弯刀采用四面体网格单元划分,其单元数为952,土壤模型SPH粒子数为383173。依据实际工况要求设置取土弯刀绕轴心转速ω为31.4rad/s,水平方向前进速度v为0.55m/s,取土弯刀最大如土深度为120mm。对土壤模型底面添加全约束,土壤侧面添加对称约束(SPH....

图3取土弯刀运动受力分析

取土弯刀与土壤接触过程中,任意时刻土壤对取土弯刀的作用力均可分解为水平方向力Fx,垂直方向力Fy及刀轴方向力Fz,如图3所示。其中Fx与Fy的合力综合反映了切削土壤的切削力,Fz反映了轴向抛土力。在取土弯刀—土壤动力学模型的基础上,对取土弯刀与土壤的相互作用进行计算,Fx、Fy....

图4取土弯刀受力随刀轴转动角度变化曲线

在取土弯刀—土壤动力学模型的基础上,对取土弯刀与土壤的相互作用进行计算,Fx、Fy及Fz随取土弯刀刀轴转动角度变化的曲线如图4(a)所示。由图4(a)可知,在取土弯刀刚入土时,取土弯刀与土壤接触面积逐渐增加,两者之间的摩擦力逐渐增大,Fy的值逐渐增加。取土弯刀入土时已经有一个为....

图5有用功利用率及Z向力随弯折角变化的曲线

合理的选择弯折角β可有效提高取土弯刀的工作性能,本文对弯折角在取值范围121°～131°内,以具体取值分别为121°、123°、125°、127°、129°、131°时的有用功利用率η及Z向力Fz进行了计算,其结果如图5所示。从图5中可以看出,当弯折角从121°逐渐增加到131°....

本文编号：3928207