船式拖拉机折面叶轮驱动性能分析
发布时间：2021-03-24 22:12
轮叶作为船式拖拉机驱动轮的重要组成部分,其结构参数对船式拖拉机的驱动性能具有很大影响。为了进一步减小轮叶与土壤接触过程的滚动阻力,提高其驱动性能,本文在课题组前期研究的HH709S型船式拖拉机直轮叶优化结构的基础上,结合光滑粒子流体动力学法（SPH）对单折面轮叶的结构参数和折面轮叶单元组的相对位置对驱动性能的影响进行了分析。具体研究工作如下:1.本文通过试验测得武汉某地区水田密度、含水率、内摩擦角和内聚力和屈服强度等参数,结合光滑粒子流体动力学法（SPH）的仿真分析,为构建单折面轮叶及整个折面叶轮与土壤耦合作用的动力学模型奠定了基础。2.结合SPH法,在课题组前期研究的HH709S型船式拖拉机直轮叶优化结构的基础上,构建了单折面轮叶-土壤光滑粒子流体动力模型,通过数值计算,研究单折面轮叶与土壤的作用机理,得到了单折面轮叶入土深度的范围,再分析折面轮叶驱动面倾角、折角处半径、非驱动面倾角对驱动性能的影响,得到了驱动性能最佳的折面轮叶结构。并通过搭建土槽实验平台证实了单折面轮叶-土壤光滑粒子流体动力模型的可靠性。3.在优化所得的单折面轮叶结构的基础上,构建了驱动轮折面叶轮-土壤光滑粒子流体...
【文章来源】：湖北工业大学湖北省
【文章页数】：71 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
轮式拖拉机水田耕作图
湖北工业大学硕士学位论文2履带式拖拉机虽然具备接地比压低、牵引效率大的优点，但在水田作业耕作时，其缺点也比较突出，如图1.2所示，具体如下：（1）作业效率低。履带式拖拉机在水田耕作时，驱动时的工作原理与轮式拖拉机类似，主要是通过履带与田间的硬底层土壤摩擦产生运动。即使履带接地比压低，但在深泥脚水田工作时，土壤抗剪强度达不到要求，导致水田泥脚深度不断增大，损失了部分功率，降低了作业效率。（2）换场不方便。履带式拖拉机质量较大，田间工作时行驶速度比较缓慢，由于履带自身的特点，使其转向不够灵活，且在需要更换工作地点时十分不便。图1.2履带式拖拉机水田耕作图为了解决轮式、履带式拖拉机在水田耕作时的存在的缺陷，船式拖拉机被成功的研制了出来，它是对传统拖拉机进行的改进，采用浮滑式工作原理，通过船体和驱动轮来承担支撑和驱动功能，这很好的解决了这一难题。如图1.3所示，相比于轮式、履带拖拉机，船式拖拉机具有以下优点：（1）沉陷量校船式拖拉机接地面积很大，但接地比压却很小，因此船体支撑了船式拖拉机大部分重量，采用“浮滑式”工作原理，借助船体的支撑和驱动轮的推动力能轻松行走在深泥脚田和沼泽地，使其沉陷量校（2）工作效率高。船式拖拉机耕作时，船底直接与水田表层接触，通过浮滑的工作原理，从而避免了水田的泥脚深度增大，因此适用于各种不同泥脚深度的水田。其在水田耕作时，驱动效率比轮式拖拉机高2.5~3倍[5-6]。（3）可扩展性高。船式拖拉机通过悬挂不同的农具，不仅能够实现耙地，还具有翻耕、旋耕的作用。除此之外，也可以配置轮胎，实现陆地运输，进一步扩展了船式拖拉机的使用范围。（4）防过度深耕伤田。船式拖拉机可采用双排轮叶布置，增加了轮叶与土壤的触泥面积，使驱动
湖北工业大学硕士学位论文3图1.3船式拖拉机水田耕作图然而，船式拖拉机也存在各种各样的问题，例如在田间作业时，船体很容易产生跑偏现象，这严重影响其驱动性能，除此以外，滚动阻力比较大，因此对减少船式拖拉机的滚动阻力的研究具有重要的意义。1.2国内外研究现状1.2.1船式拖拉机研究现状船式拖拉机是对传统拖拉机进行改进的一种农用机械装备,采用浮滑式工作原理，使“副和“沉”结合起来，从而大大减少了行驶阻力，因此在水田作业时，船式拖拉机比传统拖拉机沉陷量更孝效率更高[7]。但由于船式拖拉机驱动轮所受到的滚动阻力比较大以及功率损失比较严重，导致其作业效率不是很高，仅为30%-40%。为了进一步提高船式拖拉机的作业性能，因此早期很多国外学者对船式拖拉机以及土壤的性能进行了研究。Thai.N.C[8]主要对船体的结构进行了深入的研究，通过将浅水波理论引入到船体中分析，最终设计出了减阻效果较好的船体结构。Karamzin和Klemeshev[9]从土壤物理性能进行研究，通过电阻传感器实验，最终测得了机械与土壤以及土壤内部接触面的变应力和静应力。Salokhe[10]主要对驱动轮轮叶进行研究，通过对轮叶进行受力分析，再利用力传感器测得了驱动轮所受到力的大小，并加以数值分析，最终发现了驱动轮轮叶的受力与土壤、滑转率和入土深度之间有很大的关系。美国、英国、日本、吉林等研究机构主要对驱动轮进行了研究，通过探索高花轮的驱动原理，最终发现了并得出了轮胎的驱动性能与土壤的变形量、土壤的坚实度、滑转率等之间的关系[11-15]。瑞典、洛阳、湖南等学者通过对履带车进行研究，通过建立履带车辆行走驱动动力学模型，研究并分析出了履带与地面之间的动力学关系[16-20]。
【参考文献】：
期刊论文
[1]船式拖拉机船壳减阻综合分析[J]. 杨晖,陈源,刘明勇. 中国农机化学报. 2019(06)
[2]基于SPH算法的果园开沟刀具土壤切削过程仿真及试验[J]. 孙红. 中国农机化学报. 2019(03)
[3]基于SPH法的船式拖拉机叶轮单轮叶驱动性能研究[J]. 张超,孙勇,周明刚,江昱. 农机化研究. 2019(09)
[4]船式拖拉机凸包非光滑表面船壳减阻性能研究[J]. 周明刚,王高波,刘明勇,陈源. 农机化研究. 2018(02)
[5]基于灵敏度分析的船式拖拉机机架结构优化设计[J]. 周明刚,张露,陈源,刘明勇,黄云朋. 农业工程学报. 2016(12)
[6]基于SPH无网格法的精密播种圆盘覆土器仿真研究[J]. 宋鲁鹏,杨先海,李倩. 中国农机化学报. 2016(02)
[7]防汛抢险螺旋桩SPH-FEM耦合仿真对比分析[J]. 庞洪臣,王玉兴,唐艳芹,籍芳. 中国农机化学报. 2015(04)
[8]基于光滑流体动力学的土壤切削仿真研究[J]. 朱留宪,杨玲,杨明金,朱超. 中国农机化学报. 2014(04)
[9]双轴立式螺旋开沟器切削土壤数值模拟[J]. 周波,樊啟洲,陈宝龙,王振. 湖北农业科学. 2013(08)
[10]水田机械化耕整地技术[J]. 郭德荣. 农机使用与维修. 2012(03)
硕士论文
[1]微耕机宽型水田轮作业过程的仿真试验研究[D]. 杨红艳.广西大学 2015
[2]船式拖拉机行走机构对牵引性能影响的研究[D]. 龙俞文.江西农业大学 2013
[3]南方丘陵山地水稻机械化生产技术模式研究[D]. 陈聪.中国农业科学院 2012
本文编号：3098485
【文章来源】：湖北工业大学湖北省
【文章页数】：71 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
轮式拖拉机水田耕作图
湖北工业大学硕士学位论文2履带式拖拉机虽然具备接地比压低、牵引效率大的优点，但在水田作业耕作时，其缺点也比较突出，如图1.2所示，具体如下：（1）作业效率低。履带式拖拉机在水田耕作时，驱动时的工作原理与轮式拖拉机类似，主要是通过履带与田间的硬底层土壤摩擦产生运动。即使履带接地比压低，但在深泥脚水田工作时，土壤抗剪强度达不到要求，导致水田泥脚深度不断增大，损失了部分功率，降低了作业效率。（2）换场不方便。履带式拖拉机质量较大，田间工作时行驶速度比较缓慢，由于履带自身的特点，使其转向不够灵活，且在需要更换工作地点时十分不便。图1.2履带式拖拉机水田耕作图为了解决轮式、履带式拖拉机在水田耕作时的存在的缺陷，船式拖拉机被成功的研制了出来，它是对传统拖拉机进行的改进，采用浮滑式工作原理，通过船体和驱动轮来承担支撑和驱动功能，这很好的解决了这一难题。如图1.3所示，相比于轮式、履带拖拉机，船式拖拉机具有以下优点：（1）沉陷量校船式拖拉机接地面积很大，但接地比压却很小，因此船体支撑了船式拖拉机大部分重量，采用“浮滑式”工作原理，借助船体的支撑和驱动轮的推动力能轻松行走在深泥脚田和沼泽地，使其沉陷量校（2）工作效率高。船式拖拉机耕作时，船底直接与水田表层接触，通过浮滑的工作原理，从而避免了水田的泥脚深度增大，因此适用于各种不同泥脚深度的水田。其在水田耕作时，驱动效率比轮式拖拉机高2.5~3倍[5-6]。（3）可扩展性高。船式拖拉机通过悬挂不同的农具，不仅能够实现耙地，还具有翻耕、旋耕的作用。除此之外，也可以配置轮胎，实现陆地运输，进一步扩展了船式拖拉机的使用范围。（4）防过度深耕伤田。船式拖拉机可采用双排轮叶布置，增加了轮叶与土壤的触泥面积，使驱动
湖北工业大学硕士学位论文3图1.3船式拖拉机水田耕作图然而，船式拖拉机也存在各种各样的问题，例如在田间作业时，船体很容易产生跑偏现象，这严重影响其驱动性能，除此以外，滚动阻力比较大，因此对减少船式拖拉机的滚动阻力的研究具有重要的意义。1.2国内外研究现状1.2.1船式拖拉机研究现状船式拖拉机是对传统拖拉机进行改进的一种农用机械装备,采用浮滑式工作原理，使“副和“沉”结合起来，从而大大减少了行驶阻力，因此在水田作业时，船式拖拉机比传统拖拉机沉陷量更孝效率更高[7]。但由于船式拖拉机驱动轮所受到的滚动阻力比较大以及功率损失比较严重，导致其作业效率不是很高，仅为30%-40%。为了进一步提高船式拖拉机的作业性能，因此早期很多国外学者对船式拖拉机以及土壤的性能进行了研究。Thai.N.C[8]主要对船体的结构进行了深入的研究，通过将浅水波理论引入到船体中分析，最终设计出了减阻效果较好的船体结构。Karamzin和Klemeshev[9]从土壤物理性能进行研究，通过电阻传感器实验，最终测得了机械与土壤以及土壤内部接触面的变应力和静应力。Salokhe[10]主要对驱动轮轮叶进行研究，通过对轮叶进行受力分析，再利用力传感器测得了驱动轮所受到力的大小，并加以数值分析，最终发现了驱动轮轮叶的受力与土壤、滑转率和入土深度之间有很大的关系。美国、英国、日本、吉林等研究机构主要对驱动轮进行了研究，通过探索高花轮的驱动原理，最终发现了并得出了轮胎的驱动性能与土壤的变形量、土壤的坚实度、滑转率等之间的关系[11-15]。瑞典、洛阳、湖南等学者通过对履带车进行研究，通过建立履带车辆行走驱动动力学模型，研究并分析出了履带与地面之间的动力学关系[16-20]。
【参考文献】：
期刊论文
[1]船式拖拉机船壳减阻综合分析[J]. 杨晖,陈源,刘明勇. 中国农机化学报. 2019(06)
[2]基于SPH算法的果园开沟刀具土壤切削过程仿真及试验[J]. 孙红. 中国农机化学报. 2019(03)
[3]基于SPH法的船式拖拉机叶轮单轮叶驱动性能研究[J]. 张超,孙勇,周明刚,江昱. 农机化研究. 2019(09)
[4]船式拖拉机凸包非光滑表面船壳减阻性能研究[J]. 周明刚,王高波,刘明勇,陈源. 农机化研究. 2018(02)
[5]基于灵敏度分析的船式拖拉机机架结构优化设计[J]. 周明刚,张露,陈源,刘明勇,黄云朋. 农业工程学报. 2016(12)
[6]基于SPH无网格法的精密播种圆盘覆土器仿真研究[J]. 宋鲁鹏,杨先海,李倩. 中国农机化学报. 2016(02)
[7]防汛抢险螺旋桩SPH-FEM耦合仿真对比分析[J]. 庞洪臣,王玉兴,唐艳芹,籍芳. 中国农机化学报. 2015(04)
[8]基于光滑流体动力学的土壤切削仿真研究[J]. 朱留宪,杨玲,杨明金,朱超. 中国农机化学报. 2014(04)
[9]双轴立式螺旋开沟器切削土壤数值模拟[J]. 周波,樊啟洲,陈宝龙,王振. 湖北农业科学. 2013(08)
[10]水田机械化耕整地技术[J]. 郭德荣. 农机使用与维修. 2012(03)
硕士论文
[1]微耕机宽型水田轮作业过程的仿真试验研究[D]. 杨红艳.广西大学 2015
[2]船式拖拉机行走机构对牵引性能影响的研究[D]. 龙俞文.江西农业大学 2013
[3]南方丘陵山地水稻机械化生产技术模式研究[D]. 陈聪.中国农业科学院 2012
本文编号：3098485
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