灭茬刀辊仿生减阻研究

灭茬还田是保护性耕种的核心农业技术之一,是生态农业、环保农业、绿色农业的关键技术。在我国北方广大地区需要大量的灭茬还田农业机具或者含有灭茬还田工序的联合作业机具。灭茬还田作业能耗较大,为了节能降耗需要研制低能耗的灭茬部件。本文受吉林省科技发展计划项目“土壤耕整联合作业机触土部件的仿生研究”(项目编号:20050539)的资助,利用现代仿生技术对主要灭茬部件进行改型,达到节能降阻的目的。 本研究以蝼蛄为仿生对象,蝼蛄是一种具有土中觅食行为特性的典型动物,其开掘爪趾具有良好的切削功能,这对灭茬刀减阻降耗的仿生研究具有重要意义。通过体式显微镜对蝼蛄挖掘切割爪进行形貌分析,提取出表面几何参数,对蝼蛄开掘爪趾上的切割部位几何轮廓进行数据拟合,得出开掘爪趾轮廓的生物特征参数,为研制仿生灭茬刀提供仿生学信息。 对灭茬刀辊进行参数化设计,对其进行运动分析,并对整机进行参数化设计,进而装配成虚拟样机,建立灭茬机零件模型及工程图库,为设计改型奠定基础。 研制测试灭茬刀扭矩及三向分力的试验台,进行室内灭茬刀切削秸秆对比试验,对灭茬刀进行优化减阻试验研究。进行室内灭茬刀切削土壤正交试验,研究影响灭茬刀具能耗的主次因素,选出最优灭茬刀型。 通过LS-DYNA对灭茬刀灭茬作业过程进行非线性有限元分析,建立动态灭茬有限元理论分析模型,为仿生灭茬刀辊减阻设计提供可靠的分析与预测方法。 为验证灭茬刀辊性能,进行田间对比试验,对灭茬部件减阻节能方面进行深入的研究与探索。