后掠式弧形深松铲柄的结构优化研究

深松机作为我国北方地区的主要农业作业机具,对其主要部件深松铲柄的合理设计和深入研究极为重要,这样可以为在东北地区实施土地保护性耕作打下坚实的基础。保护性耕作技术是在人们对生态环境意识的加强和世界各国面临的生态环境恶化等现实压力的情况下应运而生的,而深松作为保护性耕作四项技术(免耕播种技术、杂草与病虫害控制和防治技术、秸秆残茬地表覆盖技术、深松技术)之一愈来愈受到重视。研制开发新型多功能深松机和深松部件,并逐步得到应用,不仅可以改善耕层土壤结构,活化犁底层,还可以提高土壤蓄水保墒与作物抗旱、抗倒伏能力,减少环境污染,从而实现农业的可持续发展。 本文阐述了国内外深松铲的研究现状、铲柄类型、松土原理及深松铲目前所存在的问题,设计了后掠式弧形深松铲,进行了土槽和田间试验,并利用ANSYS有限元分析软件对所设计的铲柄受力情况进行了分析。本文对国家标准深松铲柄设计理论进一步完善,提出弧形深松铲柄设计理念。国家标准深松铲柄是后掠角α=0的弧形铲。当后掠角α>0时,深松铲圆弧部分可以起到压土和起土作用,从而达到省力和更好的深松效果。设计了七个不同后掠角α的深松铲,通过试验室内土槽试验测得铲柄在牵引力的作用下所受到的水平阻力和垂直阻力,再与田间试验所测得各种受力参数进行对比,从而得出一个最优的铲柄。最后对深松铲进行Ansys有限元分析,这样就能更直观的观察到深松铲柄在进行作业时的工作情况及各部分的受力情况。设计后掠式弧形深松铲柄的最终目的是节省作业阻力,提高深松效果以及生产效率。 本文的研究结论主要由以下几个方面： 1.提出弧形深松铲柄设计理念,说明了后掠式弧形深松铲的设计合理性。 2.设计了七个不同后掠角的深松铲,进行了土槽试验,结果证明后掠角在30°≤α≤60°时深松阻力最小。 3.进行了田间试验,对测得的数据进行分析后,得出后掠式弧形深松铲柄在后掠角α=50°时深松阻力最小,这与试验室内土槽试验所测得的结果基本吻合,因此得出最优形状深松铲柄。 4.利用ANSYS有限元分析软件对后掠角α=50°的铲柄进行有限元分析,与土槽试验和田间试验所测得的水平和垂直阻力相一致的情况下,得到深松铲受力情况,证实了后掠角α=50°的铲柄是结构合理的。