深松铲减阻技术研究

深松作业是一项重要保护性耕作措施。现有的深松机具大多具有工作阻力大、耗能多等不足，并且在一定程度上影响了深松技术的应用。因此，在保证深松作业质量的前提下减少深松铲的工作阻力、节约能源消耗已成为一项重要的研究课题。本文以降低深松铲的工作阻力为研究重点，首先从工程仿生学的角度出发，分别设计制作了复合形态深松铲和仿生钩形深松铲，并且以JB/T9788-1999标准的圆弧形型深松铲作为比较对象，针对深松铲在耕深分别为0.30、0.35和0.40m时，作业速度分别为4.0、4.5和5.0km/h条件下的工作阻力进行了研究。通过对深松铲与土壤相互作用的受力分析，建立了深松铲工作阻力的力学模型，并对深松铲与土壤接触过程进行了动态有限元模拟。利用力学模型和有限元法分别预测了深松铲的工作阻力，并通过八角环传感器测力系统，在实验室土槽内对不同耕深和前进速度下深松铲的工作阻力进行了测试，分析结果表明所设计的两种新型深松铲都具有明显的减阻效果，并且复合形态深松铲的减阻效果更好。同时，研究结果表明利用有限元法预测深松铲工作阻力具有可行性。在上述研究的基础上，设计并制作了研究深松铲的振动对工作阻力影响规律的试验台，进行了深松铲振动减阻效果的研究。通过对试验台振动机构的分析，研究了试验台工作时深松铲的运动方式。结合对试验台工作时深松铲运动方式的分析，利用有限元法，以减阻效果最佳的复合形态深松铲作为研究对象，研究了深松铲的振动角度、振动频率和振幅对其工作阻力的影响规律。结果表明，在试验范围内，深松铲工作阻力随振动角度的增加呈先减小后增大的趋势，随振动频率和振幅增加呈逐渐减小的趋势，当振动频率和振幅增加到一定程度时，工作阻力的减小程度并不明显。 上述的研究工作为新型深松铲的设计及研究提供了一定的理论依据，也为振动深松机技术的发展提供了一定的研究基础，并丰富了深松减阻技术。