基于EDEM的胡萝卜拔取力的研究

胡萝卜是我国主要的蔬菜品种,而现阶段我国胡萝卜现代化收获水平较低,植物根系与土壤之间的力学作用规律是根菜类作物收获机械设计的基础,为了分析机械拔取过程中胡萝卜与土壤交互作用机理,为拔取式胡萝卜联合收获机械的研制提供支持。本文采用自主研制的数控式蔬菜拔取力测量试验台,对收获期典型品种胡萝卜进行实地拔取试验,基于离散元仿真软件建立胡萝卜拔取过程的土壤-胡萝卜模型,并利用专业函数绘图分析软件Origin Pro 2015统计试验数据进行回归分析,研究预测胡萝卜几何特性（胡萝卜表面积、体积）;胡萝卜拔取方式（拔取速度、拔取力倾斜角度）;土壤物理特性参数（土壤含水率、硬度及容重）在拔取过程中与胡萝卜拔取力及拔取动态过程之间的关系。分析在拔取过程中胡萝卜对土壤的扰动作用,讨论机械拔取过程中主要工作参数对胡萝卜机械拔取力的影响。最终结果如下:1)胡萝卜表面积、体积越大,拔取力越大。拔取胡萝卜时的拔取速度、拔取力倾斜角度越大,拔取力越大。其中当拔取力沿胡萝卜生长方向时,拔取力最小,拔取力倾斜角度在6°以上时,拔取力随拔取倾斜角度的增大快速上升。2)土壤含水率在20%30%之间时,随着土壤含水率的提高、土壤硬度的降低和土壤容重的降低,胡萝卜的机械拔取力值会降低,但土壤对胡萝卜的拔取阻碍时间延长。3)胡萝卜机械拔取力最大值出现在拔取过程初期,胡萝卜机械拔取对周围土壤的扰动区域呈上大下小的倒圆锥形,拔取过程中的扰动区域越大,拔取胡萝卜所需要的拔取力越大。本课题通过研究收获胡萝卜时的拔取力学特性,并使用离散元仿真软件EDEM辅以仿真验证实地试验结果,为拔取式胡萝卜收获装置的机具结构及工作参数提供理论支持。