仿生布利冈结构农机耐磨触土部件设计与试验

作     者：张智泓 陈朝阳 赖庆辉 孙文强 谢观福 佟金 ZHANG Zhihong;CHEN Zhaoyang;LAI Qinghui;SUN Wenqiang;XIE Guanfu;TONG Jin

作者机构：昆明理工大学现代农业工程学院昆明650500 吉林大学生物与农业工程学院长春130022 吉林大学工程仿生教育部重点实验室长春130022 

基　　金：国家自然科学基金项目(52065031 51605210) 

出 版 物：《农业工程学报》 (Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering)

年 卷 期：2023年第39卷第1期

页      码：28-37页

摘      要：针对农机触土部件易磨损失效这一难题,该研究设计了一种仿生布利冈结构件,并对其磨损特性进行评价,进一步探索耐磨机理。以布利冈结构的结构单元直径、层间螺旋角度、层间重叠间距3个因素设为自变量,以磨损量为响应值,在EDEM中进行仿真磨损试验,根据自变量与响应值之间的关系,优化布利冈结构的组成参数,得到最优的组成参数为:结构单元直径1.0mm、层间螺旋角度16°、层间重叠间距0.13mm,在此参数下经仿真磨损试验得到布利冈结构件的磨损量为2.13×10^(-6)g。对光滑件、单层棱纹件、布利冈结构件的耐磨效果,进行仿真磨损对比试验,结果表明,布利冈结构件较单层棱纹件磨损量减少了90.6%,较光滑件减少了92.2%。运用离散元法(digital elevation model,DEM)与有限单元法(finite element method,FEM)联合仿真,得到样件内部形变和应变,光滑件、单层棱纹件、布利冈结构件的平均变形量分别为1.62×10^(-9)、7.97×10^(-9)和1.82×10^(-8)mm;平均等效应力为1.16×10^(-6)、6.36×10^(-6)和1.01×10^(-5)MPa。布利冈结构件内部形变和所受应力较大,这一变化有助于吸收颗粒冲击能量,减小磨损。利用光固化打印技术加工样件,利用旋转式试验机和扫描电子显微镜分析3种样件的耐磨性能,结果表明,布利冈结构件的磨损量最小为0.12 g,且标准差最小,为0.012,耐磨性能较为稳定。研究结果可为农机具触土部件的耐磨增效提供设计依据和理论基础。

主 题 词：磨损 仿生 布利冈结构 触土部件 耐磨性能 DEM-FEM 

学科分类：0831[工学-公安技术类] 1002[医学-临床医学类] 0828[工学-建筑类] 08[工学] 0818[工学-交通运输类] 0903[农学-动物生产类] 0805[工学-能源动力学] 0901[农学-植物生产类] 0714[0714] 0701[理学-数学类] 0812[工学-测绘类] 

核心收录：

D　O　I：10.11975/j.issn.1002-6819.202210108

馆 藏 号：203119319...