免耕播种机旋耕刀耕作性能分析与结构优化

作     者：郝志豪 郑恩来 李勋 姚昊萍 汪小旵 钱生越 李伟勋 朱敏 HAO Zhihao;ZHENG Enlai;LI Xun;YAO Haoping;WANG Xiaochan;QIAN Shengyue;LI Weixun;ZHU Min

作者机构：南京农业大学工学院南京210031 南京市农业装备推广中心南京210017 常州汉森机械股份有限公司常州213033 

基　　金：南京市现代农机装备与技术创新示范项目(NJ05) 中央高校基本科研业务费学科建设专项(XUEKEN2022017) 中央高校基本科研业务费重大专项(KYXK2021001) 江苏省农业科技自主创新资金(CX(17)1002) 

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2期

页      码：1-13页

摘      要：为预测和评估免耕播种机触土部件的作业性能,有必要建立机具-土壤耦合系统的互作模型。传统模型将散落土表的秸秆视为刚体,无法模拟真实条件下秸秆的破裂与变形,导致模型的预测精度下降。为克服上述模型不足,该研究建立一种柔性秸秆模型,构建刀具-秸秆-土壤耦合系统的离散元模型,并通过土槽试验进行模型验证。同时,为解决标准旋耕刀片的缠绕和壅堵问题,提出一种梯形直刀结构,对比分析了旋耕作业工况下标准刀和梯形直刀作用后秸秆位移、刀轴扭矩、刀具碎茬与埋茬性能。仿真结果表明,梯形直刀的碎茬和秸秆掩埋性能均优于标准刀,标准刀和梯形直刀作业后开沟截面形状分别为梯形和三角形,刀轴扭矩呈现三角形冲击峰的形式,梯形直刀的刀轴扭矩大于标准刀情形,而标准刀的碎土性能优于梯形直刀。在此基础上,以弯折角、侧面角以及刀片高度为设计变量,采用响应面法构建旋耕扭矩和碎土率的回归方程。基于NSGA-II算法对梯形直刀结构进行优化,最佳的结构参数为:弯折角150°、侧面角60°、刀片高度88 mm。田间试验结果表明,优化后刀轴的平均扭矩较优化前减少11.70%,峰值扭矩减少6.28%,碎土率从82.53%提高至89.22%。

主 题 词：农业机械 离散元 响应面 免耕播种机 触土部件 

学科分类：0828[工学-建筑类] 08[工学] 

核心收录：

D　O　I：10.11975/j.issn.1002-6819.202209196

馆 藏 号：203120958...