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《西北农林科技大学》 2015年
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被动式圆盘刀试验台研制及性能试验研究

程阳  
【摘要】:破茬圆盘刀是保护性耕作机械常用的重要工作部件,主要用于破茬防堵和开沟作业。目前对圆盘刀的研究主要集中在驱动式圆盘刀的工作机理和试验分析上,而对被动式圆盘刀、特别是对不同类型圆盘刀不同工作参数下的作业性能影响研究相对较少,多采用经验设计和大量田间试验来确定破茬圆盘刀的类型、偏角和倾角等设计参数,无法获得精确的设计参数。本文研制了一种作业参数精确可调的被动式圆盘刀试验台装置,并在土槽上对不同类型圆盘刀被动式作业条件下作业参数对作业性能的影响进行了试验研究,旨在确定影响被动式圆盘刀作业性能的因素及最佳的工作参数,为采用圆盘刀作为工作部件的产品设计提供依据。本文主要完成的工作及结论如下:1、为满足不同的试验目的要求,设计了一种被动式圆盘刀试验台装置。该试验台由机架、限深轮、倾角调节机构、偏角调节机构及圆盘刀等部件组成,可同时实现圆盘刀工作偏角和倾角的精确调节,其中倾角调节范围为-10°~10°,精度为1°;偏角调节范围为-20°~20°,精度为2.5°。2、运用Pro/E软件对试验台各部件进行三维造型及虚拟装配,检验了产品的可装配性。对受力部件圆盘刀进行了理想情况下的受力分析,得出其水平和竖直方向受力分别为2408N和1098N。根据受力分析结果对异形架以及机架进行有限元静力分析,得到异形架和机架最大变形量分别为1.57mm、0.67mm,最大等效应力分别为680.7kPa、108MPa,均小于设计材料许用应力。3、完成试验台加工之后,基于圆盘刀试验台在土槽上进行了普通圆盘刀、缺口圆盘刀和波纹圆盘刀作业性能的正交试验研究。试验结果表明:各因素对破茬率和工作阻力影响的主次顺序依次为:圆盘刀类型、倾角、前进速度、偏角;被动式圆盘刀在给定因素水平上的最优组合是:波纹型圆盘刀,前进速度为5km/h,偏角为5?,倾角为2?。4、对三组不同圆盘刀正交试验结果进行理论分析,得到以下结论:(1)缺口圆盘刀以砍切为主,平面圆盘刀、波纹圆盘刀以滑切为主,而波纹圆盘刀的滑切作用优于平面圆盘刀。(2)在平面圆盘刀条件下,秸秆与地表最容易发生相对滑移;缺口圆盘刀下秸秆最不容易发生相对滑移。(3)被动式缺口圆盘刀破茬率较低,原因在于对缺口圆盘破茬性能起主要作用的是圆盘边缘而非其缺口。(4)涡轮圆盘的开沟碎土效果最好,缺口圆盘最差。5、被动式条件下,波纹圆盘与涡轮圆盘均拥有较好的作业效果,地表秸秆较多时,可以选择涡轮圆盘;当土壤较硬,需要优先保证破土时,可以选择波纹圆盘。本论文为研究被动式圆盘刀的作业性能,设计了一种多参数可调试验装置,该设计可为其他农业机具的研究,如锄、铲、犁等,提供设计参考;被动式圆盘刀的试验研究结果对圆盘刀的进一步研究及应用,具有一定的参考价值。
【学位授予单位】:西北农林科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:S220

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