节能减阻免耕播种机具入土工作部件的优化设计

【摘要】：机械化保护性耕作在提高土壤的抗旱保墒、减少水土流失等方面有着重要的作用,我国正在大力推广具有显著的社会、环保效益的保护性耕作技术。玉米作为我国主要的粮食作物,其根茬较大,因此对免耕播种机具的入土工作部件有较高的要求。破茬刀是保证免耕播种机具良好的田间通过性和提高防堵能力的重要工作部件之一为了提高防堵能力和达到节能减阻的目的,依据东北地区的土壤类型和耕作特点设计一种适合东北地区耕作特点的新型破茬刀。 首先,根据现有防堵形式和破茬刀种类设计了适合东北垄作的被动驱动式圆盘破茬犁刀的防堵装置。依据平面圆盘破茬犁刀入土配重和牵引力小,波纹圆盘破茬犁刀松土能力强、滑移小的特点设计新型圆盘式破茬犁刀的结构。通过对圆盘式破茬犁刀进行运动和受力的理论分析可知,圆盘式破茬梨刀的半径和入土工作部分的面积对圆盘式破茬梨刀的性能影响很大。因此设计的新型圆盘破茬犁刀的主要结构参数有圆盘刀外径R、波纹个数N和波纹长度l、圆盘刀壁厚h、圆盘振幅A。 其次,将正交试验设计与圆盘破茬梨刀的结构参数相结合设计因素水平表,设计出新型圆盘破茬犁刀的结构因素水平L25(56)正交试验。将正交试验L25(56)与三维软件CATIA参数化建模相结合,建立新型圆盘破茬犁刀实体模型并对模型进行静强度分析。对试验数据进行极差和方差分析得出：新型圆盘破茬犁刀各因素对模型最大等效应力影响的主次顺序为圆盘刀壁厚、圆盘振幅、波纹个数、波纹长度和圆盘外径,圆盘厚度对模型的等效应力影响高度显著,波纹幅值对等效应力影响显著,其余因素影响不显著。 最后,得出新型圆盘破茬犁刀的最优因素水平为圆盘外径为390mm、圆盘刀壁厚8mm、波纹个数15、波纹长度60mm、圆盘振幅8mm。由于圆盘厚度对模型的等效应力变化影响高度显著,而且不同土壤对圆盘刀厚度和重量的要求不同,建立新型圆盘破茬犁刀厚度与最大等效应力及最大等效应变的关系图,模型厚度与质量的关系图,为新型圆盘破茬犁刀的厚度和质量选择提供依据。通过田间试验结果表明：新型圆盘破茬犁刀与波纹圆盘破茬犁刀相比,新型圆盘破茬犁刀所需配重至少减少21%,牵引力至少减小30%,但新型圆盘破茬犁刀的松土宽度是平面圆盘破茬犁刀的2倍,与波纹圆盘破茬犁刀的松土宽度相差不大。验证了新型圆盘破茬犁刀设计的可行性,达到了节能减阻的目的。 【关键词】：正交 破茬刀 免耕 优化 因素水平
【学位授予单位】：长春工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：S223.2
【目录】：

• 摘要2-3
• Abstract3-7
• 第一章 绪论7-17
• 1.1 课题的研究背景及意义7-8
• 1.2 保护性耕作的发展及推广8-11
• 1.2.1 保护性耕作的定义8
• 1.2.2 国外保护性耕作的发展8-10
• 1.2.3 国内保护性耕作的发展10-11
• 1.3 免耕播种机的发展概况11-16
• 1.3.1 国外免耕播种机的发展11-13
• 1.3.2 国内免耕播种机的发展13-16
• 1.4 全文研究内容16-17
• 第二章 免耕播种机破茬方案设计与机理分析17-28
• 2.1 东北地区生产条件17-18
• 2.2 破茬装置的比较与选择18-22
• 2.2.1 免耕播种机防堵性的影响因素18-19
• 2.2.2 被动式破茬装置19-20
• 2.2.3 动力驱动式破茬装置20-21
• 2.2.4 破茬装置的选择21-22
• 2.3 圆盘式破茬犁刀的运动及受力分析22-27
• 2.3.1 圆盘式破茬犁刀的运动学分析22-25
• 2.3.2 圆盘式破茬犁刀的受力分析25-27
• 2.4 小结27-28
• 第三章 新型圆盘破茬犁刀的结构设计与静强度分析28-40
• 3.1 新型圆盘破茬犁刀的结构设计28
• 3.2 正交试验设计28-31
• 3.2.1 正交试验设计简介28-29
• 3.2.2 新型圆盘破茬犁刀结构正交表设计29-31
• 3.3 实体模型的建立31-33
• 3.4 新型圆盘破茬犁刀模型静强度分析33-39
• 3.4.1 新型圆盘破茬犁刀结构分析设置33-37
• 3.4.2 新型圆盘破茬犁刀静强度分析结果37-39
• 3.5 小结39-40
• 第四章 新型圆盘破茬犁刀结构优化与实验验证40-51
• 4.1 新型圆盘破茬犁刀结构的优化40-45
• 4.1.1 新型圆盘破茬犁刀极差分析40-42
• 4.1.2 新型圆盘破茬犁刀方差分析42-43
• 4.1.3 新型圆盘破茬犁刀的结构优化43-45
• 4.2 新型圆盘破茬犁刀的试验验证45-49
• 4.2.1 试验目的45
• 4.2.2 试验设备与试验方法45-49
• 4.2.3 试验结论49
• 4.3 小结49-51
• 第五章 结论51-53
• 5.1 研究总结51-52
• 5.2 展望52-53
• 致谢53-54
• 参考文献54-57
• 附录Ⅰ57-60
• 附录Ⅱ60-63
• 作者简介63
• 攻读硕士学位期间研究成果63-64

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