發(fā)布時間：2021-01-08 15:16

　　長期不合理的耕作方式以及大型農(nóng)機(jī)的使用,導(dǎo)致土壤形成了堅硬的犁底層。深松能夠打破犁底層,有效的改善土壤質(zhì)量。然而,目前深松機(jī)的發(fā)展受到了一系列阻礙。本文針對目前深松機(jī)普遍存在的耕作阻力大、能耗大等問題,基于受迫振動減阻原理設(shè)計受迫振動深松機(jī)。通過建立―土壤-深松鏟‖受力模型,對土壤、深松鏟進(jìn)行受力分析,并利用MATLAB-Simulink仿真振動參數(shù)（振頻、振幅）對阻力影響,利用三維建模軟件Solidworks對受迫振動深松機(jī)進(jìn)行設(shè)計建模,利用有限元軟件ANSYS對偏心軸進(jìn)行靜力學(xué)與模態(tài)分析,并通過LS-DYNA模擬土壤切削過程,通過加工樣機(jī)進(jìn)行田間試驗,對深松效果進(jìn)行分析。主要研究結(jié)果如下:（1）通過建立―土壤-深松鏟‖受力模型,對土壤、深松鏟進(jìn)行受力分析,建立了數(shù)學(xué)模型和MATLAB-Simulink仿真模型,探究振動參數(shù)與阻力間的關(guān)系,仿真結(jié)果表明振動切削有利于減小切削阻力,同時振動頻率高、振幅大對減阻有利;（2）基于受迫振動減阻機(jī)理設(shè)計受迫振動深松機(jī),并利用Solidworks進(jìn)行整機(jī)三維建模;對關(guān)鍵機(jī)構(gòu)（深松機(jī)構(gòu)和偏心機(jī)構(gòu)）進(jìn)行設(shè)計與校核,確保滿足設(shè)計要求;通過ANSYS仿真... 

【文章來源】：石河子大學(xué)新疆維吾爾自治區(qū) 211工程院校

【文章頁數(shù)】：65 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

犁底層土壤斷面

1.1 研究背景土壤是人類生活和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)賴以生存的基礎(chǔ)。隨著工業(yè)化進(jìn)程的推進(jìn)，出現(xiàn)了耕地面積減少、土地質(zhì)量變差等一系列問題。目前，城市化使得耕地面積不可能再增加，因此，提高土壤質(zhì)量成為亟待解決的問題。新疆面積占據(jù)國土面積的 1/6，人均耕種面積達(dá) 3.1 畝，位列全國首位，解決土壤質(zhì)量問題新疆首當(dāng)其沖[1]。自從上世紀(jì) 80 年代，我國西北地區(qū)耕作方式主要是翻耕、旋耕以及免耕等，長期的淺層耕作導(dǎo)致土壤耕層變薄，農(nóng)藥、化肥等使用加劇環(huán)境的污染，影響土壤肥力，大型農(nóng)機(jī)的使用壓實了土壤，導(dǎo)致土壤板結(jié)，形成了堅硬的犁底層，如圖 1-1 所示。犁底層的存在改變了土壤結(jié)構(gòu)，使得土壤耕層減少[2]；耕層的減少限制了作物根系的生長發(fā)育空間，堅硬的犁底層阻隔了 O2的供給和 CO2的排放，阻礙作物的新陳代謝，影響作物抗逆性，制約了產(chǎn)量[3]；土壤作物的減少進(jìn)而影響土壤儲水能力以及土壤肥力，形成惡性循環(huán)，喪失土壤功能。因此，若要解決土壤質(zhì)量問題則需要打破堅硬的犁底層。研究表明，通過深松，可以有效打破犁底層[4]，改善土壤物理結(jié)構(gòu)。

（c）法國貝松公司 （d）挪威格蘭公司圖 1-3 國外振動深松機(jī)Fig.1-3 Foreign vibrating subsoilers由于國外作業(yè)面積集中，因此采用多行深松機(jī)或者大型聯(lián)合整地機(jī)，與之匹配的拖拉機(jī)功率可達(dá) 360kW。大馬力拖拉機(jī)的牽引使得深松深度深、作業(yè)速度快，而且經(jīng)過多年發(fā)展，具有可靠的穩(wěn)定性以及能適應(yīng)各種田間作業(yè)。但是，大功率拖拉機(jī)的使用，增加了油耗成本，不符合提倡的節(jié)約型社會的發(fā)展要求。因此，國外的深松機(jī)不適合我國直接引進(jìn)推廣，需要結(jié)合我國土壤條件以及國情研制出適合我國的適應(yīng)性強(qiáng)、造價低且節(jié)能環(huán)保的機(jī)型。1.2.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀國內(nèi)對于深松技術(shù)的研究起步較晚，主要研究單位有中國農(nóng)業(yè)大學(xué)（原北京農(nóng)業(yè)工程大學(xué)）、東北農(nóng)業(yè)大學(xué)以及沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)等一系列高校和科研院所。上世紀(jì)90年代，中國農(nóng)業(yè)大學(xué)試制了全方位深松機(jī)，能夠有效的打破犁底層，但所需牽引阻力較大，通過不斷的試驗提出了一組最優(yōu)結(jié)構(gòu)參數(shù)，為后續(xù)深松機(jī)械的發(fā)展奠定基礎(chǔ)；沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)的邱立春[12]于2000年提出一種利用彈性元件來實現(xiàn)降阻的自激振動深松方式，自激振

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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[3]受迫振動深松機(jī)性能參數(shù)優(yōu)化與試驗[J]. 李霞,張東興,王維新,崔濤,湯明軍.  農(nóng)業(yè)工程學(xué)報. 2015(21)
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[5]1ZQHF-350/5型前后分置懸掛式聯(lián)合整地機(jī)[J]. 趙大勇,李連豪,許春林,張成亮,李向軍,李明金.  農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報. 2014(10)
[6]轎車白車身模態(tài)分析[J]. 馬驪凕,朱智民,安占飛,李偉光,姚賓.  振動與沖擊. 2013(21)
[7]木薯塊根挖掘作業(yè)過程的數(shù)值模擬[J]. 楊望,賈豐云,楊堅.  工程力學(xué). 2013(06)
[8]基于ANSYS Workbench的某新型吹雪車車架模態(tài)分析[J]. 宋榮.  機(jī)械工程與自動化. 2013(03)
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[10]深松技術(shù)及機(jī)具的研究現(xiàn)狀與發(fā)展分析[J]. 程云湧.  農(nóng)業(yè)科技與裝備. 2012(02)

碩士論文
[1]振動深松機(jī)的設(shè)計與研究[D]. 郭金龍.石河子大學(xué) 2016
[2]深松鏟減阻技術(shù)研究[D]. 張璐.吉林大學(xué) 2013
[3]振動深松技術(shù)與關(guān)鍵部件研究[D]. 王雪艷.中國農(nóng)業(yè)大學(xué) 2005



本文編號：2964824