新疆各區(qū)域土壤性質(zhì)不同,農(nóng)作物種植方式也有較大差異,針對各種土壤條件而進(jìn)行的犁地作業(yè)有待深入研究。為了實(shí)現(xiàn)高效化作業(yè),高速翻轉(zhuǎn)犁獲得了大量應(yīng)用。對于現(xiàn)代農(nóng)業(yè)來說,約有七成的田間作業(yè)消耗是花費(fèi)在了犁地項(xiàng)目上。然而,高速犁體目前主要依靠進(jìn)口,犁體的國產(chǎn)化在作業(yè)質(zhì)量、工作效率、可靠性等方面仍存在較大不足。所以,有必要對犁體耕作阻力進(jìn)行研究和分析,通過改變犁體結(jié)構(gòu)的方式讓其阻力可以減小,使犁體性能得到提升,提升農(nóng)作效率。本文在進(jìn)行研究和分析的時(shí)候,主要分為二部分:選擇以南疆地區(qū)土壤為研究范圍,研究在此背景下犁體的受力情況,通過使用數(shù)字化土槽,試驗(yàn)鏵式單犁體的受力情況。通過分析和研究犁地時(shí)犁體的受力情況,建立耕作時(shí)的犁體比阻模型;分析影響犁體耕作阻力的關(guān)鍵參數(shù),從而明確關(guān)鍵性參數(shù)。本文利用土槽實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行犁體耕作試驗(yàn),研究犁耕牽引阻力在不同影響因素下的影響效果,對土壤含水率、土壤堅(jiān)實(shí)度和土壤黏附力和犁體耕作阻力之間的關(guān)系進(jìn)行總結(jié),并對犁體耕作的阻力回歸方程進(jìn)行計(jì)算。通過使用回歸方程,對參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化。分別試驗(yàn)在土壤濕度為10%~25%,在耕深為20cm,耕速為5~12km/h,土壤堅(jiān)實(shí)度為200~230N/cm~2,土壤黏附力1.5~2.5N的條件下進(jìn)行,采用正交試驗(yàn)的方式確定最佳參數(shù)。本文在進(jìn)行正交試驗(yàn)的時(shí)候,首先進(jìn)行了3因素3水平試驗(yàn),在分析9組試驗(yàn)結(jié)果的時(shí)候,使用的是MATLAB分析和研究體受力因素的顯著性,從而獲得不同因素的顯著性水平;其次,本文對犁體曲面受力試驗(yàn)進(jìn)行研究和分析,測出犁體在土壤濕度、堅(jiān)實(shí)度及黏附力下的受力情況。在分析犁體曲面受力分布情況的時(shí)候,使用的是ANSYS軟件,并以此為基礎(chǔ)構(gòu)建了模型,從而對犁體工作性能的改善方案進(jìn)行總結(jié),降低在土壤中的阻力。本文研究內(nèi)容顯示:(1)利用顯著性試驗(yàn)進(jìn)行分析,明確土壤濕度小于25%的時(shí),土壤黏附力、不同堅(jiān)實(shí)度、土壤濕度對犁體扭矩和力的影響作用,通過對不同力的大小、方差進(jìn)行對比,驗(yàn)證了當(dāng)土壤含水率在17%時(shí),犁耕阻力最小。(2)通過上述顯著性試驗(yàn),測得新疆南疆地區(qū)土壤的土壤堅(jiān)實(shí)度范圍為195~240N/cm~2,測得在該條件下的犁體阻力隨著堅(jiān)實(shí)度的增加而增變大。在耕深不超過20cm范圍內(nèi),土壤堅(jiān)實(shí)度為220N/cm~2時(shí),犁體的阻力最小,且穩(wěn)定。(3)利用ANSYS軟件對犁體曲面受力分析,獲取應(yīng)力應(yīng)變分布圖,在此基礎(chǔ)上,完成對犁體曲面最大受力處的確定,為犁鏟尖和犁壁處,并且可以明確此處的應(yīng)力高度集中,當(dāng)6km/h為時(shí)速,20cm為耕深的時(shí)候,犁體曲面的最大應(yīng)力為95.848Mpa。(4)構(gòu)建了比阻的二次響應(yīng)曲面回歸方程,以20cm為耕深、6km/h為耕速為基礎(chǔ),以25cm為犁體高度、37~°為起土角、84~°為推土角作為參數(shù),構(gòu)建了犁體曲面的結(jié)構(gòu),2.85N/cm~2為耕作比阻優(yōu)化結(jié)果,和數(shù)值分析結(jié)果,該耕作比阻可以讓阻力減小8.96%~22.7%,這樣的結(jié)構(gòu)參數(shù)屬于較適宜條件。綜上所述,如果犁地深度相同,則可以通過對土壤條件控制的方式讓犁體耕作效率進(jìn)行優(yōu)化,從而使能源得到節(jié)約,讓能源消耗減少,此外,還可以以受力情況為基礎(chǔ)優(yōu)化犁體曲面,使耕作時(shí)犁體曲面的受力降低,以提高犁體耕作效率。
【學(xué)位單位】：塔里木大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2020
【中圖分類】：S222.1
【部分圖文】：

數(shù)字化土槽

塔里木大學(xué)碩士學(xué)位論文第2章南疆土壤條件分析及高速犁比阻模型構(gòu)建試驗(yàn)研究9圖2-1數(shù)字化土槽2.2.3試驗(yàn)設(shè)備本文使用的數(shù)字化土槽由兩部分構(gòu)成，數(shù)字化操作平臺第一個部分，土槽是第二個部分。本文使用的土槽實(shí)驗(yàn)室由塔里木大學(xué)提供，表2-1所示的是技術(shù)參數(shù)，圖2-2所示的是試驗(yàn)操作平臺整體示意。表2-1數(shù)字化土槽技術(shù)參數(shù)牽引電機(jī)功率小于75kw輪距8000mm液壓系統(tǒng)額定壓力大于16kpa牽引行車速度0-10km/h圖2-2土槽行車控制平臺示意圖

試驗(yàn)高速犁體
【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2862545