山地果园螺旋开沟机的开沟刀具设计与性能分析
发布时间：2023-08-25 21:28
山地果园开沟施有机肥是果园农艺管理的重要环节,其中完成开挖沟渠是开沟施有机肥的先决条件。我国已有的开沟机普遍存在开沟功耗大,开沟作业质量不稳定,易损件寿命短,地质环境适应性差的问题。开沟刀具是开沟机最关键的零部件,与开沟机的整体性能密切相关,开沟机存在的绝大多数问题都是由开沟刀具导致的。由于开沟刀具与土壤直接接触并传递扭矩产生切削作用,因此对开沟刀具的结构强度、疲劳强度、耐冲击性能、耐磨损性能和耐腐蚀性能等要求较高。特别是我国山地果园地域分布广泛,导致土壤等作业对象的特性差异较大,使得开沟刀具的适应性受到大幅限制,给开沟刀具的性能提出更高要求,也给开沟刀具设计带来了极大困难。目前开沟机的开沟刀具无法满足较高开沟作业质量的要求,主要存在一下问题:刀具材质较差和结构强度不足,造成破损和磨损严重;刀具切削阻力较大,消耗了大量功耗;刀具的适应性较差,地质环境发生变化时,开沟作业质量严重下降,甚至无法作业。针对课题组研制的山地果园螺旋开沟机,设计了开沟刀具;通过模拟仿真试验和果园试验相结合的方法对开沟刀具的结构参数进行了优化改进。以减阻耐磨为目标,进行了仿生开沟刀的设计和金属强化处理工艺的对比,...
【文章页数】：154 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 研究问题由来
1.2 国内外农业开沟机械开沟刀具研究现状
1.2.1 农业开沟机械机型简介
1.2.2 开沟刀具数值模拟研究
1.2.3 开沟刀具仿生学研究
1.2.4 开沟刀具材料及处理工艺研究
1.3 研究目的与内容
1.3.1 研究目的
1.3.2 研究内容
1.3.3 拟解决关键问题
1.3.4 研究方法与技术路线
第二章 山地果园地质环境
2.1 引言
2.2 山地果园根系条件
2.3 山地果园土壤条件
2.3.1 土壤物理特性测定
2.3.2 土壤力学特性测定
2.4 山地果园岩石条件
2.5 本章小结
第三章 开沟刀具结构设计与试验
3.1 引言
3.2 山地果园螺旋开沟机总体结构与工作原理
3.2.1 开沟机总体结构
3.2.2 开沟部件总体结构
3.2.3 螺旋叶片结构与开沟刀具装配关系
3.3 开沟刀片设计
3.3.1 土壤切削理论
3.3.2 土体的极限平衡理论
3.3.3 开沟刀片运动学
3.3.4 开沟刀片动力学
3.3.5 土壤动力学
3.3.6 土壤运动学
3.3.7 直刃刀、曲刃刀与齿形刀结构设计
3.4 入土刀片设计
3.5 直刃刀、曲刃刀与齿形刀果园试验
3.5.1 试验条件与方法
3.5.2 试验设计
3.5.3 试验结果与分析
3.6 本章小结
第四章 基于离散元模拟仿真模型的齿形刀结构参数优化
4.1 引言
4.2 离散元模拟仿真模型参数标定
4.2.1 试验设计
4.2.2 试验结果与分析
4.3 齿形开沟刀结构参数优化
4.3.1 试验设计
4.3.2 试验结果与分析
4.4 开沟作业参数对开沟功耗的影响
4.4.1 试验设计
4.4.2 试验结果与分析
4.5 本章小结
第五章 仿生开沟刀设计与试验
5.1 引言
5.2 鼹鼠挖掘土壤行为学概述
5.3 仿生开沟刀设计
5.3.1 仿生对象获取与预处理
5.3.2 鼹鼠爪趾3维结构特征获取
5.3.3 仿生开沟刀逆向工程建模与制造
5.4 仿生开沟刀性能分析
5.4.1 仿生开沟刀仿真分析
5.4.2 单个仿生刀齿台架试验
5.4.3 仿生开沟刀果园试验
5.5 本章小结
第六章 仿生开沟刀耐磨处理性能分析
6.1 引言
6.2 仿生开沟刀耐磨处理工艺
6.3 仿生开沟刀台架磨损试验
6.3.1 试验条件
6.3.2 试验结果
6.3.3 显微组织分析
6.3.4 显微硬度分析
6.3.5 摩擦系数分析
6.4 果园试验
6.5 本章小结
第七章 硬质合金开沟刀设计
7.1 引言
7.2 硬质合金开沟刀与堆焊方式设计
7.2.1 硬质合金开沟刀设计
7.2.2 5种堆焊方式设计
7.3 硬质合金刀台架试验
7.3.1 试验设计
7.3.2 试验结果与分析
7.4 5种堆焊方式台架试验
7.4.1 试验设计
7.4.2 试验结果与分析
7.5 本章小结
第八章 结论与展望
8.1 结论
8.2 创新点
8.3 展望
参考文献
附录A:课题来源
附录B:注释说明
附录C:攻读博士学位期间科研成果
致谢
本文编号：3843343
【文章页数】：154 页
【学位级别】：博士
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摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 研究问题由来
1.2 国内外农业开沟机械开沟刀具研究现状
1.2.1 农业开沟机械机型简介
1.2.2 开沟刀具数值模拟研究
1.2.3 开沟刀具仿生学研究
1.2.4 开沟刀具材料及处理工艺研究
1.3 研究目的与内容
1.3.1 研究目的
1.3.2 研究内容
1.3.3 拟解决关键问题
1.3.4 研究方法与技术路线
第二章 山地果园地质环境
2.1 引言
2.2 山地果园根系条件
2.3 山地果园土壤条件
2.3.1 土壤物理特性测定
2.3.2 土壤力学特性测定
2.4 山地果园岩石条件
2.5 本章小结
第三章 开沟刀具结构设计与试验
3.1 引言
3.2 山地果园螺旋开沟机总体结构与工作原理
3.2.1 开沟机总体结构
3.2.2 开沟部件总体结构
3.2.3 螺旋叶片结构与开沟刀具装配关系
3.3 开沟刀片设计
3.3.1 土壤切削理论
3.3.2 土体的极限平衡理论
3.3.3 开沟刀片运动学
3.3.4 开沟刀片动力学
3.3.5 土壤动力学
3.3.6 土壤运动学
3.3.7 直刃刀、曲刃刀与齿形刀结构设计
3.4 入土刀片设计
3.5 直刃刀、曲刃刀与齿形刀果园试验
3.5.1 试验条件与方法
3.5.2 试验设计
3.5.3 试验结果与分析
3.6 本章小结
第四章 基于离散元模拟仿真模型的齿形刀结构参数优化
4.1 引言
4.2 离散元模拟仿真模型参数标定
4.2.1 试验设计
4.2.2 试验结果与分析
4.3 齿形开沟刀结构参数优化
4.3.1 试验设计
4.3.2 试验结果与分析
4.4 开沟作业参数对开沟功耗的影响
4.4.1 试验设计
4.4.2 试验结果与分析
4.5 本章小结
第五章 仿生开沟刀设计与试验
5.1 引言
5.2 鼹鼠挖掘土壤行为学概述
5.3 仿生开沟刀设计
5.3.1 仿生对象获取与预处理
5.3.2 鼹鼠爪趾3维结构特征获取
5.3.3 仿生开沟刀逆向工程建模与制造
5.4 仿生开沟刀性能分析
5.4.1 仿生开沟刀仿真分析
5.4.2 单个仿生刀齿台架试验
5.4.3 仿生开沟刀果园试验
5.5 本章小结
第六章 仿生开沟刀耐磨处理性能分析
6.1 引言
6.2 仿生开沟刀耐磨处理工艺
6.3 仿生开沟刀台架磨损试验
6.3.1 试验条件
6.3.2 试验结果
6.3.3 显微组织分析
6.3.4 显微硬度分析
6.3.5 摩擦系数分析
6.4 果园试验
6.5 本章小结
第七章 硬质合金开沟刀设计
7.1 引言
7.2 硬质合金开沟刀与堆焊方式设计
7.2.1 硬质合金开沟刀设计
7.2.2 5种堆焊方式设计
7.3 硬质合金刀台架试验
7.3.1 试验设计
7.3.2 试验结果与分析
7.4 5种堆焊方式台架试验
7.4.1 试验设计
7.4.2 试验结果与分析
7.5 本章小结
第八章 结论与展望
8.1 结论
8.2 创新点
8.3 展望
参考文献
附录A:课题来源
附录B:注释说明
附录C:攻读博士学位期间科研成果
致谢
本文编号：3843343
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