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          葡萄埋藤機的設計與性能研究

          近年來,隨著人們對生活質量的要求逐漸提高,葡萄作為一種含有豐富的微量元素,營養價值高的健康、綠色水果,其種植面積不斷增大,是寧夏最重要的特色產業之一,寧夏現已成為重要的葡萄種植和生產地。由于寧夏冬季氣溫較低,為了防止葡萄藤的凍傷及風干,需采取越冬性保護措施,即秋末將葡萄剪枝后下架,并將葡萄藤掩埋起來,因此實現埋藤機械化具有一定的經濟效益,同時也是解決葡萄產業持續發展的前提條件。

          針對寧夏已推廣使用的機具存在碎土效果較差、拋土距離低、作業效率低等問題,通過調研埋藤農藝要求以及現已使用的機具情況,運用現代設計方法和理論,采用計算機輔助技術,設計了一種旋拋式葡萄埋藤機,完成了機具各個裝置的選型和關鍵零部件的設計;針對犁體耕作時受力狀況的復雜性,將犁體進行簡化,分析了小前犁與土壤相互作用的受力情況;并對犁體和拋土圓盤的作業過程進行了仿真分析;最后對研制的埋藤機進行了田間性能試驗。

          主要研究工作和結論如下:

          (1) 運用SolidWorks三維軟件完成了旋拋式埋藤機各部件建模和整機的設計,埋藤機由機架、三角掛接架、罩殼、拋土圓盤、犁體等組成,拖拉機提供動力進而驅動圓盤刀軸旋轉,實現一次性挖土、松土、切土、取土、碎土、拋土、埋藤作業。

          (2)利用ANASYS分析軟件對拋土刀片進行了應力應變分析,基于分析結果對刀片的結構參數進行了改進,確保取土、碎土、拋土過程中刀片具有足夠的結構強度。

          (3)分析與計算了犁體與土壤相互作用的受力情況,利用MATLAB軟件對犁體牽引阻力進行了優化,相對于計算結果,優化后的牽引阻力值5183N在計算結果范圍之內,說明回歸方程與優化結果是有效并可行的。

          (4)基于離散單元法對拋土圓盤和犁體的耕作過程進行了仿真,分析了圓盤在轉速分別為150r/min、200r/min、250r/min下的碎土率、拋土距離等性能的變化情況,以及不同作業速度和耕作深度下犁體的阻力及土壤顆粒運動變化趨勢,分析結果表明當圓盤轉速為250r/min時拋土距離為81.09cm,犁體耕作阻力隨著作業深度和作業速度的增大而增大。

          (5)對機具進行了樣機試制和田間性能試驗,試驗結果表明,拋土距離為86cm,碎土率為99%,能夠完成碎土、埋藤作業要求,具有碎土率高、拋土性能好等特點,整機設計達到葡萄埋藤作業要求,滿足埋藤農藝要求。

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