水田作业机械仿生表面减阻机理的离散元研究

摘要：

水田作业机械的减阻研究具有重要节能意义,但因水田饱和泥土层的离散特性、力学特性等不同于旱作土壤,目前多数的模拟方法都不能直接应用到水田相关的研究中.为了研究水田作业机械仿生表面的减阻机理,并找到适用于水田饱和泥土-机具交互作用相关研究的仿真分析方法,利用离散元软件EDEM建立了水田泥土的离散颗粒模型,构建了水田机械部件表面与水田饱和泥土层相接触的力学模型,对机械触泥部件表面进行了仿鱼鳞微结构表面减阻设计,通过离散元理论,对水田饱和泥土-机具交互作用过程进行了仿真分析,获得了样件所受切向剪切力、泥水颗粒运动轨迹及不同分布规律.运用流体润滑理论和摩擦学理论对水田机械触泥部件仿生微结构表面的减阻机理进行了分析.分析结果表明:在前进速度为0.8m·s-1时(高速插秧机一般前进速度),仿生平面的平均剪切应力为1.59E-05N,光滑平面的平均剪切应力为3.71E-05N,可计算出仿生样件在水田泥土条件下所受的总阻力减少49.84%.对比光滑表面样件,仿生样件具有更好的减阻效果,可以改善润滑条件,形成流体润滑效果;减少接触面积;改变摩擦系数并改变泥水运移方式.本研究可为水田作业机械的减阻研究并水田饱和泥土-机具交互作用的相关研究提供理论借鉴.

关键词：水田机械、仿生减阻、EDEM、JKR

所属期刊栏目：48

分类号：S223(农业机械及农具)

资助基金：国家自然科学基金项目51305282,51275319;辽宁省高等学校杰出青年学者成长计划项目LJQ2014071;公益性行业农业科研专项经费项目201503116

在线出版日期：2017-04-24（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共8页

页码：55-62