旱作土壤中旋耕刀失效速率模型及選型優(yōu)化研究
發(fā)布時(shí)間：2020-12-15 07:33
可靠性是農(nóng)業(yè)機(jī)械選型評(píng)價(jià)中一項(xiàng)關(guān)鍵指標(biāo),而在各類(lèi)農(nóng)業(yè)機(jī)械中,以旋耕作業(yè)為特征的土壤耕作機(jī)械的可靠性問(wèn)題尤為突出。旋耕刀是旋耕作業(yè)機(jī)械的關(guān)鍵部件,它的失效分析是整個(gè)旋耕機(jī)械可靠性分析的核心。旱作土壤中旋耕刀的失效主要有磨粒磨損和疲勞斷裂兩種機(jī)理,該論文針對(duì)此兩種機(jī)理分別構(gòu)建了失效速率的理論計(jì)算模型,并通過(guò)田間試驗(yàn)和系統(tǒng)仿真完成了試驗(yàn)驗(yàn)證。首先,以ZumGahr的二體磨粒磨損機(jī)理模型為基礎(chǔ),推導(dǎo)出適合土壤耕作的滑切磨損計(jì)算公式;借鑒滑切磨損中塑性變形疲勞理論,結(jié)合土壤磨粒在機(jī)具表面滾動(dòng)的情況,給出了滾動(dòng)造成的塑性變形累積疲勞磨損公式;同時(shí),為明確土壤磨粒整體中滑動(dòng)與滾動(dòng)的相對(duì)比例,給出了一個(gè)簡(jiǎn)化力學(xué)模型并導(dǎo)出了合理的劃分條件。模型驗(yàn)證采用了田間試驗(yàn)的方式,以旋耕刀折彎處的寬度為磨損量指標(biāo),得到了磨損率與作業(yè)面積的關(guān)系曲線。對(duì)比模型的計(jì)算與試驗(yàn)結(jié)果,畝均磨損率最大相對(duì)誤差僅為27%,該模型具有一定的有效性。其次,從疲勞斷裂機(jī)理出發(fā),引入損傷力學(xué)來(lái)描述裂紋形成定量規(guī)律,引入斷裂力學(xué)來(lái)分析裂紋擴(kuò)展速率;對(duì)比分析了幾類(lèi)裂紋擴(kuò)展速率計(jì)算公式,認(rèn)為以應(yīng)力強(qiáng)度因子為自變量的裂紋擴(kuò)展速率可用于旋耕刀;考慮...
【文章來(lái)源】：中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)北京市 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
【文章頁(yè)數(shù)】：144 頁(yè)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【部分圖文】：
ZumGah=二體磨損磨粒外形及四類(lèi)機(jī)理示意圖
圖２－３?土壤磨粒尖角刺入機(jī)具表面示意圖??率計(jì)算Ｄ的計(jì)算，Ｚｕｍ?Ｇａｈｒ引用了一個(gè)剪切應(yīng)力因子公式［７７１??（一沿滑切方向平行于平面裂紋平均擴(kuò)展長(zhǎng)度，一般近似等于材料內(nèi)部缺陷的平符號(hào)意義同上文。??式（２－１９）可得??「?ｎ?Ｋ？ＢＸＶ２－ｓｍ６?，—而言，剪切斷裂的發(fā)生需要使剪切應(yīng)力大于其極限應(yīng)力尤所以，極限應(yīng)力時(shí)上＾＾Ｉ?（Ｗｃ?２．６?ｎ??（２－９
旋耕刀在土壤中作業(yè)會(huì)在多個(gè)部位產(chǎn)生磨損效果，比如刀刃寬度、刀身厚度等。根據(jù)實(shí)際生??產(chǎn)中旋耕刀磨損的觀察，選擇折彎處的寬度作為磨損量指標(biāo)比較明確，也容易測(cè)量。實(shí)際生產(chǎn)中??農(nóng)機(jī)手判斷旋耕刀是否需要更換，也是以彎刃剩余的寬度為標(biāo)準(zhǔn)的。圖３－１是不同磨損程度下旋??耕刀片的展示。??獲麗??圖３－?１旋耕刀使用磨損情況展示??３．２．４?土壤基礎(chǔ)參數(shù)??土壤基礎(chǔ)參數(shù)的獲取是進(jìn)行模型計(jì)算的前提。本文分別采取田間實(shí)測(cè)和取樣帶回的方法，測(cè)??量獲得了土壤堅(jiān)實(shí)度、含水率、密度、粒徑分布、剪切特性等各項(xiàng)參數(shù)。其中土壤堅(jiān)實(shí)度的測(cè)量??是采用土壤堅(jiān)實(shí)度儀（浙江拓普ＴＪＳＤ－７５０型），土壤含水率的測(cè)量是采用已標(biāo)定好的土壤水分測(cè)??試儀（浙江拓普ＴＺＳ型），分別在旋耕作業(yè)之前對(duì)土壤進(jìn)行的實(shí)測(cè)，測(cè)試儀器見(jiàn)圖３－２。在煙葉??生產(chǎn)中，旋耕是在翻耕之后的第二個(gè)環(huán)節(jié)。翻耕作業(yè)是在前一年的秋季，而旋耕作業(yè)是在翻耕次??年的春季進(jìn)行。由于土垡翻轉(zhuǎn)晾曬了數(shù)月之久，在耕作層內(nèi)含水率和土壤堅(jiān)實(shí)度的分布比較一致。??旋耕作業(yè)的深度大約在１５ｃｍ，根據(jù)田間多點(diǎn)多層測(cè)試后的數(shù)據(jù)顯示，可以將每個(gè)試點(diǎn)旋耕耕層??內(nèi)的土壤堅(jiān)實(shí)度和含水率視為均勻值。??其余的理化參數(shù)檢測(cè)是將兩合作社服務(wù)片區(qū)的土壤取樣帶回，在中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)水利與土木工??程學(xué)院土壤檢測(cè)實(shí)驗(yàn)室完成的。密度測(cè)量采用了土壤密度計(jì)（河北大宏ＴＭ－８５）
【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]Individual aircraft life monitoring: An engineering approach for fatigue damage evaluation[J]. Rui JIAO,Xiaofan HE,Yuhai LI. Chinese Journal of Aeronautics. 2018(04)
[2]常用疲勞可靠性分析方法概述[J]. 張磊,萬(wàn)一品,宋緒丁. 裝備制造技術(shù). 2018(03)
[3]農(nóng)業(yè)機(jī)械不可修復(fù)配套件可靠性數(shù)據(jù)分析[J]. 高宗華,黨化梅. 農(nóng)業(yè)機(jī)械. 2018(03)
[4]基于數(shù)學(xué)規(guī)劃法的105團(tuán)農(nóng)機(jī)配備研究[J]. 周雪,趙永滿(mǎn),王向陽(yáng). 新疆農(nóng)機(jī)化. 2018(01)
[5]WC–12Ni硬質(zhì)涂層在模擬土壤環(huán)境中的磨料磨損行為[J]. 趙建杰,吳志立,吳明亮,雷明凱. 湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2018(01)
[6]機(jī)械壓實(shí)對(duì)復(fù)墾土壤粒徑分布多重分形特征的影響[J]. 閔祥宇,李新舉,李奇超. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào). 2017(20)
[7]基于彈塑性有限元法的拖拉機(jī)車(chē)輪疲勞壽命預(yù)測(cè)研究[J]. 王大勇,秦東晨. 中國(guó)農(nóng)機(jī)化學(xué)報(bào). 2017(10)
[8]基于EDEM仿真與SolidWorks Simulation的鑿式深松鏟有限元分析[J]. 頓國(guó)強(qiáng),陳海濤,紀(jì)文義. 河南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào). 2017(05)
[9]基于可靠性的田間作業(yè)機(jī)械最小成本規(guī)劃配置[J]. 李朋濤,鄭志安. 農(nóng)機(jī)化研究. 2017(09)
[10]Probabilistic Analysis and Fatigue Damage Assessment of Offshore Mooring System due to Non-Gaussian Bimodal Tension Processes[J]. CHANG Anteng,LI Huajun,WANG Shuqing,DU Junfeng. Journal of Ocean University of China. 2017(04)
博士論文
[1]機(jī)械結(jié)構(gòu)的疲勞壽命預(yù)測(cè)與可靠性方法研究[D]. 左芳君.電子科技大學(xué) 2016
[2]聯(lián)合收割機(jī)底盤(pán)可靠性分析與評(píng)價(jià)方法研究[D]. 張立香.中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué) 2014
[3]損傷力學(xué)方法預(yù)估構(gòu)件的疲勞裂紋形成壽命[D]. 譚文鋒.燕山大學(xué) 2009
[4]金屬材料的多軸疲勞行為與壽命估算[D]. 王英玉.南京航空航天大學(xué) 2005
碩士論文
[1]玉米收獲機(jī)底盤(pán)車(chē)架強(qiáng)度分析及疲勞壽命研究[D]. 周林.中國(guó)農(nóng)業(yè)機(jī)械化科學(xué)研究院 2015
[2]基于損傷力學(xué)的多軸高周疲勞壽命預(yù)測(cè)方法研究[D]. 李浩然.燕山大學(xué) 2015
[3]旋耕機(jī)刀片摩擦磨損特性試驗(yàn)研究[D]. 陶景青.西華大學(xué) 2015
[4]土壤力學(xué)性能分析及其對(duì)45#鋼磨損性能的影響[D]. 饒新龍.甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué) 2014
[5]基于Web的農(nóng)業(yè)機(jī)器選型智能決策支持系統(tǒng)的研究[D]. 祝榮欣.東北農(nóng)業(yè)大學(xué) 2006
本文編號(hào)：2917908
【文章來(lái)源】：中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)北京市 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
【文章頁(yè)數(shù)】：144 頁(yè)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【部分圖文】：
ZumGah=二體磨損磨粒外形及四類(lèi)機(jī)理示意圖
圖２－３?土壤磨粒尖角刺入機(jī)具表面示意圖??率計(jì)算Ｄ的計(jì)算，Ｚｕｍ?Ｇａｈｒ引用了一個(gè)剪切應(yīng)力因子公式［７７１??（一沿滑切方向平行于平面裂紋平均擴(kuò)展長(zhǎng)度，一般近似等于材料內(nèi)部缺陷的平符號(hào)意義同上文。??式（２－１９）可得??「?ｎ?Ｋ？ＢＸＶ２－ｓｍ６?，—而言，剪切斷裂的發(fā)生需要使剪切應(yīng)力大于其極限應(yīng)力尤所以，極限應(yīng)力時(shí)上＾＾Ｉ?（Ｗｃ?２．６?ｎ??（２－９
旋耕刀在土壤中作業(yè)會(huì)在多個(gè)部位產(chǎn)生磨損效果，比如刀刃寬度、刀身厚度等。根據(jù)實(shí)際生??產(chǎn)中旋耕刀磨損的觀察，選擇折彎處的寬度作為磨損量指標(biāo)比較明確，也容易測(cè)量。實(shí)際生產(chǎn)中??農(nóng)機(jī)手判斷旋耕刀是否需要更換，也是以彎刃剩余的寬度為標(biāo)準(zhǔn)的。圖３－１是不同磨損程度下旋??耕刀片的展示。??獲麗??圖３－?１旋耕刀使用磨損情況展示??３．２．４?土壤基礎(chǔ)參數(shù)??土壤基礎(chǔ)參數(shù)的獲取是進(jìn)行模型計(jì)算的前提。本文分別采取田間實(shí)測(cè)和取樣帶回的方法，測(cè)??量獲得了土壤堅(jiān)實(shí)度、含水率、密度、粒徑分布、剪切特性等各項(xiàng)參數(shù)。其中土壤堅(jiān)實(shí)度的測(cè)量??是采用土壤堅(jiān)實(shí)度儀（浙江拓普ＴＪＳＤ－７５０型），土壤含水率的測(cè)量是采用已標(biāo)定好的土壤水分測(cè)??試儀（浙江拓普ＴＺＳ型），分別在旋耕作業(yè)之前對(duì)土壤進(jìn)行的實(shí)測(cè)，測(cè)試儀器見(jiàn)圖３－２。在煙葉??生產(chǎn)中，旋耕是在翻耕之后的第二個(gè)環(huán)節(jié)。翻耕作業(yè)是在前一年的秋季，而旋耕作業(yè)是在翻耕次??年的春季進(jìn)行。由于土垡翻轉(zhuǎn)晾曬了數(shù)月之久，在耕作層內(nèi)含水率和土壤堅(jiān)實(shí)度的分布比較一致。??旋耕作業(yè)的深度大約在１５ｃｍ，根據(jù)田間多點(diǎn)多層測(cè)試后的數(shù)據(jù)顯示，可以將每個(gè)試點(diǎn)旋耕耕層??內(nèi)的土壤堅(jiān)實(shí)度和含水率視為均勻值。??其余的理化參數(shù)檢測(cè)是將兩合作社服務(wù)片區(qū)的土壤取樣帶回，在中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)水利與土木工??程學(xué)院土壤檢測(cè)實(shí)驗(yàn)室完成的。密度測(cè)量采用了土壤密度計(jì)（河北大宏ＴＭ－８５）
【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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[5]WC–12Ni硬質(zhì)涂層在模擬土壤環(huán)境中的磨料磨損行為[J]. 趙建杰,吳志立,吳明亮,雷明凱. 湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2018(01)
[6]機(jī)械壓實(shí)對(duì)復(fù)墾土壤粒徑分布多重分形特征的影響[J]. 閔祥宇,李新舉,李奇超. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào). 2017(20)
[7]基于彈塑性有限元法的拖拉機(jī)車(chē)輪疲勞壽命預(yù)測(cè)研究[J]. 王大勇,秦東晨. 中國(guó)農(nóng)機(jī)化學(xué)報(bào). 2017(10)
[8]基于EDEM仿真與SolidWorks Simulation的鑿式深松鏟有限元分析[J]. 頓國(guó)強(qiáng),陳海濤,紀(jì)文義. 河南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào). 2017(05)
[9]基于可靠性的田間作業(yè)機(jī)械最小成本規(guī)劃配置[J]. 李朋濤,鄭志安. 農(nóng)機(jī)化研究. 2017(09)
[10]Probabilistic Analysis and Fatigue Damage Assessment of Offshore Mooring System due to Non-Gaussian Bimodal Tension Processes[J]. CHANG Anteng,LI Huajun,WANG Shuqing,DU Junfeng. Journal of Ocean University of China. 2017(04)
博士論文
[1]機(jī)械結(jié)構(gòu)的疲勞壽命預(yù)測(cè)與可靠性方法研究[D]. 左芳君.電子科技大學(xué) 2016
[2]聯(lián)合收割機(jī)底盤(pán)可靠性分析與評(píng)價(jià)方法研究[D]. 張立香.中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué) 2014
[3]損傷力學(xué)方法預(yù)估構(gòu)件的疲勞裂紋形成壽命[D]. 譚文鋒.燕山大學(xué) 2009
[4]金屬材料的多軸疲勞行為與壽命估算[D]. 王英玉.南京航空航天大學(xué) 2005
碩士論文
[1]玉米收獲機(jī)底盤(pán)車(chē)架強(qiáng)度分析及疲勞壽命研究[D]. 周林.中國(guó)農(nóng)業(yè)機(jī)械化科學(xué)研究院 2015
[2]基于損傷力學(xué)的多軸高周疲勞壽命預(yù)測(cè)方法研究[D]. 李浩然.燕山大學(xué) 2015
[3]旋耕機(jī)刀片摩擦磨損特性試驗(yàn)研究[D]. 陶景青.西華大學(xué) 2015
[4]土壤力學(xué)性能分析及其對(duì)45#鋼磨損性能的影響[D]. 饒新龍.甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué) 2014
[5]基于Web的農(nóng)業(yè)機(jī)器選型智能決策支持系統(tǒng)的研究[D]. 祝榮欣.東北農(nóng)業(yè)大學(xué) 2006
本文編號(hào)：2917908
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