旱作土壤中旋耕刀失效速率模型及選型優(yōu)化研究
發(fā)布時間：2020-12-15 07:33
可靠性是農(nóng)業(yè)機械選型評價中一項關鍵指標,而在各類農(nóng)業(yè)機械中,以旋耕作業(yè)為特征的土壤耕作機械的可靠性問題尤為突出。旋耕刀是旋耕作業(yè)機械的關鍵部件,它的失效分析是整個旋耕機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理,該論文針對此兩種機理分別構建了失效速率的理論計算模型,并通過田間試驗和系統(tǒng)仿真完成了試驗驗證。首先,以ZumGahr的二體磨粒磨損機理模型為基礎,推導出適合土壤耕作的滑切磨損計算公式;借鑒滑切磨損中塑性變形疲勞理論,結(jié)合土壤磨粒在機具表面滾動的情況,給出了滾動造成的塑性變形累積疲勞磨損公式;同時,為明確土壤磨粒整體中滑動與滾動的相對比例,給出了一個簡化力學模型并導出了合理的劃分條件。模型驗證采用了田間試驗的方式,以旋耕刀折彎處的寬度為磨損量指標,得到了磨損率與作業(yè)面積的關系曲線。對比模型的計算與試驗結(jié)果,畝均磨損率最大相對誤差僅為27%,該模型具有一定的有效性。其次,從疲勞斷裂機理出發(fā),引入損傷力學來描述裂紋形成定量規(guī)律,引入斷裂力學來分析裂紋擴展速率;對比分析了幾類裂紋擴展速率計算公式,認為以應力強度因子為自變量的裂紋擴展速率可用于旋耕刀;考慮...
【文章來源】：中國農(nóng)業(yè)大學北京市 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】：144 頁
【學位級別】：博士
【部分圖文】：
ZumGah=二體磨損磨粒外形及四類機理示意圖
圖２－３?土壤磨粒尖角刺入機具表面示意圖??率計算Ｄ的計算，Ｚｕｍ?Ｇａｈｒ引用了一個剪切應力因子公式［７７１??（一沿滑切方向平行于平面裂紋平均擴展長度，一般近似等于材料內(nèi)部缺陷的平符號意義同上文。??式（２－１９）可得??「?ｎ?Ｋ？ＢＸＶ２－ｓｍ６?，—而言，剪切斷裂的發(fā)生需要使剪切應力大于其極限應力尤所以，極限應力時上＾＾Ｉ?（Ｗｃ?２．６?ｎ??（２－９
旋耕刀在土壤中作業(yè)會在多個部位產(chǎn)生磨損效果，比如刀刃寬度、刀身厚度等。根據(jù)實際生??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比較明確，也容易測量。實際生產(chǎn)中??農(nóng)機手判斷旋耕刀是否需要更換，也是以彎刃剩余的寬度為標準的。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?土壤基礎參數(shù)??土壤基礎參數(shù)的獲取是進行模型計算的前提。本文分別采取田間實測和取樣帶回的方法，測??量獲得了土壤堅實度、含水率、密度、粒徑分布、剪切特性等各項參數(shù)。其中土壤堅實度的測量??是采用土壤堅實度儀（浙江拓普ＴＪＳＤ－７５０型），土壤含水率的測量是采用已標定好的土壤水分測??試儀（浙江拓普ＴＺＳ型），分別在旋耕作業(yè)之前對土壤進行的實測，測試儀器見圖３－２。在煙葉??生產(chǎn)中，旋耕是在翻耕之后的第二個環(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)含水率和土壤堅實度的分布比較一致。??旋耕作業(yè)的深度大約在１５ｃｍ，根據(jù)田間多點多層測試后的數(shù)據(jù)顯示，可以將每個試點旋耕耕層??內(nèi)的土壤堅實度和含水率視為均勻值。??其余的理化參數(shù)檢測是將兩合作社服務片區(qū)的土壤取樣帶回，在中國農(nóng)業(yè)大學水利與土木工??程學院土壤檢測實驗室完成的。密度測量采用了土壤密度計（河北大宏ＴＭ－８５）
【參考文獻】：
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,萬一品,宋緒丁. 裝備制造技術. 2018(03)
[3]農(nóng)業(yè)機械不可修復配套件可靠性數(shù)據(jù)分析[J]. 高宗華,黨化梅. 農(nóng)業(yè)機械. 2018(03)
[4]基于數(shù)學規(guī)劃法的105團農(nóng)機配備研究[J]. 周雪,趙永滿,王向陽. 新疆農(nóng)機化. 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)大學學報(自然科學版). 2018(01)
[6]機械壓實對復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)工程學報. 2017(20)
[7]基于彈塑性有限元法的拖拉機車輪疲勞壽命預測研究[J]. 王大勇,秦東晨. 中國農(nóng)機化學報. 2017(10)
[8]基于EDEM仿真與SolidWorks Simulation的鑿式深松鏟有限元分析[J]. 頓國強,陳海濤,紀文義. 河南農(nóng)業(yè)大學學報. 2017(05)
[9]基于可靠性的田間作業(yè)機械最小成本規(guī)劃配置[J]. 李朋濤,鄭志安. 農(nóng)機化研究. 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]機械結(jié)構的疲勞壽命預測與可靠性方法研究[D]. 左芳君.電子科技大學 2016
[2]聯(lián)合收割機底盤可靠性分析與評價方法研究[D]. 張立香.中國農(nóng)業(yè)大學 2014
[3]損傷力學方法預估構件的疲勞裂紋形成壽命[D]. 譚文鋒.燕山大學 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 2005
碩士論文
[1]玉米收獲機底盤車架強度分析及疲勞壽命研究[D]. 周林.中國農(nóng)業(yè)機械化科學研究院 2015
[2]基于損傷力學的多軸高周疲勞壽命預測方法研究[D]. 李浩然.燕山大學 2015
[3]旋耕機刀片摩擦磨損特性試驗研究[D]. 陶景青.西華大學 2015
[4]土壤力學性能分析及其對45#鋼磨損性能的影響[D]. 饒新龍.甘肅農(nóng)業(yè)大學 2014
[5]基于Web的農(nóng)業(yè)機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 2006
本文編號：2917908
【文章來源】：中國農(nóng)業(yè)大學北京市 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】：144 頁
【學位級別】：博士
【部分圖文】：
ZumGah=二體磨損磨粒外形及四類機理示意圖
圖２－３?土壤磨粒尖角刺入機具表面示意圖??率計算Ｄ的計算，Ｚｕｍ?Ｇａｈｒ引用了一個剪切應力因子公式［７７１??（一沿滑切方向平行于平面裂紋平均擴展長度，一般近似等于材料內(nèi)部缺陷的平符號意義同上文。??式（２－１９）可得??「?ｎ?Ｋ？ＢＸＶ２－ｓｍ６?，—而言，剪切斷裂的發(fā)生需要使剪切應力大于其極限應力尤所以，極限應力時上＾＾Ｉ?（Ｗｃ?２．６?ｎ??（２－９
旋耕刀在土壤中作業(yè)會在多個部位產(chǎn)生磨損效果，比如刀刃寬度、刀身厚度等。根據(jù)實際生??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比較明確，也容易測量。實際生產(chǎn)中??農(nóng)機手判斷旋耕刀是否需要更換，也是以彎刃剩余的寬度為標準的。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?土壤基礎參數(shù)??土壤基礎參數(shù)的獲取是進行模型計算的前提。本文分別采取田間實測和取樣帶回的方法，測??量獲得了土壤堅實度、含水率、密度、粒徑分布、剪切特性等各項參數(shù)。其中土壤堅實度的測量??是采用土壤堅實度儀（浙江拓普ＴＪＳＤ－７５０型），土壤含水率的測量是采用已標定好的土壤水分測??試儀（浙江拓普ＴＺＳ型），分別在旋耕作業(yè)之前對土壤進行的實測，測試儀器見圖３－２。在煙葉??生產(chǎn)中，旋耕是在翻耕之后的第二個環(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)含水率和土壤堅實度的分布比較一致。??旋耕作業(yè)的深度大約在１５ｃｍ，根據(jù)田間多點多層測試后的數(shù)據(jù)顯示，可以將每個試點旋耕耕層??內(nèi)的土壤堅實度和含水率視為均勻值。??其余的理化參數(shù)檢測是將兩合作社服務片區(qū)的土壤取樣帶回，在中國農(nóng)業(yè)大學水利與土木工??程學院土壤檢測實驗室完成的。密度測量采用了土壤密度計（河北大宏ＴＭ－８５）
【參考文獻】：
期刊論文
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[2]常用疲勞可靠性分析方法概述[J]. 張磊,萬一品,宋緒丁. 裝備制造技術. 2018(03)
[3]農(nóng)業(yè)機械不可修復配套件可靠性數(shù)據(jù)分析[J]. 高宗華,黨化梅. 農(nóng)業(yè)機械. 2018(03)
[4]基于數(shù)學規(guī)劃法的105團農(nóng)機配備研究[J]. 周雪,趙永滿,王向陽. 新疆農(nóng)機化. 2018(01)
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[6]機械壓實對復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)工程學報. 2017(20)
[7]基于彈塑性有限元法的拖拉機車輪疲勞壽命預測研究[J]. 王大勇,秦東晨. 中國農(nóng)機化學報. 2017(10)
[8]基于EDEM仿真與SolidWorks Simulation的鑿式深松鏟有限元分析[J]. 頓國強,陳海濤,紀文義. 河南農(nóng)業(yè)大學學報. 2017(05)
[9]基于可靠性的田間作業(yè)機械最小成本規(guī)劃配置[J]. 李朋濤,鄭志安. 農(nóng)機化研究. 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]機械結(jié)構的疲勞壽命預測與可靠性方法研究[D]. 左芳君.電子科技大學 2016
[2]聯(lián)合收割機底盤可靠性分析與評價方法研究[D]. 張立香.中國農(nóng)業(yè)大學 2014
[3]損傷力學方法預估構件的疲勞裂紋形成壽命[D]. 譚文鋒.燕山大學 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 2005
碩士論文
[1]玉米收獲機底盤車架強度分析及疲勞壽命研究[D]. 周林.中國農(nóng)業(yè)機械化科學研究院 2015
[2]基于損傷力學的多軸高周疲勞壽命預測方法研究[D]. 李浩然.燕山大學 2015
[3]旋耕機刀片摩擦磨損特性試驗研究[D]. 陶景青.西華大學 2015
[4]土壤力學性能分析及其對45#鋼磨損性能的影響[D]. 饒新龍.甘肅農(nóng)業(yè)大學 2014
[5]基于Web的農(nóng)業(yè)機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 2006
本文編號：2917908
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