农业机械学报

作者：肖茂华，汪开鑫，杨望，王伟臣，江丰

单位：南京农业大学,南京农业大学,广西大学,南京农业大学,南京农业大学,

关键词：东方蝼蛄; 仿生; 前足爪趾轮廓; 旋耕刀; 三向阻力; 离散元

基金：江苏省重点研发计划项目(BE2018127)和中央高校基本科研业务费项目（KYGD202005）

为了降低旋耕刀耕作时的能耗，本文基于东方蝼蛄前足爪趾轮廓拟合曲线的特征，利用逆向工程技术将东方蝼蛄前足爪趾1、2、3、4的轮廓曲线依次排列于IT245国标旋耕刀的正切刃与回转半径末端边缘，设计了仿生旋耕刀。建立南方粘湿土壤-旋耕刀相互作用仿真模型，分析不同刀轴转速下国标旋耕刀、仿生旋耕刀扭矩和三向阻力的变化规律，结合室内土槽试验分析刀轴扭矩的变化趋势，验证离散元仿真模型的有效性。单刀受力仿真分析表明，仿生旋耕刀与国标旋耕刀的水平阻力、垂直阻力与侧向阻力均随着刀轴转速的增加而逐渐增大。在3种刀轴转速下，除侧向阻力以外，仿生旋耕刀受到的水平阻力与垂直阻力的最大值均比国标旋耕刀小。在刀轴转速150?r/min时，仿生旋耕刀较国标旋耕刀水平阻力与垂直阻力的最大值分别降低了9.91%与9.09%；在转速200?r/min时，分别降低了5.78%与9.74%；在转速250?r/min时，分别降低了4.95%与6.38%。土槽扭矩试验表明，仿生旋耕刀与国标旋耕刀的仿真值与试验值变化趋势相同，且随着刀轴转速的增加扭矩逐渐增大，最大相对误差为13.23%。在3种刀轴转速下，仿生旋耕刀较国标旋耕刀平均扭矩分别降低了10.53%、4.46%、3.49%。本研究可为旋耕刀减阻降耗和耕作能耗分析提供借鉴。

来源：2021年第2期

《农业机械学报》期刊编辑部

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