油菜直播机铧式开畦沟前犁曲面分析与阻力特性试验.pdf

２０１４年 ２月 农 业 机 械 学 报 第 ４５卷 第 ２期 ｄｏｉ：１０．６０４１／ｊ．ｉｓｓｎ．１０００１２９８．２０１４．０２．０２２ 油菜直播机铧式开畦沟前犁曲面分析与阻力特性试验 张青松　汲文峰　廖宜涛　廖庆喜 （华中农业大学工学院，武汉 ４３００７０） 摘要：阐述了铧式开畦沟前犁装置的基本结构组成，比较分析了铧式开畦沟前犁装置翻土型犁体曲面和改进型碎 土型犁体曲面特征，提出以犁体牵引阻力、犁耕比阻及功耗为主要评价指标，借助高速数字化土槽试验平台，开展 了前进速度、沟深、沟宽、土壤坚实度等影响要素的试验研究。试验结果表明：沟深对牵引阻力、犁耕比阻影响最显 著，前进速度、沟深对功耗影响最显著；改进型犁体装置牵引阻力、犁耕比阻、功耗都分别为原设计犁体的３５％～５０％。 关键词：油菜直播机　开畦沟犁　曲面分析　牵引阻力　犁耕比阻　功耗 ＋ 中图分类号：Ｓ２２２１２ １ 文献标识码：Ａ 文章编号：１０００１２９８（２０１４）０２０１３００６ 沟后犁组成，布置在直播机两侧，如图１所示。前犁 　　引言 主要功能是开沟，以保证畦沟沟深和初步畦沟沟型； 长江中下游稻茬田土壤黏重板结，土壤工作部 后犁主要功能是收土，以保证最终畦沟沟型［１４－１６］。 件能耗大。南方雨水充沛，根据油菜农艺种植要求， 根据直播机设计，开畦沟前犁功耗大，因此对原设计 需要开沟以便雨水排出。由华中农业大学工学院自 的开畦沟前犁进行优化设计获得改进型开畦沟前 行研制的２ＢＦＱ ６型油菜精量联合直播机（以下简 犁，本文主要对开畦沟前犁进行研究。依据油菜农 称直播机）开畦沟犁是直播机重要的土壤工作部 艺种植要求及直播机相关结构参数，开畦沟犁体由 ［１］ 件 ，也是保证油菜种植所需“三沟”（厢沟、腰沟、 犁柱、犁壁、犁铧 ３部分组成；犁体耕深为 ０１８ｍ， 围沟）的重要措施。圆盘式和尖角式开沟器沟宽一 耕宽为０１７ｍ。图２为两犁体三维设计图。 般只有３０～５０ｍｍ，常用于开种沟和肥沟，达不到油 菜种植需开畦沟的农艺要求，而旋耕刀式开沟器结 构复杂、功耗大、作业效率低、成本较高。直播机开 畦沟犁借鉴铧式犁设计而成，其结构简单、性能可 靠，可满足油菜种植开沟要求。相关研究表明，耕地 是农业生产田间作业中最基本的作业方式，也是田 间机械化中耗能最大的作业工序［２－５］。因此，不同 的犁曲面、安装作业方式和土壤工作部件作业对象 都会不同程度地影响开畦沟犁的功耗［６－１３］。 本文设计一种开畦沟前犁装置，结合高速数字 化土槽试验平台研究不同耕作速度、沟深、沟宽及土 壤坚实度对原设计和改进型两开畦沟前犁牵引阻 图１　直播机开畦沟犁安装示意图 力、犁耕比阻及功耗的影响，为犁体曲面的进一步优 Ｆｉｇ．１　Ｉｎｓｔａｌｌａｔｉｏｎｓｃｈｅｍａｔｉｃｍａｐｏｆｄｉｔｃｈｐｌｏｗ 化及降低直播机整体功耗提供依据。 ｂｙｄｉｒｅｃｔｓｅｅｄｅｒ １　犁体设计与曲面分析 １．开畦沟前犁　２．开畦沟后犁 　 １２　曲面分析 １１　犁体设计 原设计的开畦沟犁入土角 为２１４７°，改进型 直播机开畦沟犁由两个开畦沟前犁和两个开畦