不同材质仿生凸齿镇压器滚动件的模态分析.pdf

《不同材质仿生凸齿镇压器滚动件的模态分析.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、第28卷第13期农业工程学报82012年7月TransactionsoftheChineseSocietyofAgdculturalEngineeringVbI．28No．13Jul．2012—■■■呵'鼍■■啊奠嘲■■叠■‘‘‘薯嗣■■U山誓不同材质仿生凸齿镇压器滚动件的模态分析张智泓1，一，佟金1，蜮，陈东辉1，一，孙霁宇1，一，马云海1,2(1．吉林大学生物与农业工程学院，长春130022；2．吉林大学工程仿生教育部重点实验室，长春130022)摘要：为了探讨由不同材质组成的仿生凸齿滚动件，在镇压作业时对脱土和土壤表面微形貌加工性能的影响，利用AutodeskA

2、gorS

3、imulmion软件，对铸铁材料和UHMWPE一铸铁组合材料仿生结构滚动部件进行了模态分析。取前8阶模态，对2种滚动部件的固有频率和最大振幅做出对比，并考察滚动部件不问位置处的振幅。结果表明，UHMWPE—铸铁组合材料滚动部件在前8阶模态下各阶模态的最大振幅均大于铸铁材料滚动部件，增幅为5．716～30．077mm；UHMWPE一铸铁组合材料滚动部件更容易在相对较低的频率下获得更大振幅；在靠近辐板圈中部．即传递到牵引机构件处，uHMwPE_铸铁材料滚动部件平均振幅比铸铁材料滚动部件小0．213mm。由此町得出以下结论：相对于铸铁材料滚动部件，UHMWPE—铸铁组合材料滚动部件可

4、在更好地保证牵引稳定性的前提下，在镇压作业时，能增强其仿生凸肯尖端处的脱十潜力，并保障对土壤表面所加工微形貌的强度。这为仿生凸齿镇压器材料的选择、牵引装置行驶速度的设定以及滚动部件上激励装置的设置提供了参考。关键词：仿生学，振动，模态分析，Algor，微形貌加工doi：10．3969／j．issn．10026819．2012．13．002中图分类号：S222．23；TB533+．1文献标志码：A文章编号：1002—6819(2012)13—000808张智泓，佟金，陈东辉，等．不同材质仿生凸齿镇压器滚动件的模态分析[J】．农业工程学报，2012，28(13)：8--15．Zha

5、ngZhihong，TongJin，ChenDonghui，eta1．ModalanalysisofbioniccoBvexteethrollingcomponentcomposedofdifferentmaterials[J]．TransactionsoftheChineseSocietyofAgriculturalEngineering(TransactionsoftheCSAE)，2012，28(13)：8一15．(inChinesewithEnglishabstrac0O引言在中国东北垄作区，春播玉米前，对已耕耘土壤适当的压实町提高作物产量II—l，农田土壤表面层镇压后

6、形成具有许多凹槽或凹坑的表面微形貌，这些凹槽或凹坑可像微小水库一样储存水，具有水库效应和集水作用，能提高农田对水资源的使用效率，减小水土流失，特别在于早、半干旱地区及年降水量分布不均的地区，提高土壤蓄水保墒能力并有效提高作物产量睁11】。用于镇压的仿生凸齿滚动件以臭蜣螂前足胫节外缘齿状结构为模仿对象，因为土壤洞穴动物臭蜣螂前足胫节外缘所具有齿状形态[12-131，使其能够利用其前足行走，利用前足在松软土壤上行走来推滚粪球，表明其齿状结构对土壤具有很好的限流固土作业能力，而产生足够的推进力。对于农业机械滚动触士部件，如传统土壤镇压辊，主要采用石材、铸铁或钢材制作成实心或骨架式。该

7、类滚动部件在作业的过程中，容易发生土壤粘附现象，导致作业能耗增加。对于土壤表面微形貌加工的滚动部件，收稿日期：2011-lI．19修订日期：2012一06．18基金项目：国家自然科学基金资助项目(51075185)。作者简介：张智泓(1986一)．男，白族，云南昆明人，博士生。研究方向：主要从事地面机械仿生理论与技术研究。长春市人民大街5988号吉林大学生物与农业J=程学院，130022。Email：zhzhan909m@Inails．jlu．edu．∞※通信作者：佟金(1957一)，男，占林长春人，教授，博上生导师，主要从事仿生摩擦学研究。长春市人民大街5988号占林大学乍物

8、与农业工程学院．130022。Email：jtong《蓟lu．cdu．∞严重的土壤粘附会使十壤镇压作业无法实施。滚动触土部件的脱土减阻应当成为该类部件的重要技术要求，否则不仅会增大作业能耗，而且会显著降低作业质量和效果。另外，经镇压加工的土壤微形貌需具有一定强度，不然在自然界外力作用下微形貌容易被破坏，所以这也要求地表土壤必需压实到一定的坚实度。研究表明，对田间作业机具施加一定的振动激励，能有效地实现机具的脱土，提高农机具的地面通过能力，进而保证作业质量【l}"l。另外，因为土壤均有合适的共