旋耕-碎茬仿生刀片田间作业性能的试验研究.pdf

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1、第28卷第12期农业工程学报V01．28№．12111F二—一6月TmnsactionsofthechinesesocietyofAgriculturalEn百neeringJ吼．2012—————————————————————————————————————————————————————————二———二一旋耕一碎茬仿生刀片田间作业性能的试验研究汲文峰1，贾洪雷2※，佟金2(1．华中农业大学工学院，武汉430070；2．吉林大学工程仿生教育部重点实验室，长春130025)摘要：为检测旋耕-

2、碎茬仿生刀片的田间作、№功耗和作业质量，利用应变片型扭矩传感器对安装仿生刀片的两行耕整机进行田间作业功耗电测试验，依照困标测试方法测定作业质量，并与国标旋耕刀和常用碎茬刀进行了对比。田间试验结果表明：旋耕试验中，旋耕一碎茬仿生刀片的单位切土血积功耗小于国标旋耕刀，且作业质量优于国标旋耕月；碎茬试验中，仿生刀片单位切土面积功耗小于常用碎茬刀，作业质量较碎茬刀稍差，但依旧满足国标要求。该研究工作为实现只应用一种刀片来完成旋耕和碎茬2种小同作业的目标提供了参考。关键词：仿生，传感器，农业机械，旋耕一碎

3、茬，作业性能，国标旋耕刀，常用碎茬刀doi：lO．3969压．is叽．1002—6819．2012．12．005中图分类号：s222．3文献标志码：A文章编号：1002—6819(20121一12．0024一07汲文峰，贾洪雷，佟金．旋耕一碎茬仿生刀片田间作业性能的试验研究[J]．农业工程学报，2012，28(12)：24—30．Jiwen蜘g，JiaHonglei，Tongm．Experimentonworkingperfbnllanceofbionicbladeforsoil．rotociI

4、lingalldstubble_breaking叽TransactionsoftheChineseSocietyofAgriculturalEnginee血g(TransactionsofmeCSAE)，2叭2，28(12)：24—30．(iIlChinesewinlEngIishabstract)0引言旋耕作业较之传统犁耕作业不仅耕作质量好、工效高，又可减少机具下地次数，减轻行走部件对土壤的压实，且根茬和秸秆还曰有利于提高土壤有机质含量，为种子生长发育创造良好的环境。但旋耕作业能量消耗大，约为

5、犁耕3倍以上【卜61。因此，设计驱动型工作部件时，功率消耗和作业质量是最为重要的评价指标‘71。为提高机具的利用率、实现旋耕与碎茬作业的通用，本文在探讨旋耕机和碎茬机运动机理和参数的基础上，分析宽型旋耕刀和L型碎茬刀的结构参数，结合两种刀片结构特点设计出通用刀片⋯61，而后应用鼹鼠爪趾几何结构特征于通用月片正切面，设计出旋耕一碎茬仿生刀片116“71，但旋耕．碎茬仿生刀片的田间作业功耗和作业质量相较于国标旋耕刀和常用碎茬刀如何有待进一步研究。目前，对农业机械中旋转部件功率测量一般采用应变片型扭矩

6、传感器，通过在待测轴上粘贴应变片组成测量电桥，在基本不改变机器结构参数的情况下，通过采集应变电桥输出的电信号，实现对扭矩的测量f啡241。因收稿日期：2011．12．30修订日期：2012-02．09基金项目：国家科技支撑计划课题(2011BAD20809)：国家自然科学基金(51105161)；湖北省自然科学基金(20llcDBl49)：华中农业大学博士科研启动基金(2010BQ009)；中央高校基本科研业务费专项资金(20IIOc009)作者简介：汲文峰(1982一)，男，博上。讲师。主要从

7、事仿生技术和保护性耕作技术的应用研究。武汉华中农业大学工学院．430070。Em棚：jjwen胁窜@126．com※通信作者：贾洪雷(1957一)，男，博士，教授，博士生导师。主要从事保护性耕作技术及仿生智能机械研究。长春吉林大学工程仿生教育部重点实验室，130025。E衄il．jiahl@vip．163．c啦n此，本文应用应变片型扭矩传感器于田问试验，分别对安装旋耕一碎茬仿生刀片、国标旋耕刀和常用碎茬刀的两行耕整机进行功耗电测试验，并依照国标测试方法测定作业质量。1材料与方法1．1试验刀片以6

8、5Mn为加工材料制作旋耕．碎茬仿生刀片，其结构如图1a所示。仿生刀片采用与国标旋耕刀(图lb)相同的阿基米德螺旋线作侧切刃曲线，正切刃采用碎茬刀(图lc)正切刃刃口曲线，且有3个仿鼹鼠爪趾几何结构均布于仿生刀片正切面，形成了3个缺口和4个尖刺刃‘16J"。3种刀片的主要结构参数如表1所示。1魁￡面正切刃滑切角佃艇尖刺刃弯捐／“旋耕．碎茬仿生刀片宽第12期汲文峰等：旋耕一碎茬仿生刀片田间作业性能的试验研究＼≤三到弯折角ⅪVI住b．国标旋耕刀c．碎茬刀图l刀片结构示意图Fig．1StlllctIlr