仿生波纹形开沟器减黏降阻性能测试与分析.pdf

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1、第30卷第5期农业工程学报Vo1．30No．5362014年3月TransactionsoftheChineseSocietyofAgriculturalEngineeringMar．2014仿生波纹形开沟器减黏降阻性能测试与分析马云海，马圣胜，贾洪雷，，刘玉成，一，彭杰，一，高知辉，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：针对现有普通开沟器在工作过程中易粘土、阻力大等问题，提出一种仿生波纹形开沟器。该仿生开沟器依据土壤动物与生俱来的减黏脱土特性和超高分子量聚乙烯优异的减黏性能，在原有普通开沟器基础上进行设

2、计制造。该文通过田间试验，将牵引阻力设为试验指标，使用正交设计检验仿生开沟器相对于普通开沟器减黏降阻的效果和探究仿生开沟器非光滑表面形态的减黏降阻机理。试验表明，仿生开沟器减黏降阻的效果高于普通开沟器9％左右；入土深度是影响开沟器牵引阻力的主要因素，其次是土壤湿度，工作速度影响最小；通过3因素4水平正交组合试验得出使用仿生开沟器的最优条件：土壤湿度达到16．3％，入土深度有6cm，工作速度为1．8km／h。仿生波纹形开沟器具有良好的减黏降阻效果，为后续的仿生开沟器或其他触土部件研究提供参考。关键词：农业机械；仿生；试验；开沟器；减黏降阻；非光滑表面doi：10．3969~．issn

3、．1002—6819．2014．05．005中图分类号：$222．52文献标识码：A文章编号：1002—6819(2014)一05—0036—06马云海，马圣胜，贾洪雷，等．仿生波纹形开沟器减黏降阻·眭能测试与分析[J]．农业工程学报，2014，30(5)：36—41．MaYunhai，MaShengsheng，JiaHonglei，eta1．Measurementandanalysisonreducingadhesionandresistanceofbionicrippleopener[J]．TransactionsoftheChineseSocietyofAgricultura

4、lEngineering(TransactionsoftheCSAE)，2014，30(5)：36—41．(inChinesewithEnglishabstract)本文是在原有芯铧式开沟器基础上根据土壤O引言动物与与生俱来的减黏脱土特性，应用形态仿生技开沟器是农业生产中必不可少的作业部件，其术设计波纹非光滑表面形态，利用超高分子量聚乙功用主要是在播种机工作时，开出种沟，引导种子烯(Ultra．highmolecula，weightpolyethylene)所具和肥料进入沟内，并使湿土覆盖种子和肥料之]。开有的优异减黏性能，加工制造波纹非光滑形态。其沟器按其入土角不同可分为钝角开沟

5、器和锐角开中波纹非光滑表面形态为蚯蚓头部收缩态时的形沟器，前者主要包括滑刀式、单元盘式和双圆盘式，态，这种形态非光滑单元密度较高，与普通形态和后者具有代表性的有船形铲式、芯铧式L3J。芯铧式钢质仿生开沟器相比具有很好的减黏降阻效果【l。开沟器的优点是结构简单，入土性能较好，对播前根据开沟器和土壤的实际作用过程，并结合仿生非整地要求不高，而且沟底较平，开出沟宽为l2O～光滑波纹表面形态的减黏脱土机理，制造出仿生开180rnlll。主要用于东北垄作地区宽苗幅播种的中耕沟器实型，通过田间试验，探索非光滑表面形态的作物播种机上[8-12l。纵观国内外芯铧式开沟器虽然减黏脱土规律以及为后续的

6、仿生开沟器或其他触有以上优点，但其工作表面易粘土，尤其是在土壤土部件研究提供参考和试验数据。含水量较大的情况下，这样就会导致牵引阻力增大、开出的沟形不整齐、播下的种子深度不一致，1仿生开沟器总体方案直接影响播种质量L1J。1．1仿生开沟器设计依据收稿日期：2013—10．28修订日期：2013．11-28现如今，在免耕和少耕的耕作体制下，开沟器基金项目：国家科技支撑计划资助项目(2014BADO6B03)；农业科技粘土及阻力增大问题显得尤为突出。因此，减黏降成果转化基金项目(2012GB23600635)；吉林省科技发展计划项目阻性能的好坏成为衡量开沟器作业性能的重要标(20120

7、716，20130101043JC)作者简介：马云海(197O一)，男，博士，教授。主要从事仿生材料及准之一。根据吉林大学教授丛茜等】的研究成其摩擦学研究。长春吉林大学工程仿生教育部重点实验室，果，表面改性和表面改形为2种切实可行的减黏降130022。Email．myh@jlu．edu．cn阻方法。由于土壤的黏附主要是表面现象，表面改※通信作者：贾洪雷(1957一)，男，博士，教授。主要从事保护性耕性即为通过改变材料表面的性质以达到基体对土作及全程机械化方面研究。长春