挖掘机獾爪趾仿生斗齿提高其入土性能仿真与试验

• Published in: 农业工程学报 Vol. 32; no. 18; pp. 67 - 72
• Main Author: 马云海 裴高院 王虎彪 吕雪漫 宋国风 佟金
• Format: Journal Article
• Language: Chinese
• Published: 吉林大学生物与农业工程学院，长春 130022 2016; 土壤植物机器系统技术国家重点实验室，北京 100083%吉林大学生物与农业工程学院，长春 130022; 吉林大学工程仿生教育部重点实验室，长春 130022%吉林大学生物与农业工程学院，长春 130022; 吉林大学中日联谊医院，长春 130033; 吉林大学工程仿生教育部重点实验室，长春 130022
• Subjects: 仿生; 斗齿; 模型; 獾; 等效应力; 计算机仿真; 阻力; models; 斗齿; 模型; 仿生; resistance; badger; bucket tooth; 阻力; 等效应力; bionic; equivalent stress; computer simulation; 獾; 计算机仿真
• ISSN: 1002-6819
• DOI: 10.11975/j.issn.1002-6819.2016.18.009

为解决挖掘机斗齿入土阻力大,易断裂的问题,该文利用Handyscan700扫描仪获取獾右前爪中趾表面的三维点云,提取獾爪趾的侧面轮廓曲线,并进行拟合得到曲线方程,将获取的曲线方程运用到斗齿的设计中,利用三维软件建立斗齿模型。运用有限元分析软件对仿生斗齿和80型斗齿的力学性能和切土过程进行数值模拟,对比分析了力学性能的差异以及能量损耗与切土深度的关系。采用快速成型加工技术加工出了仿生斗齿与80型斗齿试样。利用电子万能试验机对2种试样进行了楔土试验,测定了楔入阻力与楔入深度的关系。结果表明：在施加相同载荷的情况下,仿生斗齿所产生的最大等效应力小于80型斗齿的,破坏的可能性小,比较安全;当斗齿的入土深度相同时,仿生斗齿的消耗的能量总小于80型斗齿;在同样条件下,仿生斗齿的楔入阻力较80型斗齿低11.9%～12.6%。该文以獾爪趾为仿生原型设计的挖掘机斗齿不仅解决了工程中遇到的问题,还为减阻部件的开发提供了新思路,具有重要的参考价值。