蓖麻波形圆盘割刀刃口曲线拟合与优化

S225.5+9; 为减少蓖麻收获的切割功耗,该研究对前期设计的蓖麻波形圆盘割刀进行刃口曲线拟合与优化.基于国内种植的低矮蓖麻物理力学特性,采用B样条算法和基于三点圆曲率分析并带几何约束的最小二乘拟合方法对蓖麻波形圆盘割刀刃口 曲线进行参数拟合.并采用 SPH-FEM(smoothed particle hydrodynamics-finite element modeling)耦合仿真方法模拟蓖麻茎秆切割过程,以刀盘厚度、底圆曲率半径和刃口角为试验因素,以最大切割力、切割功耗为评价指标进行正交旋转组合试验,对割刀结构参数进行优化,并对优化参数组合进行试验验证.最优割刀参数组合为:刀盘厚度3...

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Published in农业工程学报 Vol. 40; no. 10; pp. 66 - 75
Main Authors 孔凡婷, 吴腾, 张彬, 赵华洋, 孙勇飞, 陈长林, 谢庆
Format Journal Article
LanguageChinese
Published 农业农村部南京农业机械化研究所,南京 210014 01.05.2024
蒙东高寒经济特色作物智能农机装备内蒙古自治区工程研究中心,通辽 028000%内蒙古民族大学工学院,通辽 028000
蒙东高寒经济特色作物智能农机装备内蒙古自治区工程研究中心,通辽 028000%农业农村部南京农业机械化研究所,南京 210014
Subjects
agricultural machinery
coupling method
蓖麻
optimization
cutting disc
耦合方法
优化
圆盘割刀
castor
农业机械
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ISSN1002-6819
DOI10.11975/j.issn.1002-6819.202311048

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Summary:S225.5+9; 为减少蓖麻收获的切割功耗,该研究对前期设计的蓖麻波形圆盘割刀进行刃口曲线拟合与优化.基于国内种植的低矮蓖麻物理力学特性,采用B样条算法和基于三点圆曲率分析并带几何约束的最小二乘拟合方法对蓖麻波形圆盘割刀刃口 曲线进行参数拟合.并采用 SPH-FEM(smoothed particle hydrodynamics-finite element modeling)耦合仿真方法模拟蓖麻茎秆切割过程,以刀盘厚度、底圆曲率半径和刃口角为试验因素,以最大切割力、切割功耗为评价指标进行正交旋转组合试验,对割刀结构参数进行优化,并对优化参数组合进行试验验证.最优割刀参数组合为:刀盘厚度3 mm、底圆曲率半径7mm、刃口角19°,此时最大切割力为109.763 N、切割功耗为1.43 J.台架试验验证表明,SPH-FEM耦合仿真方法与台架试验获得的最大切割力(112.5N)和切割功耗(1.45J)基本吻合,误差在5％以内,所提方法能很好地研究模拟蓖麻割刀的切割过程,可为蓖麻收获装备研制提供支撑.
ISSN:1002-6819
DOI:10.11975/j.issn.1002-6819.202311048