土壤耕作部件极窄刀齿与土壤作用关系研究.PDF

２０１７年 ６月 农 业 机 械 学 报 第 ４８卷 第 ６期 ｄｏｉ：１０．６０４１／ｊ．ｉｓｓｎ．１０００１２９８．２０１７．０６．００６ 土壤耕作部件极窄刀齿与土壤作用关系研究 １ １ １，２ １ 尤　泳 　贺长彬 　王德成 　王光辉 （１．中国农业大学工学院，北京 １０００８３；２．中国农业大学农业部土壤 机器 植物系统技术重点实验室，北京 １０００８３） 摘要：随着保护性耕作技术和低扰动土壤处理技术的发展，新型土壤耕作部件越来越多地采用窄类或极窄类刀齿 形式。通过理论分析和室内土槽试验，对矩形齿和三角形齿两种极窄刀齿贯入土壤造成的土壤失效机理、刀齿工 作时的主要阻力来源、刀齿形状尺寸参数对贯入阻力的影响以及刀齿贯入阻力预测模型进行了研究。结果发现， 极窄刀齿在贯入土壤过程中，土壤与刀齿相互作用产生应力场和速度场，土壤主要受到刀齿的挤压而失效；刀齿所 受阻力可以通过相互作用过程中产生的力学分量进行预测，特别是该预测模型能够较好地反映刀齿在不同深度下 所受阻力的变化趋势，研究还发现在土壤参数一定的情况下，极窄刀齿所受阻力与刀齿和土壤的接触面积直接相 关，极窄刀齿的形状尺寸参数是其受力的重要影响因素。 关键词：土壤耕作部件；极窄刀齿；土壤失效机理；预测模型；相互作用关系 中图分类号：Ｓ２２０１；Ｓ１５２９ 文献标识码：Ａ 文章编号：１０００１２９８（２０１７）０６００５００９ ＩｎｔｅｒａｃｔｉｏｎＲｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｂｅｔｗｅｅｎＳｏｉｌａｎｄＶｅｒｙＮａｒｒｏｗＴｉｎｅ ｄｕｒｉｎｇＰｅｎｅｔｒａｔｉｏｎＰｒｏｃｅｓｓ １ １ １，２ １ ＹＯＵＹｏｎｇ　ＨＥＣｈａｎｇｂｉｎ　ＷＡＮＧＤｅｃｈｅｎｇ 　ＷＡＮＧＧｕａｎｇｈｕｉ （１．ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＣｈｉｎａＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００８３，Ｃｈｉｎａ ２．ＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＳｏｉｌ Ｍａｃｈｉｎｅ ＰｌａｎｔＳｙｓｔｅｍａｔｉｃＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＭｉｎｉｓｔｒｙｏｆＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒｅ， ＣｈｉｎａＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００８３，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｗｉｔｈｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｔｈｅｃｏｎｓｅｒｖａｔｉｏｎｔｉｌｌａｇｅｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙａｎｄｌｏｗ ｄｉｓｔｕｒｂａｎｃｅｓｏｉｌ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ，ｎｅｗｔｉｌｌａｇｅｔｏｏｌｓｌｉｋｅｎａｒｒｏｗｏｒｖｅｒｙｎａｒｒｏｗｔｉｎｅｓａｒｅａｐｐｌｉｅｄｍｏｒｅｏｆｔｅｎ．Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｐｒｏｖｉｄｅ ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌｓｕｐｐｏｒｔｓｆｏｒｔｈｅｄｅｓｉｇｎａｎｄｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｏｆｔｉｌｌａｇｅｔｏｏｌｓａｎｄｋｅｙｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ，ａｎｄｅｎｒｉｃｈｔｈｅ ｔｈｅｏｒｙｓｙｓｔｅｍｏｆｓｏｉｌ ｔｏｏｌｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎ，ｔｈｅｖｅｒｙｎａｒｒｏｗｔｉｎｅ ｓｏｉｌｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎｗａｓｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ，ｅｓｐｅｃｉａｌｌｙ ｄｕｒｉｎｇｔｈｅｐｅｎｅｔｒａｔｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓ．Ｔｗｏｔｉｎｅｓｗｉｔｈｄｉｆｆｅｒｅｎｔｃｕｔｔｉｎｇｅｄｇｅｓｈａｐｅｓｗｅｒｅｄｅｓｉｇｎｅｄａｎｄａｓｐｅｃｉａｌ ｔｅｓｔｂｅｄｗａｓｓｅｔｕｐｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｓｏｉｌｂｉｎｔｅｓｔｂｅｎｃｈａｓｗｅｌｌ．Ｓｏｉｌｆａｉｌｕｒｅｍｅｃｈａｎｉｓｍｗａｓａｎａｌｙｚｅｄ．Ｔｈｅ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅｓｏｆｔｈｅｔｗｏｔｉｎｅｓｗｅｒｅｒｅｃｏｒｄｅｄ，ａｎａｌｙｚｅｄａｎｄｃｏｍｐａｒｅｄｉｎｔｈｅ