关键词:
油茶林
螺旋刀具
土壤切削
计算机仿真
摘要:
针对南方油茶林土壤板结严重、土壤黏附性强,内部植被根系互相缠绕导致深松阻力大、效率低等问题,基于旋转切削原理设计制造了一款能稳定深松且具有切断缠绕根茎效果的立式螺旋刀具,并对刀具结构、原理、运动轨迹进行研究。基于平滑粒子流体动力学方法建立螺旋刀具切削土壤有限元模型,使用LS-DYNA软件对刀具作业过程进行仿真,并对其土壤应力、功率消耗、切削阻力等仿真结果进行分析。仿真结果表明:刀具切削土壤过程中最大等效应力趋于8.7 MPa,平均切削阻力为775.4 N,总能量消耗接近2 kJ。试验样机进行实地试验,测试刀具切削阻力和实际深松效果,结果表明:螺旋刀工作头实际承受最大应力值为49.3 MPa,阻力值为847.9 N,高于仿真数据9.2%,测得耕深平均值为29.2 cm,耕深稳定性系数为97.3%。该研究可为林地深松刀具研发提供一定参考,为后续螺旋刀具优化奠定基础。