铧式犁减阻性能研究_徐锐良
铧式犁犁体结构及性能分析
村乡科技XIANGCUN KEJI 62XIANGCUN KEJI 2016年12期（中）为主的原则。
按照机械的技术保养手册，按时进行保养维护。
针对农机最常见的问题进行重点排查，增强对农机的清理、维护和检查等方面的技术维护，确保机械在使用过程中不会出现意外故障，达到较高的使用效果。
4.2农业机械的定期保养和存放保养农业机械在使用的过程中，磨损现象是无法避免的，需要对机械进行定期的、全面的维护和保养。
及时的维护可以在最大程度上保证农机使用的安全性。
此外，由于农机的使用是有季节性的，所以农机的存放也是非常关键的。
应严格参照机械的存放说明，避免农机因存放不当出现机械损坏现象。
5结语社会主义新农村建设离不开先进农业设备的引用，随着现代化设备逐渐广泛应用于农业生产中，农业机械故障的维护和维修显得十分重要。
参考文献［1］张冰冰，周在立，曹晨，等.铝散热器断裂原因分析及预防措施［J ］.拖拉机与农用运输车，2014（2）：35-37.［2］史锐，温馨.农用机械常见故障及排除［J ］.农机使用与维修，2011（2）：94-95.铧式犁犁体结构及性能分析谢敏（通榆县瞻榆镇农业机械推广中心站，吉林通榆137200）［摘要］中国传统铧式犁由古代木制耕地工具耒耜演变而来。
铧式犁是一种耕地的农具，为全悬挂式铧式犁，由在一根横梁端部的厚重的刃构成，通常系在一组牵引他的牲畜或机动车上，也有用人力来驱动的，用来破碎土块并耕出槽沟，从而为播种做好准备。
犁体是铧式犁的主要工作部件。
犁体的工作性能和动力消耗情况与其结构型式、曲面类型和技术状态有很大的关系。
本文详细介绍铧式犁犁体的结构和性能。
［关键词］铧式犁；结构；性能［中图分类号］S222［文献标识码］A ［文章编号］1674-7909（2016）35-62-21铧式犁的结构铧式犁犁体由犁铧、犁壁、犁侧板和犁柱组成一个整体，通过犁柱安装在犁架上。
其作用是插入土壤（入土），垂直和水平地切出士垡（切土），并对其进行破碎和翻转（碎土和翻土）。
悬挂参数选择对铧式犁作业稳定性的影响
农 机具 ２个 下 悬 挂 点 连 接 时 ， 悬 挂 点 在水 平 面 内 ２个
的投 影 。四边 形 机 构 的 瞬 心 位 置 对 犁 耕 机 组 的 工 作 质量 也 有 较 大 的 影 响 。水 平 面 内 悬 挂 参 数 的选 择 结 果不 同可使 机 构运 动 瞬心 有 ３个 位 置 ： 在机 构 的无 穷
有一 增量 。但 由于机 构 做 平 行 四边 形运 动 ， 侧 板 的 犁
土壤 反力 增 量不 大 ， Ｒ 与 的增量 不 相适 应 ， ∑Ｍ 。 ≠Ｏ
图 ６ 水 平 面内 瞬 心 在 后方
２ ３ 瞬心在 前方 ．
某一时刻 ， 土壤 阻力
和 犁 侧 板 沟 壁 反 力 Ｆ正
好使悬挂机构在水平面内处于平衡状态， 则有∑ Ｍ
∑ ≠ 。 ０
・
７２ ・
２１ ０ ０年 １ １月
农 机 化 研 究
第 １ １期
３ 结 论
为 使 铧式 犁 在 使 用 过 程 中 调 整 方 便 及 机 构 自身
平衡 的需 要 ， 悬挂 犁 在 纵 垂 面 内的 四连 杆 机 构 和 在 水
平 面 内 的 四连 杆 机 构 的 运 动 瞬 心 都 必 须 在 机 构 的 前 方 ， 其 有很 好 的 耕 宽 和 耕 深 的稳 定 性 ， 使 是 当 土 使 即 质发 生 变 化 时 ， 犁也 能 自身 平 衡 ， 到工 作 要求 。 达
远处 、 后方 、 方 ， 图 ４所示 。 前 如
瞬 心 在 无 穷 远 处
瞬心 ｊ 疗
瞬 心 在 前 力
图４
水 平 面 内 瞬 心在 不 同位 置 不 惹 图
铧式犁犁铧常见质量缺陷及防治措施
１ 铧 式犁
铧式 犁是 农 业生 产 的重要 农 机具 之一 ， 犁铧 是 铧 式 犁 主要 工作 部 件犁 体 的重 要易 磨损 部件 ， 主要 起 入 土 、 土作 用 。随着 现 代 农 业 技 术 的提 高 ， 结 构 正 土铲 ， 又 安装 在 主犁体 的后 下 方 ，
疏松 耕层 以下 的心 土 ， 现 上 翻 下 松 ； 悬 挂 犁 上 心 实 在
土 铲与 主犁体 固定 连接 。
１ ２ 辅助 部 件 ．
沿着提高生产率 ， 降低能耗 和提高土壤耕作质量 、 延 长使用寿命的方向发展 ， 但在实 际生产过程中 ， 不但
需消耗大量较高强度和韧性 的钢材 ， 而且因犁铧变钝 增大阻力也使拖拉机油耗增加 ， 并且降低耕作质量 。
铧 式 犁主 要部 件 有犁 体 、 前 犁 、 刀 和犁架 等 ， 小 犁
③安全装 置： 当犁碰到意外 障碍时 ， 为防止犁损 坏而设置的超载保护装置。在多石地或开荒地上使 用 的犁 ， 别是 高速 作业 机组 ， 般都设 有 该装 置 。 特 一
由工作部件和辅助部件构成 ， 工作部件直接参与耕地 和 切割 土 壤 … ， 助 部 件 协 助 和 保 证 工 作 部 件 完 成 辅
经 验 交 流
・
机械研究与应 用 ・
铧 式 犁 犁铧 常 见 质 量 缺 陷及 防治 措 施
杨 永 林 ， 军 山， 永 宝 王 杨
（ 高台县嘉 宝机械 制造销 售有限公司， 肃 张掖 甘 ７４０ ） ３ ３ ４
摘
要 ： 点介 绍 一 种 典 型 材 料 的 犁铧 质 量 缺 陷 常见 问题 ， 断 裂 、 劣 弯 曲 、 磨 性 较 差 等 ， 析 其 影 响 因素 ， 出 防 重 如 变 耐 分 得
铧式犁研究与应用现状
易 凡 钰 ，施 娇 碟 ，杨 光 ，马 永 财 ．铧 式 犁 研 究 与 应 用 现 状 ［Ｊ］．中 国 农 机 化 学 报 ，２０１９，４０（３）：２３１－２３６ Ｙｉ Ｆａｎｙｕ，Ｓｈｉ Ｊｉａｏｄｉｅ，Ｙａｎｇ Ｇｕａｎｇ，Ｍａ Ｙｏｎｇｃａｉ．Ｓｔｕｄｙ ａｎｄ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｍｏｕｌｄｂｏａｒｄ ｐｌｏｕｇｈ ［Ｊ］．Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｃｈｉｎｅｓｅ Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ Ｍｅｃｈａｎｉｚａｔｉｏｎ，２０１９，４０（３）：２３１－２３６
０ 引 言
２０１６年，农业 部 下 发 了 《全 国 农 业 机 械 化 发 展 第 十三个五年规划》，此规划的发展目标要求到 ２０２０ 年， 主要农作物生产 全 程 机 械 化、种 养 加 全 面 机 械 化 取 得 显著进展，区域 协 调 共 进 的 农 业 机 械 化 发 展 新 格 局 基 本形成，有条件 的 地 区 率 先 基 本 实 现 农 业 机 械 化 。 根 据发展目标的要求及当前国外农机产品的国内占比规 模可观的情况下，我 国 农 业 机 械 研 究 者 需 要 解 决 农 机 设 备 中 的 很 多 技 术 问 题 ，其 中 ，铧 式 犁 的 性 能 是 亟 待 提 升的。
典型农机触土工作部件犁铧耐磨方法研究
现代化农业 ２０２０ 年第 ５ 期(总第 ４９０ 期)
典型农机触土工作部件犁铧耐磨方法研究
张金波
(佳木斯大学 机械工程学院,黑龙江 佳木斯 １５４００７)
摘要:犁铧、深松铲、旋耕刀等典型农机触土部件与土壤接触造成的磨料磨 损 是 其 失 效 的 主 要 形 式. 如 何 提 高
犁铧等农机触土工作部件与土壤接触造成的严重磨损是其损坏失效 的 主 要 原 因.据 统 计,在 所 有 造 成
农机零部件失效破坏的因素中,由 于 磨 损 造 成 的 失 效 占 ８０％ ,由 此 造 成 的 经 济 损 失 非 常 巨 大 [１]. 犁 铧 等 农
机触土工作部件的磨损形式包括磨料磨损、黏着磨损、冲击磨损,疲劳磨损以及腐蚀磨损,其中尤以磨料磨损
最为突出 [２].磨料磨损是指外界硬颗粒 或 者 对 磨 表 面 上 的 硬 凸 起 物 在 摩 擦 过 程 中 引 起 的 表 面 材 料 脱 落 现
象,宏观表现为材料表面的磨损 [３].犁铧等典型农机触土部件除了与土壤颗粒作用造成的磨料磨损之外,还
因与农药、化肥、土壤溶液接触发生 化 学 或 电 化 学 反 应 而 产 生 的 表 面 损 伤 造 成 的 磨 蚀 磨 损 [３]. 无 论 哪 种 磨
表明,熔覆层中存在共晶组织、亚共晶组织和过共晶组织,从而使熔覆层具有较高的硬度和韧性,因此耐磨性
显著提高 [６].Ni
ＧCr
ＧB
ＧS
i
Ｇ系 F１０２ 是一种中等硬度的镍铬硅 硼 合 金 粉 末,这 种 材 料 具 有 良 好 的 耐 磨 性 能,而
且耐蚀、抗高温.用这种材料在犁铧表面加工制备熔覆层可显著提高其耐磨性,使用寿命延长 ２~３ 倍 [７].
新疆高速翻转犁研究现状与发展动态
新疆高速翻转犁研究现状与发展动态摘 要：新疆各区域土壤性质不同，作物方式也有较大差异，针对各种土壤条件而进行的犁地作业有待深入研究。
为了实现高效化作业，高速翻转犁获得了大量应用。
然而，高速犁体目前主要依靠进口，犁体的国产化在作业质量、工作效率、可靠性等方面仍存在较大差距，为了方便研究人员深入研究新疆土壤特点，优化高速犁体，开发适宜于新疆的国产化高速翻转犁，本文总结分析了新疆土壤特点，文献综述了国内外高速翻转犁的研究发展现状，分析其功能和特点，并提出具体的研究方向与优化措施。
为研究适用于新疆土质条件下的高速翻转犁提供参考。
关键词：高速翻转犁；耕作；铧式犁；现状引言高速犁是指犁体的作业速度达到10km/h以上时所采用的犁体曲面。
受运行速度影响，犁体运行速度越快，运行时所受到的阻力也越大，增大了作业能耗。
耕地作业主要成本是指克服牵引阻力所消耗的能量，据统计耕作时消耗的能量占整个田间作业消耗能量的40%-60%[1]。
但使用高速翻转犁后，可以实现快速作业，提高经济效益，节省能源。
根据测算，当犁体速度达到10km/h以上时，耕地作业能达到最大的经济效益。
因此当大型拖拉机技术被广泛应用以来，高速犁体也得到了广泛应用与发展，许多的地区大量引进高速翻转犁[2]。
新疆耕地面积约4.2×106公顷，是中国重要的优质农产品生产基地[3]，由于处于特殊的地理位置，土壤中盐碱含量较高，土壤湿度较小，容易造成播种层盐碱度增高，土地板结，受长期覆膜作业影响，土壤中含较多残膜残留，对土壤容积、比重、水肥运行等有较大影响。
为了改善土壤结构，深耕作业是最重要、最关键的一环。
在耕作时，以上问题会造成高速翻转犁耕作阻力大，耗能多，犁垄效果差。
因此新疆建设生产兵团对优质的高速翻转犁[4]有较强的需求，土壤提质工程是持续性话题，改善土质文 / 刘亚明1 ,2，郑 炫3，胡 灿1,2，王旭峰*1,2，何义川1,2，邢剑飞1,2( 1．塔里木大学 机械电气化工程学院， 新疆 阿拉尔 843300； 2．新疆维吾尔自治区普通高等学校现代农业 工程重点 实验室， 新疆 阿拉尔 843300； 3．新疆农垦科学院 机械装备研究所，新疆 石河子 832000)结构，优化土壤中耕作层条件，关系着新疆农业的可持续性发展。
一种组合式单(双)铧犁的研究与设计
一种组合式单（双）铧犁的研究与设计【摘要】本文针对组合式单（双）铧犁进行了研究与设计。
在引言部分介绍了研究背景和研究意义。
设计原理分析部分对组合式单铧犁和双铧犁的结构设计进行了详细讨论。
性能测试与优化部分对铧犁的性能进行了测试，并提出了优化方案。
应用前景展望部分探讨了该技术在农业领域的应用前景。
结论部分总结了研究成果，指出了进一步研究方向和实际应用价值。
通过本文的研究，可以为农业生产提供更高效、更节约的耕作工具，为农民提供更好的农业生产条件。
【关键词】组合式单铧犁、组合式双铧犁、设计原理、结构设计、性能测试、优化、应用前景、研究成果、进一步研究、应用价值。
1. 引言1.1 研究背景农业是国民经济的基础，耕地是农业生产的关键环节。
土壤耕作是耕地管理的关键，铧犁作为传统耕作工具，在耕作中扮演着重要角色。
传统的单铧犁和双铧犁存在诸多问题，比如工作效率低、精度不高、适应性差等，不能适应现代农业发展的需求。
随着农业现代化进程的加快，对农业机械化设备的要求也越来越高。
一种能够提高农田土壤耕作效率、精度和适应性的新型组合式单（双）铧犁备受研究者和农民的关注。
这种新型犁具有结构简单、操作方便、适应性强、效率高等特点，可以大大提高土壤耕作的效率和质量，推动农田管理的现代化进程。
深入研究和设计一种具有竞争力的组合式单（双）铧犁，对促进现代农业的发展，提高耕地利用率，降低农业生产成本具有重要意义。
本研究将结合现代机械设计与土壤力学理论，开展组合式单（双）铧犁的研究与设计工作，旨在为农田耕作提供更高效、更方便、更环保的新型工具，推动农业生产的可持续发展。
1.2 研究意义组合式单（双）铧犁是农业生产中常用的耕作工具，对提高农业生产效率和土壤肥力有着重要的作用。
其研究意义主要体现在以下几个方面：1. 提高作业效率：传统的单（双）铧犁需要多次来回作业才能完成耕作任务，而组合式单（双）铧犁通过结合不同的犁体，可以一次性完成多种不同深度和宽度的耕作，从而提高了作业效率。
一种组合式单(双)铧犁的研究与设计
一种组合式单（双）铧犁的研究与设计1. 引言1.1 研究背景随着农业现代化的推进，农业生产的效率和质量要求越来越高。
传统的耕作工具铧犁在翻耕深耕方面存在一定的局限性，需要频繁更换工具以适应不同的作业需求，这不仅增加了劳动强度，还降低了农业生产的效率。
研究一种组合式单（双）铧犁成为了迫切需要解决的问题。
目前市场上存在的部分组合式单（双）铧犁虽然能够满足一定的作业需求，但在实际使用中仍然存在一些问题，比如结构复杂、性能不稳定、操作不便等。
设计一种更加稳定、高效、方便操作的组合式单（双）铧犁是当前农机设计领域的热点问题之一。
针对以上问题，本研究旨在通过对组合式单（双）铧犁进行深入研究和优化改进，以提高农业生产效率，减轻农民劳动强度，推动农业现代化进程。
通过本研究，将为农业机械化技术的发展和应用提供重要的理论基础和实践指导，促进我国农业生产方式转变，促进农业结构调整和产业优化升级。
1.2 研究目的研究的目的是通过对组合式单（双）铧犁进行设计与研究，实现对农田的耕作和翻耕作业的高效、精准和节约。
通过优化设计和改进，提高犁具的工作效率和灵活性，减小对土壤的伤害程度，提高作业质量和农业生产效益。
将先进的技术应用于传统的农业机械设备上，推动农业机械化水平的不断提高和农业生产方式的转变，为我国农业现代化进程做出贡献。
通过研究组合式单（双）铧犁的性能测试和优化改进，实现其在不同地区、不同作业条件下的适应性和稳定性，为农业生产提供更多的选择和支持。
最终达到提高粮食生产效率、优化农业生产结构和保护环境资源的综合目标。
1.3 研究意义本文所研究的组合式单（双）铧犁具有重要的研究意义。
单（双）铧犁是农业生产中常见的耕作工具，对于提高耕作效率、减轻农民劳动负担具有重要意义。
研究和设计一种结构合理、性能优越的组合式单（双）铧犁具有现实的农业生产意义。
随着农业机械化水平的不断提高，传统的单铧犁已经不能满足农业生产的需求。
而组合式单（双）铧犁具有更加灵活多样的结构，能够适应不同的耕作需求，因此具有较高的市场应用价值。
铧式犁的自动化控制技术研发与应用
铧式犁的自动化控制技术研发与应用自动化控制技术在农业领域的应用越来越广泛，其中铧式犁的自动化控制技术研发与应用对于农业生产的效率和质量具有重要意义。
本文将从铧式犁自动化控制技术的研发需求、研发进展以及应用前景等方面展开论述。
铧式犁是一种常见的农机具，主要用于地表翻耕和松土，以改善土壤结构和促进农作物的生长。
传统的铧式犁需要人工操作，在大面积农田中工作效率较低，还无法实现精确控制，往往存在犁深度不均匀、农作物损伤等问题。
因此，研发铧式犁的自动化控制技术成为提高农业生产效率和质量的重要手段。
首先，铧式犁自动化控制技术的研发需求在于解决传统犁耕方式的局限性。
传统犁耕方式过于依赖人工操作，操作员需要长时间站立和操纵，劳动强度大且易疲劳，降低了工作效率。
同时，由于人工操作难以精确控制，易造成土壤质量不均匀，无法满足作物对土壤深度、湿度和氧气含量等要求。
因此，研发铧式犁的自动化控制技术能够解决以上问题，提高农业生产的效率和质量。
其次，铧式犁的自动化控制技术研发主要包括感知和控制两个方面。
感知方面，需要通过传感器等装置对土壤深度、湿度、温度等参数进行实时监测，以获取与作物需求相匹配的犁耕参数。
控制方面，需要设计相应的控制算法和系统，实现对铧式犁的自动控制，包括犁深度、速度、转向等参数的精确控制。
通过科学合理地设计感知和控制系统，可以实现对铧式犁的智能化操作，提高作业的精准度和效率。
目前，铧式犁的自动化控制技术已经取得了一些进展。
首先，在感知方面，利用先进的传感器技术，可以实时获取土壤的相关参数，如激光传感器可以测量土壤深度和高度，湿度传感器可以测量土壤湿度等。
这些传感器可以将数据传输给控制系统，作为控制算法的输入。
其次，在控制方面，采用先进的控制算法和系统，能够实现对铧式犁的精确控制。
例如，通过PID控制算法可以实现对犁深度的控制，通过GPS和导航系统可以实现对犁行走路径的精确控制。
铧式犁的自动化控制技术在农业生产中具有广阔的应用前景。
一种组合式单(双)铧犁的研究与设计
一种组合式单（双）铧犁的研究与设计
组合式单（双）铧犁是一种农业机械设备，主要用于耕地、翻土、平整和松土等农田作业。
本文将针对该机械设备展开研究与设计。
组合式单（双）铧犁的研究与设计需要考虑到其结构和工作原理。
该设备主要由铧体、支架、深松板和刀具等组成。
铧体是铧犁的主要部件，用于将土壤翻转和翻动。
支架起到支撑和固定铧体的作用。
深松板用于增加土壤的通气性和保持土壤的水分。
刀具则用于切割和破碎土壤。
在设计时，需要根据不同的作业需求和土壤情况，进行合理布置和优化设计。
组合式单（双）铧犁的设计需考虑到其适应性和机动性。
适应性主要体现在其适用于不同土壤类型和工作环境。
不同土壤类型的耕地可能需要不同形状和尺寸的铧体。
机动性主要体现在其应对不同作业需求和操作方式。
组合式单（双）铧犁可以根据需要调整铧体的倾斜角度和工作深度。
组合式单（双）铧犁的设计还需考虑到其安全性和维修性。
安全性主要体现在其操作过程中不造成人身和机械设备的伤害。
需要设置相应的安全防护装置和操作指导。
维修性主要体现在其使用寿命和维修方便程度。
设计时可采用易于更换和维修的零件和连接方式。
组合式单（双）铧犁的研究与设计需要兼顾结构和工作原理、适应性和机动性、安全性和维修性等因素。
通过合理布置和优化设计，可以提高该设备的工作效率和性能，满足不同农田作业的需求。
犁铧组件、翻转犁、犁铧组件过载保护控制方法和拖拉机[发明专利]
![犁铧组件、翻转犁、犁铧组件过载保护控制方法和拖拉机[发明专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/daaea7022e60ddccda38376baf1ffc4fff47e270.png)
专利名称：犁铧组件、翻转犁、犁铧组件过载保护控制方法和拖拉机
专利类型：发明专利
发明人：钟文杰,刘建民,徐志鹏
申请号：CN202111351996.7
申请日：20211116
公开号：CN114097315A
公开日：
20220301
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明的实施例提供了一种犁铧组件、翻转犁、犁铧组件过载保护控制方法和拖拉机，涉及农机技术领域。
该犁铧组件包括犁铧、犁柱、安装座和缓冲油缸，犁铧与犁柱固定连接，犁柱可转动地连接于安装座上，缓冲油缸的一端与犁柱连接，另一端与安装座连接，犁柱在外力作用下能相对安装座转动以压缩缓冲油缸。
通过设置缓冲油缸能够在犁铧组件遇到障碍物后实现过载保护，防止零件受损，无需停机维修，提高拖拉机的作业效率。
申请人：广东皓耘科技有限公司
地址：528000 广东省佛山市顺德区北滘镇顺江社区北滘工业园骏业东路11号东面办公室二楼201-25
国籍：CN
代理机构：北京超凡宏宇专利代理事务所(特殊普通合伙)
代理人：张洋
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犁铧磁化对耕作性能影响初探
犁铧磁化对耕作性能影响初探
国培光;刘进锁
【期刊名称】《干旱地区农业研究》
【年(卷),期】1995(013)002
【摘要】在对土壤磁化效应认识的基础上，研究了犁铧磁化对耕作性能影响，试验证实了借助于磁化犁使土壤磁化不仅会提高犁耕作业质量，而且会减轻犁耕牵引阻力，使纯工作标准亩的节油率提高１０％的左右是可能的，为磁化犁的设计和应用提供了技术基础。
【总页数】7页(P103-109)
【作者】国培光;刘进锁
【作者单位】不详;不详
【正文语种】中文
【中图分类】S222.102
【相关文献】
1.磨损犁铧耕作性能的试验研究 [J], 薛少平;卢博友
2.磁化水对水稻种子发芽率的影响初探 [J], 黄慧珍;陆铭昌;金菊花;毛瑷璇
3.磁化处理煤油的空气/油/水界面张力影响初探 [J], 梁鹏志;黄伟莉;李琳锋;尹文燕;张帮亮
4.饮用磁化水对羔羊生长性能、消化代谢和屠宰性能的影响 [J], 程志泽;雒秋江;黄振;李凤鸣;潘榕
5.磁化处理对煤油表观粘度影响的初探磁 [J], 梁鹏志;黄伟莉;李琳锋;任伟轩;张帮亮
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基于逆向反求技术的旋耕机弯刀数据采集与曲面重构方法
基于逆向反求技术的旋耕机弯刀数据采集与曲面重构方法毛鹏军;徐锐良;朱曙光【摘要】针对旋耕机弯刀曲面复杂、建模困难的问题,提出了基于样品的逆向反求建模方法.运用非接触式激光三角法采集了T系列Ⅰ型旋耕弯刀原始数据,通过点云数据降噪、精简和网格化进行数据处理.针对不同位置,采用不同方法提取了特征曲线,并进行曲面重构,通过缝合各个重构曲面和刀柄修补最终完成了旋耕机弯刀三维实体模型的建立.【期刊名称】《农机化研究》【年(卷),期】2012(034)007【总页数】3页(P29-31)【关键词】旋耕机;弯刀;逆向反求;曲面重构【作者】毛鹏军;徐锐良;朱曙光【作者单位】河南科技大学大学车辆与动力工程学院,河南洛阳471003;河南科技大学大学车辆与动力工程学院,河南洛阳471003;洛阳中重发电设备有限责任公司,河南洛阳471003【正文语种】中文【中图分类】TP391.910 引言旋耕机弯刀具有复杂的曲面形状，运用描点法或参数法均需要建立弯刀各部分精确曲线方程，建模难度较大且精确性不高。
曲面反求技术可以实现旋耕机弯刀三维表面数字化测量及其实体模型重构[1-2]。
本文以T系列Ⅰ型旋耕弯刀作为曲面样品研究测量过程中的数据采集、预处理和曲面重构方法。
1 数据采集方法本文旋耕机弯刀点云数据采集采用非接触式激光三角法，所用仪器是瑞典Leica公司生产的手持式激光跟踪扫描仪T-scan，如图1所示。
旋耕机弯刀数据采集之前，首先要选择样品固定点。
由于所固定的部分在数据采集的过程中会形成“漏洞”，因此固定部分的选择应为部件的非关键部位或几何形状规则部位，以便于“漏洞”在反求的三维模型上得到修补。
而刀柄部位几何形状比较规则，依据测量尺寸可以直接绘出，易于反求模型的修补，因此选择刀柄作为固定部分。
旋耕机弯刀固定好以后，用激光球把激光跟踪扫描仪所发射的激光束引到便捷式手持扫描仪的窗口棱镜上，然后手持便携式扫描仪对旋耕机弯刀进行扫描。
铧式犁减阻性能研究_徐锐良
·22·
图 1 犁体曲面形成示意图 Fig． 1 The Schematic Diagram of Plow Surface
2017 年 2 月
农机化研究
1． 2 导曲线的创建 铧式犁导曲线是犁体曲面与铧刃线垂直平面相
交的截面线，是控制水平直元线位置的指导线。导曲 线一般做法是在平面坐标内，分别量取导曲线开度 L 和高度 H，确定点 A； 自坐标原点 O 作直线 OB，与 X 轴 成 ε 角，并在其上截取直线段 OC 等于 S； 过 A 点作直 线 AE 与直线 OB 成一定角度，并交 OB 于点 E； 在 CE 与 AE 两直线上截取数个等分点，顺序编号，用直线连 接同序号的 点，得 一 直 线 族，作 其 公 切 线 即 得 导 曲 线 的包络抛物线，如图 2 所示。
表 4 犁体材料特性 Table 4 The material properties of plow
密度 / kg·m－3
弹性模量 / Pa
泊松比
图 4 曲率半径变化图 Fig． 4 The Chart of Curvature Ｒadius
2 仿真试验
2． 1 有限元模型的建立 将建立的犁体模型导入 ANSYS 中，在仿真分析中
关键词： 铧式犁； 耕作阻力； 导曲线； ANSYS
中图分类号： S222． 12 +1
文献标识码： A
文章编号： 1003－188X（2017）02－0022－05
DOI:10.13427/ki.njyi.2017.02.005
0 引言
我国是一个农业大国，每年有 1 亿 hm2 的土地需 要耕作。铧式犁作为最常用土壤耕作机具之一，每年 要消耗大量能源，如果能通过合理设计犁体曲面形状 来达到降低 耕 作 阻 力、减 少 能 源 消 耗 的 目 的，将 对 我 国经济发展具有重要意义。针对如何改变铧式犁结 构、减小耕作 阻 力 这 个 问 题，国 内 外 学 者 曾 做 过 很 多 研究。1968 年，匈牙利开始生产滚子犁，用滚子代替 犁壁尾部切去的部分，使土垡沿犁壁的运动由滑动摩 擦变为滚动摩擦，从而减小犁壁与土壤之间的摩擦阻 力； 但滚子犁翻土性能与覆盖性能都很差，又需增加 滚子装置，导致成本也增加［1］。1972 年，前苏联用聚 四氟乙烯塑 料 覆 盖 犁 体 曲 面，生 产 出 塑 料 犁，试 图 减 小犁壁与土壤的摩擦阻力。塑料犁在作业时有很好 的减阻效果，但犁体磨损快、寿命短、成本高［2］。李庆 中、曾德超用 海 绵 翻 转 来 模 拟 土 壤 翻 转，将 整 体 土 垡 翻转运动与土垡微元相对犁体曲面运动结合起来研 究，建立一个 能 够 把 犁 体 曲 面 参 数、耕 作 能 耗 与 耕 作 质量联系起来的通用优化模型，实现了犁体曲面的优 化设计，所设计犁体具有较好的降阻性能，其翻土、碎 土性能也 能 达 到 耕 作 要 求［3］。 广 西 大 学 杨 坚 教 授 设 想通过协调铧式犁各个参数来降低耕作阻力，但铧式 犁参数众 多，很 难 找 到 最 佳 组 合 参 数 来 设 计 犁 体 曲
元线非直线型铧式犁几何与力学特性研究
元线非直线型铧式犁几何与力学特性研究徐锐良;刘美洲;郭志军;张荣【期刊名称】《农机化研究》【年(卷),期】2017(039)003【摘要】降低铧式犁耕作阻力，减少能源消耗，是国内外农业机械研究者一直非常关注的课题。
铧式犁犁体曲面成型方法是元线沿着准线按照一定规律运动形成，元线与准线形式是影响铧式犁耕作阻力的两个重要因素。
以BTU35犁体为基础，用三角函数曲线代替直线作为元线形成新犁体曲面，采用有限元分析方法，将两犁体曲面耕作阻力进行比较。
研究发现：三角曲线作为元线形成的犁体曲面耕作阻力较小，在5、6、7 km/h 时耕作阻力分别比原犁体降低2.5%、4.1%、3.9%。
结合直线与 sin 函数曲线曲率变化情况，可得出结论：变曲率犁体曲面更有利于降低耕作阻力。
%Reducing the working resistance and cutting down the energy consumption has been an important subject for domestic and foreign agricultural machinery researchers. Plow-surface is formed when the basic line move along the direc-trix according to certain rules. The basic line and directrix are two important factors to affect the plow’ s working resist-ance. Research on the base of BTU35, the new plow is designed by using trigonometric function curve instead of straight line as the baisc line. The working resistances are analyzed and compared with finite element method. It was discovered that the new plow reduced working resistance by 2. 5 percents in 5km/h,4. 1 percents in 6km/h, 3. 9percents in 7km/h. Taking the condition of straight line and sine function currature changesinto consideration,we can draw a conclusion that the variable curvature plow has better drag reduction effect.【总页数】5页(P22-25,31)【作者】徐锐良;刘美洲;郭志军;张荣【作者单位】河南科技大学车辆与交通工程学院，河南洛阳 471003;河南科技大学车辆与交通工程学院，河南洛阳 471003;河南科技大学车辆与交通工程学院，河南洛阳 471003;河南科技大学车辆与交通工程学院，河南洛阳 471003【正文语种】中文【中图分类】S222.12+1【相关文献】1.考虑裂隙的几何-力学特性的双重孔隙介质水-应力耦合模型及其有限元分析 [J], 张玉军;张维庆2.2维线元不确定性εσ模型误差带几何特征的代数研究 [J], 朱长青;张国芹;史文中3.品字型与直线型桩基力学特性对比分析 [J], 马鹏;李永奎4.巧作辅助线解决部分直线型几何问题 [J], 王玉洁5.岩体裂隙非规则几何水力学特性研究 [J], 杨太华;孙钧因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
基于LS-DYNA的铧式犁结构优化设计及性能分析
基于LS-DYNA的铧式犁结构优化设计及性能分析
刘明勇;向雪;闫春爱;胡成龙;韩新光;欧阳周寰
【期刊名称】《农机化研究》
【年(卷),期】2024(46)10
【摘要】基于LS-DYNA法建立犁体与土壤的耦合接触有限元模型,讨论不同犁体
导曲线、铧刃角、安装角、端点角、耕作速度对耕作过程翻垡效果和犁体应力影响,并进行试验验证。
结果表明:椭圆曲面比抛物线曲面耕作时阻力更小、土壤翻垡效
果更好,阻力降低5.6%,翻垡距离提升14.8%;对犁体前进速度、铧刃角、安装角、
端点角进行单因素分析,发现翻垡距离随着速度增加而增加,而随着铧刃角、安装角、端点角呈现出先增大后减小的趋势。
因此,通过选取合适的速度与结构参数可以提
升铧式犁的翻垡性能,减低犁体阻力。
【总页数】8页(P153-160)
【作者】刘明勇;向雪;闫春爱;胡成龙;韩新光;欧阳周寰
【作者单位】湖北工业大学;湖北省农机装备智能化工程技术研究中心;武昌工学院
智能制造学院
【正文语种】中文
【中图分类】S222.121
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国内外犁铧减粘耐磨研究现状与展望
国内外犁铧减粘耐磨研究现状与展望
张泽锋;赵武云;李璐;戴道算;王虎存;曹晓庆
【期刊名称】《林业机械与木工设备》
【年(卷),期】2024(52)5
【摘要】犁铧作为一种典型的农耕触土部件,其主要功能是对土壤进行翻耕,起到松土、碎土的作用。
犁铧等农耕触土部件在作业时易出现土壤粘附、部件磨损等现象,这些现象是增大农耕触土部件作业阻力,造成其失效与报废的重要原因,因此如何提升犁铧等农耕触土部件的减粘耐磨性能,是一项亟待解决的技术难题。
简述了土壤对金属的黏附机理和磨损机制,归纳总结了几种可提升犁铧等农耕触土部件减粘耐磨性能的技术手段,并对我国犁铧等农耕触土部件的发展提出展望。
【总页数】10页(P4-12)
【作者】张泽锋;赵武云;李璐;戴道算;王虎存;曹晓庆
【作者单位】甘肃农业大学机电工程学院;浙江华企正邦自动化科技有限公司
【正文语种】中文
【中图分类】S224.2
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面［4］。由于种 种 原 因，上 述 方 法 并 没 有 大 范 围 推 广。 本研究通过 MatLab 曲线拟合功能，建立曲率半径变化 不同的曲线，用 这 些 曲 线 作 为 导 曲 线，建 立 不 同 的 犁 体曲面； 采用 仿 真 软 件 ANSYS / LS － DYNA，对 犁 体 进 行动力学分析，旨在探索不同导曲线形式对耕作阻力 有何影响，从而达到优化犁体曲面形状的目的。
1 铧式犁模型创建
1． 1 铧式犁犁体曲面成型方法 铧式犁主要是通过犁体曲面完成对土壤的松碎
和扣翻，达 到 土 壤 耕 作 的 目 的。 因 此，犁 体 曲 面 性 能 的优劣对耕作质量和耕作阻力有很大影响。犁体曲 面成型方法 主 要 有 水 平 直 元 线 法、倾 斜 直 元 线 法、曲 元线法和翻土曲线法等几类［5］，本研究采用水平直元 线法设计犁体曲面。所谓水平直元线法，就是一直元 线沿着导曲 线，按 照 与 沟 壁 间 所 夹 元 线 角 变 化 规 律， 自下而上移动形成的犁体曲面［6］，如图 1 所示。
表 1 BTU35 犁体参数 Table 1 The parameters of BTU35
耕深
单位
270
耕宽
mm
375
胫刃线高
mm
344
顶边线最大高度
mm
430
幂函数 sin 函数相加
指数函数
f（ x） = － 883． 4x －0． 4643 － 62． 82
f（ x） = 640． 9sin（ 0． 001386x + 5． 534） + 194． 7sin（ 0． 004891x + 1． 197）
表 3 有限元模型网格参数 Table 3 The parameters of finite element model
模型
单元数
节点数
BTU35 犁体
2 984
1 173
四次多项式导曲线犁体
2 988
1 166
指数函数导曲线犁体
3 082
1 198
7． 81e3
2． 0e11
0． 3
对于土 壤，其 应 力 与 应 变 关 系 非 常 复 杂，具 有 非 线性、弹塑性、粘弹性及流变性等特征，结合以往的研 究发现，弹塑性模型可以很好地反映土体的非线性特 征［8］。根据对土壤物理及力学特性分析，本研究采用 LS－DYNA 中的塑性随动材料模型，参阅相关资料［9］， 土壤模型的材料特性参数值如表 5 所示。
形 成 的 犁 体 耕 作 阻 力 较 小 ，在 3 km / h 时 降 阻 3 ． 75 % ，7 km / h 时 降 阻 4 ． 56 % ，平 均 降 阻 3 ． 93 % 。结 合 不 同 导 曲 线
曲 率 半 径 变 化 情 况 与 工 作 阻 力 之 间 的 关 系 ，可 得 结 论 ： 导 曲 线 曲 率 半 径 变 化 复 杂 的 犁 体 有 较 好 的 减 阻 性 能 。
表 4 犁体材料特性 Table 4 The material properties of plow
密度 / kg·m－3
弹性模量 / Pa
泊松比
图 4 曲率半径变化图 Fig． 4 The Chart of Curvature Ｒadius
2 仿真试验
2． 1 有限元模型的建立 将建立的犁体模型导入 ANSYS 中，在仿真分析中
表 5 土壤材料特性 Table 5 The material properties of soil
参数 土壤密度
单位 kg / m3
数值 2． 08e3
弹性模量
Pa
1． 0e6
泊松比
0． 4
土壤屈服应力
Pa
0． 08e6
切线模量
Pa
0． 01e6
失效应变
0． 8
从 Z 轴正方向看，约束其下底面、左侧面和后视 面全部自 由 度。实 际 情 况 中，土 壤 模 型 为 无 限 大 区 域，为了真实 反 映 土 壤 之 间 作 用 力，本 研 究 对 土 壤 模 型上述 3 个面施加非反射边界条件来模拟无限大空 间。
+
( y') y″
2]
2
在 MatLab 中输入以下语句
syms x g f1 f2 f；
f = 方程式；
·23·
2017 年 2 月
农机化研究
第2 期
f1 = diff（ f） ； f2 = diff（ f1） ； g = （ 1 +f1^2） ^（ 3 /2） / abs（ f2） ； ezplot（ x，g，［0 400］） 由此可求曲线在［0 400］范围内的曲率半径，如 图 4 所示。由图 4 可知： 在［0 400］范围内，幂函数、 指数函数、正弦函数相加函数曲率半径都是先减小后 增大，中间出现一个极值点； 四次多项式函数曲率半 径先减小、后增大、再减小，中间出现两个极值点。
关键词： 铧式犁； 耕作阻力； 导曲线； ANSYS
中图分类号： S222． 12 +1
文献标X（2017）02－0022－05
DOI:10.13427/ki.njyi.2017.02.005
0 引言
我国是一个农业大国，每年有 1 亿 hm2 的土地需 要耕作。铧式犁作为最常用土壤耕作机具之一，每年 要消耗大量能源，如果能通过合理设计犁体曲面形状 来达到降低 耕 作 阻 力、减 少 能 源 消 耗 的 目 的，将 对 我 国经济发展具有重要意义。针对如何改变铧式犁结 构、减小耕作 阻 力 这 个 问 题，国 内 外 学 者 曾 做 过 很 多 研究。1968 年，匈牙利开始生产滚子犁，用滚子代替 犁壁尾部切去的部分，使土垡沿犁壁的运动由滑动摩 擦变为滚动摩擦，从而减小犁壁与土壤之间的摩擦阻 力； 但滚子犁翻土性能与覆盖性能都很差，又需增加 滚子装置，导致成本也增加［1］。1972 年，前苏联用聚 四氟乙烯塑 料 覆 盖 犁 体 曲 面，生 产 出 塑 料 犁，试 图 减 小犁壁与土壤的摩擦阻力。塑料犁在作业时有很好 的减阻效果，但犁体磨损快、寿命短、成本高［2］。李庆 中、曾德超用 海 绵 翻 转 来 模 拟 土 壤 翻 转，将 整 体 土 垡 翻转运动与土垡微元相对犁体曲面运动结合起来研 究，建立一个 能 够 把 犁 体 曲 面 参 数、耕 作 能 耗 与 耕 作 质量联系起来的通用优化模型，实现了犁体曲面的优 化设计，所设计犁体具有较好的降阻性能，其翻土、碎 土性能也 能 达 到 耕 作 要 求［3］。 广 西 大 学 杨 坚 教 授 设 想通过协调铧式犁各个参数来降低耕作阻力，但铧式 犁参数众 多，很 难 找 到 最 佳 组 合 参 数 来 设 计 犁 体 曲
续表 3
模型
单元数
节点数
幂函数导曲线犁体
3 031
1 190
sin 函数相加导曲线犁体
2 849
1 129
土壤模型
32 000
35 721
2． 2 ANSYS / LS－DYNA 中土壤切削模型参数设置 用刚性体模型定义有限元模型中刚硬部分可以
大大缩减显式分析的计算时间，因此定义犁体材料模 型为刚体。约束其 X 轴、Y 轴平动自由度和所有的转 动自由度，只保留沿 Z 轴方向平行移动自由度。根据 相关资料［7］，犁体材料为 16Mn，材料模型如表 4 所示。
f（ x） = － 209． 3 exp（ －0． 008624x） － 73． 44 exp（ 0． 001195x）
图 3 不同导曲线图形 Fig． 3 The Graph of Different Directrixs
1． 3 导曲线曲率半径分析
根据微分几何知识可知曲率半径公式为
3
k（
x）
=
[1
在 LS－ DYNA 接触算法中，当一个物体的面穿透 另一个物体的面时，使用面面接触算法； 犁体切削土 壤时，土壤单 元 会 失 效，侵 蚀 接 触 的 目 的 就 是 保 证 在 模型外部的单元失效被删除后剩下的单元依然能够
形 状 是 影 响 铧 式 犁 耕 作 阻 力 的 一 个 重 要 因 素 。为 此 ，以 BTU35 犁 体 为 基 础 ，在 SolidWorks 中 建 立 5 种 不 同 导 曲 线
犁 体 ，并 将 模 型 导 入 ANSYS 进 行 显 示 动 力 学 分 析 ，得 到 其 耕 作 阻 力 。仿 真 试 验 表 明 ： 以 四 次 多 项 式 曲 线 为 导 曲 线
270 35 323 60 30 115 42 40 115
四次多项式
f（ x） = － 1． 081e －008 x4 + 1． 358e －005 x3 － 0． 006917x2 + 1． 683x － 282． 5
图 2 导曲线形成示意图 Fig． 2 Schematic Diagram of Directrix
收稿日期： 2016－01－06 基金项目： 国家自然科学基金项目（ 51175150） 作者简介： 徐锐良（ 1966 －） ，男，河南洛阳人，副教授，硕士生导师，（ E
－mail） lyxrl@ 163． com。 通讯作者： 刘美洲 （ 1988 －） ，男，河南周口人，硕士研究生，（ E － mail）
耕深 翼边线夹角 导曲线距铧尖距离 导曲线段中直线长
安装角 切线夹角 起始元线角 中间最小元线角
续表 1
单位 （ °） mm mm （ °） （ °） （ °） （ °）
顶部最大元线角
（ °）
表 2 导曲线方程 Table 2 The Equation of Directrix
导曲线种类
导曲线方程
第2 期
本研究 BTU35 犁体导曲线即采用上述包络线作 图法，其它犁体基本参数都按 BTU35 犁体参数，如表 1 所示。不同的是导曲线是根据直线与直线最左边 11 个交点的坐标［（ 30，－238． 871） 、（ 49． 149，－ 213． 962） 、 （ 7 1 ． 3 7 6 ，－ 1 9 1 ． 9 8 2 ） 、（ 9 6 ． 6 8 1 ，－ 1 7 2 ． 9 2 9 ） 、 （ 125 ． 064 ，－ 156 ． 806 ） 、（ 156 ． 525 ，－ 143 ． 606 ） 、 （ 191 ． 064 ，－ 133 ． 336 ） 、（ 228 ． 681 ，－ 125 ． 993 ） 、 （ 269． 376，－121． 579） 、（ 313． 149，－ 120． 092 ） 、（ 360， －121． 532） ］在 MatLab 中通过不同方程式进行拟合， 得到的 4 种曲线。用所得 4 种曲线分别作为导曲线 在 SolidWorks 中建立犁体曲面模型，导曲线方程如表 2 所示，导曲线图形如图 3 所示。