圆盘式开沟机作业功耗仿真分析及试验验证

来源：农业工程学报杂志2016年第13期北京时间：

作者：康建明,李树君,杨学军,刘立晶,李长荣,

摘要：为探明土壤条件和工作参数对圆盘式开沟机作业功耗的影响规律，该文采用光滑粒子流体动力学方法构建了土壤-开沟刀盘的有限元模型，利用ANSYS软件中的显示动力模块LS-DYNA对开沟刀盘土壤切削过程进行仿真分析，得出开沟刀盘在土壤切削过程中功率消耗的变化规律。结合正交试验设计和数值模拟技术，研究土壤坚实度、刀盘转速和开沟深度对圆盘式开沟机作业功耗的影响规律，得出影响作业功耗的因素主次顺序是土壤坚实度>开沟深度>刀盘转速。采用多变量单目标优化方法，建立关于土壤坚实度、刀盘转速和开沟深度的作业功耗模型，利用Matlab软件对功耗模型进行求解，得出当土壤坚实度为120 N/cm2，刀盘转速为225 r/min，开沟深度为405 mm时，作业功耗最小为32.4 kW。通过土槽试验对优化结果进行验证，结果表明:理论值与试验值的相对误差为5.68%，作业功耗模型和优化结果具有较高的准确性。该研究可为圆盘式开沟机选择节省功耗的参数组合提供参考。

关键词：农业机械, 有限元方法, 土壤, 开沟, 仿真分析