基于EDEM的大蒜挖掘铲减阻特性仿真分析

来源：中国农机化学报杂志2025年第12期北京时间：

作者：张绪, 李骅, 齐新丹, 王永健, 傅杰一

单位：（1.南京工业大学机械与动力工程学院，南京市，211816； 2. 江苏省智能化农业装备重点实验室，南京市，210031； 3. 南京农业大学工学院，南京市，210031）

摘要：为减小大蒜收获过程中挖掘铲松土作业时所受到的挖掘阻力，提高大蒜收获机作业效率，设计一款可调节式挖掘装置。该装置由铲刀、入土角调节板、固定板及挖深调节板组成，通过理论分析和数值计算确定挖掘铲的结构参数。所设计的挖掘装置可通过入土角调节板调节挖掘铲入土角度为15°、20°、25°，通过挖深调节板实现挖掘铲入土深度为80~110 mm。在EDEM软件中建立挖掘铲—土壤离散元仿真模型，通过土壤颗粒速度矢量图及挖掘阻力统计分析挖掘机理，探究变量因素对挖掘阻力的影响规律。以挖掘铲入土角度、入土深度及前进速度为影响因素，以挖掘铲挖掘阻力为试验指标，进行三因素三水平的Box—Behnken正交组合试验，通过Design—Expert对仿真模型进行分析求解，得出挖掘铲结构的最优参数组合：入土角度为21.77°，入土深度为90.72 mm，前进速度为0.39 m/s,此时挖掘阻力为1 002 N，将最优参数进行EDEM仿真试验验证，其工作阻力为998.6 N，与优化结果基本一致。

关键词：大蒜收获,挖掘铲,EDEM仿真试验,机理分析,正交试验

基金资助：江苏省现代农业装备与技术示范推广项目（NJ2022—09）