基于离散元法的还田弯刀—秸秆—土壤互作模型仿真与试验

来源：中国农机化学报杂志2022年第4期北京时间：

作者：刘东旭, 葛宜元, 杨传华, 王俊发, 陈超

单位：佳木斯大学机械工程学院，黑龙江佳木斯，154007

摘要：秸秆还田机还田弯刀的力学状态，直接影响还田质量及刀具可靠性。在含水率为30%，坚实度为700 kPa的黑土土壤中进行耕作参数优化试验，当耕深为200 mm、刀轴旋转速度为240 r/min、单位秸秆量为3.5 kg/m2时，刀轴扭矩平均值最小。依据优化的耕作参数及测定的仿真接触参数和材料参数，采用离散元法建立还田弯刀—土壤和还田弯刀—土壤—秸秆的仿真互作模型，对比分析有、无秸秆两种状态下，弯刀所受扭矩的变化，并进行试验验证。仿真试验表明：有、无秸秆扭矩最大值分别为25.8 N·m、21.7 N·m，平均值分别为19.5 N·m、17.4 N·m，刀辊在有秸秆耕作时平均所消耗功率大于无秸秆状态的12.1%。验证试验表明：有、无秸秆状态扭矩最大值分别为32.3 N·m、26.7 N·m，平均值分别为23.7 N·m、21.3 N·m，有秸秆状态平均扭矩要高于无秸秆状态扭矩的11.3%左右。对比分析可知，有秸秆的试验值和仿真值，二者变化趋势基本相同，但试验值高于仿真值，且数据波动多、变化快。

关键词：秸秆还田机,离散元,弯刀—秸秆—土壤,互作模型

基金资助：国家自然科学基金项目（51875252）；黑龙江省科学基金项目（LH2020E026）；黑龙江省省属高等学校基本科研业务费优秀创新团队建设项目（2021—KYYWF—0639）；黑龙江省教育厅基本科研业务费项目（2019—KYYWF—1378）；校级区域特色专项项目（2020JDQYZX02）