山地果园开沟机倾斜螺旋式开沟部件设计与优化

摘要

为缓解中国山地果园开沟施肥作业中,可用开沟机型短缺、已有开沟机型普遍存在开沟功耗高、开沟稳定性差的问题,该文设计并优化了山地果园开沟机倾斜螺旋式开沟部件,进行了直刃刀、曲刃刀与齿形刀对比试验和齿形刀开沟刀片结构参数优化仿真试验.为验证优化效果及分析作业参数对开沟功耗的影响,进行了开沟作业参数对开沟功耗影响试验.试验结果表明:开沟功耗方面曲刃刀与齿形刀较优且差异不大,直刃刀较差;开沟沟深稳定性方面3者比较接近.利用响应面分析方法和EDEM软件建立了齿形刀结构参数优化仿真模型,仿真结果表明:对开沟功耗影响显著顺序为折弯角>刃角>安装角>齿形.优化后结构参数为安装角4.5°,折弯角49°,刃角21°,原齿倍数1.25,对应开沟功耗为9.73 kW.对开沟功耗影响显著顺序为沟深>前进速度>开沟转速;转速为566 r/min时,开沟功耗较低.优化后开沟功耗降低12.80％,沟深稳定性系数提高1.18％.对比现有开沟机,开沟功耗降低22.22％,沟深稳定性系数提高7.2％～8.5％.研究结果可为山地果园开沟机开沟部件结构设计和开沟刀片结构参数优化提供参考.