基于离散元深松土壤模型的折线破土刃深松铲研究

摘要

针对目前华北平原壤土区应用的深松铲作业阻力大、能耗高、平整度差、深松后形成的缝隙过大不利于保墒等问题,基于耕作层、犁底层和心土层土层厚度及土壤物理性质不同,设计了一种有效减阻降耗的折线破土刃深松铲.运用离散元法建立深松土壤模型,设定土壤颗粒接触模型,测定耕作层、犁底层和心土层3层土壤颗粒虚拟仿真参数.应用EDEM软件进行深松铲性能虚拟仿真,检验了破土刃切削刃角θ与滑切角ψ最优效果.相比圆弧形深松铲,折线破土刃深松铲对土壤颗粒冲击较小,降低了土层扰动量,降低了牵引阻力,地表平整度与沟槽宽度均明显优于圆弧形深松铲;田间试验结果表明,折线破土刃深松铲有效降低了犁底层的容重和紧实度,比圆弧形深松铲作业阻力减少了11.52％,作业稳定性、可靠性较好.田间试验与仿真试验对比结果证明离散元三层深松土壤模型基本满足深松铲性能试验.