【摘 要】
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整地粉垄机在整地作业时,截割参数的选取直接影响着整地碎石效果。因此,研究整地粉垄机截割参数对碎石整地效果的影响,对提高整地粉垄机碎石整地效率与降低复垦作业成本有着重要的意义。本文基于截齿截割碎石机理结合离散元法,分析了整地粉垄机上截齿安装角、粉垄鼓转速、截齿类型以及相邻截齿间距对截齿碎石效果的影响关系;在取得最佳截割参数和最佳截齿间距下,利用EDEM与ANSYS之间的单向耦合,分析了截齿与截齿座装
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整地粉垄机在整地作业时,截割参数的选取直接影响着整地碎石效果。因此,研究整地粉垄机截割参数对碎石整地效果的影响,对提高整地粉垄机碎石整地效率与降低复垦作业成本有着重要的意义。本文基于截齿截割碎石机理结合离散元法,分析了整地粉垄机上截齿安装角、粉垄鼓转速、截齿类型以及相邻截齿间距对截齿碎石效果的影响关系;在取得最佳截割参数和最佳截齿间距下,利用EDEM与ANSYS之间的单向耦合,分析了截齿与截齿座装配体的受力情况。本文主要研究工作及结论如下:(1)利用离散元软件EDEM建立了复垦土中青沙石、黄沙岩以及砖块的单轴压缩数值仿真试验。在离散元软件EDEM中记录不同石料的单轴压缩试验的力-位移变化曲线并与室内单轴压缩试验所得到的力-位移变化曲线相比较,通过修改离散元模型中颗粒的细观参数,最终实现对复垦土中青沙石、黄沙岩以及砖块的参数标定,为后续研究截齿截割碎石过程做铺垫。(2)通过石块离散元模型中颗粒之间粘结键的断裂情况,分析了不同截割参数下截齿的碎石效果。利用控制变量法结合响应面分析法,以截齿在截割过程中所受到的合力,粘结键的断裂数量以及粘结键的断裂数量与截齿所受合力的比值(破碎效率)为试验指标,研究了粉垄鼓转速、截齿类型以及截齿安装角对复垦土石块离散元模型破碎效果的影响关系;其次,分析了相邻截齿间距对复垦土石块离散元模型破碎效果的影响关系。结果表明:当粉垄鼓转速为280rpm,截齿凹槽数量为6个,截齿安装角为50°以及相邻截齿间距与截齿切削厚度的比值在4.62~5.38之间时,截齿碎石效果最佳。(3)利用EDEM与ANSYSY-Workbench之间的单向耦合,分析了在取得最佳截割参数与最佳截齿间距下截齿与截齿座装配体受力情况。通过分析可知:截齿的最大应力分布主要在齿尖周围,而截齿座的最大应力主要分布在截齿座的圆弧过渡区域以及截齿座尾部,且截齿与截齿座装配体最大应力210.21MPa小于42Cr Mo的极限屈服强度930MPa,满足安全要求。
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