基于轴向超声振动的陶瓷练泥机泥料挤出减粘降阻研究

针对陶瓷练泥机挤出的泥料表面和内部存在问题,在陶瓷练泥机的挤出螺旋铰刀轴上添加由压电陶瓷产生的轴向超声振动,实现练泥机挤泥过程中减粘降阻的效果。通过分析泥料运动机理,使用SolidWorks软件建立泥料三维模型,最后将建好的三维模型导入COMSOL有限元分析软件进行仿真分析。结果表明:对陶瓷练泥机的挤出螺旋铰刀轴施加轴向超声振动能够降低陶瓷泥料与铰刀及轴面之间的黏附阻力,减小泥料的平均速度梯度,提高平均速度。在振频为24 kHz、振幅为0.6 mm时,挤出泥料平均速度梯度降低37.42%,平均速度提高至0.0161 m/s,减粘降阻效果较为明显。

基于刮削与振动原理的减粘降阻镇压装置研究

针对镇压作业时,土壤粘附严重、牵引阻力大等问题,借鉴地面机械触土部件减粘降阻法,设计了一种机械式减粘降阻镇压装置。进行镇压装置运动过程分析、镇压轮表面脱土机理分析和刮削板脱土机理分析,为确定镇压装置减粘降阻的能力提供了理论依据,并在此基础上对镇压装置的关键机构进行了设计。为研究机械式减粘降阻镇压装置的工作性能,以弹簧刚度、前进速度和刮削角为试验因素,以牵引阻力、土壤粘附量为试验指标,在室内土槽中进行L9(34)正交试验。试验结果表明:各因素对指标影响的主次顺序为弹簧刚度、刮削角、前进速度;最优水平组合为弹簧刚度40 N/mm、刮削角30°、前进速度7 km/h。以最优水平组合进行验证试验,得到牵引阻力39.6 N,土壤粘附量43.24 g。与传统镇压装置的对比试验表明,机械式减粘降阻镇压装置使牵引阻力降低17.8%,土壤粘附量降低34.8%。

仿生镇压辊减粘降阻的有限元分析与试验验证

利用ABAQUS软件建立了传统镇压辊和仿生镇压辊与土壤相互作用的三维有限元模型。模拟结果中伪应变能约占内能的0.1%,传统镇压辊和仿生镇压辊的牵引阻力的模拟值和试验值相对误差分别为11.47%和2.38%,模拟值和试验值吻合较好,验证了模型的可靠性。从Mises应力云图、镇压辊与土壤接触面积和位移云图3方面对2种镇压辊的模拟结果进行了对比。结果表明:仿生镇压辊与土壤的接触应力显著大于传统镇压辊,更利于将土壤表层的土块压碎;仿生镇压辊与土壤的接触面积比传统镇压辊降低了79.05%,有利于降低土壤与仿生镇压辊表面的粘附力,且土槽试验结果得到仿生镇压辊的粘附土壤量比传统镇压辊降低52.78%;仿生镇压辊表面的肋条结构能在一定程度上约束土壤流动,避免了壅土现象的产生;2种镇压辊的下陷量相差很小,压实阻力基本相同,但仿生镇压辊更利于压实表层土壤;传统镇压辊造成土壤沿镇压辊宽度方向的位移扰动量大于仿生镇压辊,需要消耗更多的功。土槽试验结果表明:与传统镇压辊相比,仿生镇压辊的阻力降低了28.66%。

蚯蚓非光滑体表减粘降阻试验

以赤子爱胜蚓为研究对象,根据其运动特性,制备了头部静息态、舒张态、收缩态及体部静息态、舒张态、收缩态6种体表试样;利用微粘附力测试系统,对蚯蚓体表试样和钢试样进行土壤粘附力和滑动阻力试验。试验结果表明,蚯蚓体表试样的减粘降阻效果由大到小依次是收缩态、静息态、舒张态;而且,头部减粘降阻效果比体部明显;在试验条件下,头部收缩态的土壤粘附力和滑动阻力分别为钢试样的25%和61%,而体部收缩态的土壤粘附力和滑动阻力分别为钢试样的44%和71%。

仿生柔性非光滑表面减粘降阻的试验研究

对绒布、帆布、钢布、尼龙布、钢链等仿生柔性非光滑表面与田鼠毛皮、４５钢进行了法向粘附力和滑动阻力的对比试验。结果表明，在同样条件下，仿生柔性非光滑表面的粘附力是４５钢的１６％～４０％，滑动阻力是４５钢的３０％～５０％，具有十分明显的减粘降阻效果，为仿生柔性非光滑表面在工程技术上的应用开发创造了条件。

仿生推土板减粘降阻机理初探

试验证明,仿蜣螂头前部“推土板”形状而设计的仿生推土板,具有较明显的减粘降阻效果。为了进一步研究、优化和开发仿生推土板,本文建立了推土板的力学模型,对土壤与推土板接触界面进行了动态分析,并初步探讨了其减粘降阻的机理。

开发减粘降阻仿生钻具的可行性

针对钻掘技术的发展趋势 ,介绍了几种常用的干式钻进施工方法。通过分析干式钻进过程中土壤对钻具的粘附现象 ,结合减粘降阻技术的发展状况 ,提出了开发减粘降阻仿生钻具的设想 ,并对其可行性和现实意义进行了分析。

地面机械触土部件仿生涂层的减粘降阻特性

对研制的11种地面机械触土部件仿生涂层的减粘降阻特性进行了试验研究,探讨了触土部件表面形态、仿生涂层的固有接触角、土壤含水量及推土板切削速度对减粘降阻特性的影响,并测试了部分典型涂层与土壤的滑动阻力,分析了仿生涂层固有接触角对滑动阻力的粘附分量及涂层与土壤摩擦角的影响。

波纹型推土板减粘降阻的有限元分析

对波纹型几何非光滑推土板与土壤相互作用进行了二维有限元分析，并通过表面应力、位移及土体中的应力场分析了其减粘降阻原因。为非光滑表面的减粘降阻机理的研究提供定量依据。

波纹非光滑仿生推土板减粘降阻的试验研究

穿山甲、步甲、蜣螂、蝼蛄等典型动物体表存在着波纹形非光滑表面形态。本文建立了波纹形非光滑表面数学模型，并设计了波纹形仿生非光滑推土板。土壤粘附试验的结果表明，非光滑表面推土板减粘降阻效果优于光滑表面推土板。

仿生非光滑表面减粘降阻研究综述

综述了动物体表非光滑形态，描述了仿生非光滑表面作为新兴的应用科学技术在多方面的应用。

基于减粘降阻特性的辣椒移栽仿生栽植器研究

针对移栽机械在黏重土壤条件下栽植辣椒作业时,栽植器表面粘土严重影响移栽机作业质量和效率的问题,基于凸包形非光滑表面减粘降阻机理,研发了一种适于黏重土壤条件的仿生栽植器。首先,通过EDEM软件完成栽植器打穴仿真分析,发现仿生栽植器在整个打穴过程中所受应力低于普通栽植器所受的应力,有一定的降阻作用;然后,将仿生栽植器与普通栽植器分别在含水率为18.34%、22.31%、29.55%,栽植频率为30、50、70株·min^(-1)条件下进行田间对比试验,结果表明:较普通栽植器而言,仿生栽植器减粘效果较好,减粘率最高达到57.71%,最低达21.89%,说明仿生栽植器基本可用于黏重土壤条件辣椒移栽作业。研究结果可为黏重土壤条件下仿生触土部件的减粘降阻设计提供参考。

陶瓷练泥机电渗仿生减粘降阻研究

泥料在真空练泥机挤压过程中会粘附到螺旋绞刀及筒体内壁上,这种粘附作用"拖拽"泥料运动,造成靠近接触面的泥料运动慢于远离接触面的泥料,最终引起挤出泥料产生裂纹等缺陷。为解决上述问题,利用仿生体表电渗的方法,减少粘附作用,增加泥料与接触壁面滑移速度。筒体内表面采用电渗装置后,降低了挤出筒壁与泥料之间的切向阻力,改善了陶瓷泥料速度及应力分布,表明采用仿生体表电渗对泥料减粘降阻效果显著。

凸包型推土板减粘降阻的有限元分析

仿生几何非光滑表面的减粘降阻功效已被大量的试验研究所证实。由于几何非光滑结构单元的大小和分布对减粘降阻效果具有显著的影响，故对其与土壤相互作用的定量分析是必要的。本文对凸包型几何非光滑表面与土壤相互作用进行了三维有限元分析，并将其同光滑表面与土壤相互作用的有限元分析结果进行了比较，分析了减粘降阻的原因。

土壤与非光滑表面减粘降阻界面动力学模型

根据土壤车辆系统力学的理论，对具有普遍意义的波纹非光滑形态建立了波纹形仿生推土板切削粘性土壤时的切削阻力力学模型，并进行了实验验证，计算值与实测值吻合很好，同时进行了非光滑表面减粘降阻机理分析。

竹叶青蛇腹鳞的超微结构及减阻机理

用原子力显微镜观察了竹叶青蛇腹鳞表面的超微结构;在微观多功能摩擦磨损实验机上,对腹鳞-不锈钢球摩擦副进行了摩擦试验;分析了腹鳞的减阻机理.试验结果表明:竹叶青蛇腹鳞的超微结构由三角形微凸体、微孔和凹坑周期排列而成;腹鳞表面的平均摩擦因数为0.183,且与载荷无关;腹鳞的摩擦阻力主要是粘着力和微凸体变形的滞后阻力.腹鳞的减阻机理是:微凸体减少了腹鳞的实际接触面积,从而降低了粘着力;微孔和凹坑分泌、存储的极性润滑液以及腹鳞表面的疏水性可以减小水的粘附力.

仿生非光滑表面脱附与减阻技术在农业机械中的应用

1．减粘降阻及脱附作用概述 有关资料表明，各种触土部件与土壤之间的表面摩擦阻力占总阻力的30％～50％。由此可见，大量的能源因表面阻力的存在而被消耗，这与人类所追求的节约能源、合理利用能源的目标是矛盾的。

仿生学在农机减阻中的应用

在农业机械化的推广过程中,阻力过大是制约其发展的重要因素,而仿生学提出了解决此问题的新思路。详细介绍非光滑表面脱附减阻、减粘降阻的机理,及其在农机减阻方面的应用现状,为仿生学在农机设计中的应用提供参考。

基于labVIEW的陶瓷泥料切向阻力检测装置研制

陶瓷泥料在炼制及陶瓷产品在挤出成型运动过程中产生应力及应变,其切向阻力是影响陶瓷泥料及产品的主要因素。针对在研究泥料过程中对切向阻力检测的要求,通过搭建检测装置,采用步进电机控制滑台运动、压力传感器采集动力数据,基于labVIEW平台,开发实时数据采集及处理检测装置。试验表明,该装置可实现对陶瓷泥料切向阻力的实时数据采集,便于数据存储及分析,为泥料的减粘降阻研究提供了数据支持。