沙漠草方格铺压一体机压草碾轮压草仿真试验与分析

【目的】草方格沙障是一种稻草秸秆压制到沙漠里起减缓风速的机械固沙手段,为减轻劳作强度提高效率,采用机械化作业。旨在研究沙漠草方格铺压一体机压草碾轮压制过程中沙土和稻草秸秆动力学微观机理变化不明晰、压草过程易推草带草、均匀性不稳定和压草碾轮易磨损等问题。【方法】利用有限元仿真和理论分析结合对压草碾轮的结构校核分析,基于离散元(EDEM)仿真软件建立沙土-稻草秸秆-压草碾轮三者互作系统模型,基于模拟仿真的变化规律,研究其微观动力学相互作用机理和压草碾轮磨损情况。【结果】仿真结果表明,压草碾轮结构设计满足要求,有效解决了推草和带草的问题;易磨损区域在外缘锯齿尖和加强筋,且因滑移产生的滑动摩擦会加剧碾轮磨损;锯齿形压草碾轮作业质量优于圆盘形压草碾轮,可有效提高压草合格率11.4%;压草过程产生的沙土扰动轮廓接近压草碾轮触土部分呈V字形,且速度越大沙土扰动越大,压草碾轮磨损越大,铺设越不稳定。【结论】仿真模型呈现了微观作业过程中秸秆、沙土颗粒和压草碾轮的运动特性,同时应用离散元法进行压草过程的仿真模拟与实际作业效果对比,仿真结果与沙漠实地试验工况基本一致,验证压草碾轮设计的可行性和合理性以及仿真模型的准确性,为压沙治沙机械提供了新的方法和参考。