蔗蔸田超深旋耕作业刀具受力分析

针对目前蔗兜田超深旋耕刀具作业阻力大、功耗高等问题,首先借鉴新植蔗根土系统建模方法,采用FEM-SPH耦合方法,建立宿根蔗茎秆-蔗兜-土壤系统动力学仿真模型;然后利用模型并结合超深旋刀具-土壤系统的建模方法,建立蔗兜田超深旋刀具作业动力学仿真模型,并进行田间验证;最后,利用模型开展蔗兜田超深旋耕作业仿真,分析超深旋耕作业过程刀具的受力,揭示蔗兜田超深旋耕刀具作业时作业阻力大的原因,并提出刀具结构优化思路。结果表明:建立的宿根蔗茎秆-蔗兜-土壤系统和蔗兜田超深旋耕刀具作业仿真模型精度较高;刀具切割土壤力远远大于切割蔗蔸力,切割过程中刀具的合力、水平方向力、垂直方向力和前进方向力呈周期性变化,其最大值分别为12222.9、10365.5、2781.8、8573.5N。刀具阻力大的主要原因是由于刀片、螺旋叶片与土壤接触面积较大、刀片分布不合理及螺旋叶片底部厚钝,因此,可通过优化刀片结构和分布以及螺旋叶片结构来减小刀片受力。