基于EDEM的凿式犁铲土壤扰动仿真分析与试验

为探究凿式犁铲(以下简称凿铲)的土壤扰动机理并构建适用于东北地区黏重黑土与耕作部件之间的仿真模型,结合EDEM仿真分析与土槽试验,与深松铲作业效果进行对比,研究凿铲对土壤的微观扰动机理和宏观扰动状态,并建立适宜东北地区土壤的耕作仿真模型。仿真与试验结果表明,深松铲对土壤进行剪切破坏,将耕作层和犁底层抬升、下落,对土壤松而不翻,不破坏原有的耕层土壤结构,土壤膨松度试验值为12.4%,土壤扰动系数试验值为59.4%,纵向截面扰动面积为52586 mm^(2),俯视视图扰动面积为116779 mm^(2);凿铲对土壤进行挤压破坏,将犁底层土壤翻耕到地表,破坏原有耕层土壤结构,土壤膨松度试验值为14.1%,土壤扰动系数试验值为64.1%,纵向截面扰动面积为54128 mm^(2),俯视视图扰动面积为233061 mm^(2),通过与深松铲作业后数据相比可知,凿铲可以实现更为明显的土壤扰动效果。同时,建立东北地区黏重黑土条件下的离散元土壤耕作模型,选用Hertz-Mindlin with JKR Cohesion模型作为土壤接触模型,确定仿真模型的各项技术参数,仿真与试验得到的土壤扰动截面轮廓基本拟合,土壤膨松度、土壤扰动系数的仿真值与试验值的相对误差为17%、4.4%,模拟仿真的数据误差范围满足要求,研究可为东北地区的土壤耕作部件离散元模拟仿真分析提供基础数据。

油菜气力滚花滚筒式精量集排器充种性能仿真分析与试验

为提高油菜气力滚筒式精量集排器的充种性能,设计1种滚花排种滚筒,确定了滚花排种滚筒的结构参数,构建了充种区强制带动层种子的力学模型。EDEM仿真分析滚花结构、排种滚筒转速和充填高度对种群充填角、拖带角和动力学特性的影响。结果表明:滚花排种滚筒拖带角随排种滚筒转速增大而增大,且大于无滚花排种滚筒;种群充填角随排种滚筒与种群间的摩擦力增加而增加。同时,随排种滚筒转速的增加,种群所受合力、法向力和切向力以及种群速度线性增加;随充填高度的增加,种群所受合力和种群速度线性增加,且排种滚筒转速或充填高度一定时,滚花排种滚筒的种群动力学特性优于无滚花排种滚筒。台架试验表明:当排种器负压为-2 500Pa、正压为500Pa、充填高度为-5mm、排种滚筒转速为30r/min时,合格指数90.10%,漏播指数1.56%;当排种滚筒转速在15~50r/min范围内时,各行排量一致性变异系数和总排量稳定性变异系数分别低于5.5%和2.0%,种子破损率低于0.2%。田间试验结果表明,以滚花排种滚筒为关键部件的集排器能满足油菜播种机技术要求。

基于离散元的联合整地机驱动耙耕作载荷仿真分析

鉴于目前对大型联合耕整地机具的迫切需求,进行了由深松铲、驱动耙和整平镇压辊等部件构成的多功能动力驱动联合整地机结构设计。驱动耙等耕整部件的工作阻力是影响整地机性能的关键问题,应用EDEM离散元分析软件分别对深松铲-驱动耙联合作业模型和驱动耙作业模型中的驱动耙受力进行了仿真计算和对比分析。结果表明:驱动耙刀的工作阻力主要来自于行进方向的绝对阻力分量,其他分量阻力对驱动耙刀的影响较小;深松铲-驱动耙联合作业模型中,由于深松铲对土壤进行预深松可以对驱动耙起到一定的减阻作用,根据驱动耙受力最大值、最小值和平均值,得到装配深松铲的减阻效率分别为16.22%、22.90%和23.64%。根据驱动耙受力的标准差可以看出,前置深松铲能够使驱动耙工作受力更平稳,分析结果正确,分析方法具有借鉴意义。

基于EDEM固液分离装置螺旋轴参数优化与试验

目的:解决餐厨垃圾固液分离装置脱水率低,出料不畅的问题。方法:对餐厨垃圾固液分离装置关键部位螺旋轴进行参数优化,基于Creo对固液分离装置进行三维建模;通过EDEM仿真软件对挤压过程进行仿真分析,制作优化后的螺旋轴样机并进行实验验证。结果:优化后的螺旋轴结构参数为输送距离373 mm,压缩距离180 mm,螺旋轴压缩端直径96 mm,螺旋叶片直径98 mm,螺旋轴长度553 mm;EDEM仿真分析得出固液分离装置出料口的受力范围为2.7~4.5 N,平均受力3 N,出料速度范围为1.3~4.7 m/s,平均速度1.9 m/s。结论:优化后的餐厨垃圾固液分离装置样机脱水率明显提高,出料顺畅,脱水效果优于优化前。

双轴搅拌方式与混凝土的泵送性研究

对双轴螺带式和双轴叶片式搅拌装置采用理论分析、EDEM颗粒仿真分析及工地试验等方法进行综合研究,三种方法均表明双螺带搅拌机生产水泥混凝土时比双轴叶片式搅拌机的搅拌效率、搅拌匀质性更高,能耗更低,并用试验证明螺带式搅拌装置对机制砂配方混凝土的搅拌效果较叶片式更稳定。搅拌质量高的混凝土其和易性越好,混凝土的泵送性也越好,通过工地泵送性压载试验对双轴螺带式搅拌机和用双轴叶片式搅拌机生产的混凝土泵送性进行比较后,确认了双轴螺带强制搅拌机生产的混凝土泵送性确实更好。