不同含水率黏重黑土与触土部件互作的离散元仿真参数标定

为了获得可用于东北地区黏重黑土与触土部件相互作用的离散元仿真模拟参数,该文利用EDEM中Hertz-Mindlin with JKR Cohesion接触模型对不同含水率的东北地区黏重黑土进行相关参数标定,针对含水率在10%～20%的实际作业环境,分别配置含水率为12.46%±1%和17.15%±1%的2种黏重黑土,以土壤颗粒间的滚动摩擦系数、恢复系数、表面能参数及静摩擦系数为标定对象,并以土壤颗粒的仿真堆积角为响应值,基于Box-Behnken的响应面优化方法得到堆积角回归模型,并对回归模型进行寻优,得到2种含水率的模型参数优化解,并给出了模型参数范围。测定了4种含水率下黏重黑土对3种触土部件材料(65Mn、UHMW-PE和PTFE)的静摩擦系数,并以此为基础分别对65Mn(典型铁基材料)和PTFE(典型低表面能材料)板进行斜面试验,以含水率为17.15%±1%的黏重黑土为试验对象,分别搭建斜面物理试验平台和仿真模型,以土壤颗粒与触土部件材料之间的滚动摩擦系数、恢复系数、表面能参数及静摩擦系数为标定对象,以仿真得到的土球在65Mn和PTFE板上的滚动距离为响应值,基于响应面优化法得到滚动距离回归模型,以实测的滚动距离为目标对回归模型进行寻优,得到黏重黑土对2类典型触土部件材料接触模型参数的优化解。研究结果表明,标定优化后的土壤模型能够近似代替真实的东北地区黏重黑土进行仿真,可利用标定后的参数进行黏重黑土与触土部件间的离散元仿真,可为东北黏重黑土作业条件下的农业机械触土部件仿生减阻设计与优化提供基础数据。

喷油器结构参数与喷油一致性相关关系的试验研究

针对喷油器在使用过程中因结构参数变化导致喷油一致性发生变化的问题,以CRIN系列喷油器为研究对象,基于喷油器液力及机械运动过程分析,得出喷油器易损结构,运用AMESim软件构建喷油器仿真模型。采用Box-Behnken设计方法,以针阀偶件间隙、柱塞偶件间隙、针阀升程、衔铁升程为试验因子,将喷油量变化率及响应时间变化率作为影响喷油一致性的试验指标,建立各试验因子与试验指标间的回归模型,分析各试验因子对试验指标的影响规律。采用多目标优化方法得出:当柱塞偶件间隙为4.38μm、针阀偶件间隙为2.66μm、衔铁升程为0.05 mm、针阀升程为0.34 mm时,喷油量变化率、响应时间变化率分别为1.70%和2.27%,达到最佳喷油一致性。在此基础上,结合数值计算得出:当柱塞偶件间隙为3.05~5.93μm、针阀偶件间隙为1.50~3.95μm、衔铁升程为0.045~0.053 mm、针阀升程为0.33~0.38 mm时,喷油量变化率、响应时间变化率都能够满足国家标准及工程对喷油一致性的要求。