凸包几何结构仿生土壤镇压辊

【摘要】播后镇压是农业生产中的重要环节。一直以来，传统的镇压辊存在着阻力过大，土壤粘附严重等问题，严重影响镇压辊的作业效果。因此，研究设计的镇压辊若能达到减粘降阻的目的，则会为农业生产带来效益。镇压辊作业过程中存在的问题与镇压辊和土壤接触表面的形貌及镇压辊的材料有直接的关系。此外，镇压辊的配重与行进速度也会直接影响镇压效果。本研究为使镇压辊达到减粘降阻的目的，运用创新性思路改进传统镇压辊。改进主要分镇压辊表面几何结构的改变和镇压辊表面材料的改变。本研究利用仿生学方法，仿蜣螂头部表面，将仿生凸包几何结构运用在镇压辊表面的设计上，改变了镇压辊与土壤接触表面的形貌；同时，利用超高分子量聚乙烯材料(UHMWPE)制作凸包结构，并将其固定在传统镇压辊的表面。几何结构与材料相结合改进传统的镇压辊，形成凸包几何结构仿生土壤镇压辊。在表面几何结构与材料两方面改进的基础上，本研究运用试验优化设计方法，考查了高径比、横向间距、角间距与配重四个因素，每个因素考虑了三个水平，利用L(493)正交表设计试验，在减少试验次数的同时全面考察了各个因素。本研究利用ABAQUS有限元软件，按照镇压辊的实际尺寸与正交试验的方案设计，对改进后的9组凸包几何结构仿生土壤镇压辊及3组不同配重的传统光滑镇压辊的镇压过程进行有限元分析，考察镇压辊运动过程中的阻力及土壤的下陷量。模拟结果表明，改进后的仿生凸包几何土壤镇压辊的阻力指标优于同等配重的传统光滑镇压辊，与此同时，配重显著影响两种指标的值。同时分析了阻力曲线的形状，总结了阻力变化的规律：在初始时间段，阻力的数据很大，但一段时间之后，趋于稳定，在较小的范围内波动；与传统光滑镇压辊结构相比，带有仿生凸包几何结构的镇压辊，其阻力曲线在稳定区间有规律地振动；随着镇压辊配重的增加，阻力的曲线趋于平滑。在有限元分析基础上，在土槽进行了镇压试验。试验选取了20%db与28%db两个含水量，考察了阻力、粘土量、土壤含水量及压后土壤容重，并针对阻力与粘土量对数据进行极差分析与方差分析。在含水量为20%db的条件下，减阻率在2.62%与35.59%之间，减粘率在23.65%与33.97%之间；在含水量为28%db的条件下，减阻率在6.59%与36.94%之间，减粘率在26.68%与35.13%之间。利用土槽试验得到的最优组合在试验田中进行土壤镇压试验。考虑镇压辊的表面形态、行进速度与附带配重三个因素，进行全面试验。考察了阻力、压后土壤容重及出苗率三个指标。试验结果表明：随着配重的增加，镇压辊在镇压过程中受到的阻力不断增加;随着行进速度的增加，镇压辊在镇压过程中受到的阻力会减小；改进后的凸包几何结构能够降低镇压辊在镇压过程的阻力，具体的减阻率为12.92%与38.29%之间；配重的增加会加大镇压辊对土壤的压实程度；提高行进速度能够降低镇压辊在镇压过程中对土壤的压实程度；凸包几何结构仿生土壤镇压辊能够减轻镇压辊对土壤的压实程度。
【作者】常原；
【导师】佟金；陈东辉；
【作者基本信息】吉林大学，农业机械化工程，2014，硕士
【关键词】镇压辊；仿生结构；减粘降阻；有限元分析；超高分子量聚乙烯；

【参考文献】
[1]徐鹏辉.中职生网络诚信教育现状、问题与对策研究[D].河北师范大学,教育管理,2014,硕士.
[2]王华.运输机航线规划与设计[D].中国地质大学（北京）,地图制图学与地理信息工程,2013,硕士.
[3]胡丽红.奢侈品广告与后现代社会消费文化研究[D].吉林大学,新闻与传播（专业学位）,2014,硕士.
[4]张惠丹.铜、赖氨酰氧化酶与胎膜发育成熟和胎膜早破的相关性研究[D].中国医科大学,妇产科学,2004,硕士.
[5]黄琦.TRIPS协定下交叉报复法律问题研究[D].厦门大学,法律,2014,硕士.
[6]付玲玲.狗牙根种质资源的RAPD分析[D].甘肃农业大学,草业科学,2003,硕士.
[7]刘磊磊.轨道车定位系统设计[D].沈阳工业大学,测试计量技术及仪器,2013,硕士.
[8]吴瀚平.为普通播放器增加无线功能的蓝牙适配器[J].集成电路应用,2013,10:24-25.
[9]李林雨.微生物检验结果分析及管理系统设计与实现[D].电子科技大学,软件工程（专业学位）,2012,硕士.
[10]陈萌萌.腹腔镜下子宫肌瘤剔除术及开腹子宫肌瘤剔除术的临床对比分析[D].河北医科大学,妇产科学（专业学位）,2013,硕士.
[11]刘健,赵倩,程红丽,翁望月,赵高长,刘巩权.配电网非健全信息故障诊断及故障处理[J].电力系统自动化,2010,07:50-56.
[12]程颖.中国元素与文化认同研究[D].安徽大学,传播学,2013,硕士.
[13]张丽.高科技企业研发投入与专利产出关系实证研究[D].南京师范大学,企业管理,2012,硕士.
[14]谭国政.高频超声与CT对甲状腺乳头状癌及颈部淋巴结的应用价值及手术方式的选择[D].福建医科大学,外科学,2014,硕士.
[15]洪涛.多小区协作MIMO系统的有限反馈技术研究[D].上海大学,通信与信息系统,2014,硕士.
[16]张世海,刘晓燕,欧进萍.高层结构智能选型知识发现及方法比较[J].四川建筑科学研究,2005,05:24-29.
[17]刘凯.地下双岛式车站自然通风与火灾研究[D].西南交通大学,供热、供燃气、通风及空调工程,2013,硕士.
[18]尹大千.一种重力梯度稳定卫星姿态确定与控制方法研究[D].哈尔滨工业大学,控制科学与工程,2013,硕士.
[19]曹平,范祥,蒲成志,陈锐,周罕,郑欣平,张春阳.节理剪切试验及其表面形貌特征变化分析[J].岩石力学与工程学报,2011,03:480-485.
[20]刘国栋.双酚A环氧树脂阳离子光聚合研究[D].北京化工大学,材料科学与工程,2013,硕士.
[21]王志伟.某民用运输机中央翼燃油箱惰化特性的数值研究[D].南京理工大学,热能工程,2013,硕士.
[22]吴丽坤.俄语术语研究：术语的性质、语义与构成[D].黑龙江大学,2005.
[23]高帅鹏.氢氧化镁改性沸石对水体中甲基橙、亮绿和镉离子的吸附研究[D].郑州大学,化学工程（专业学位）,2013,硕士.
[24]林虎.邯郸市农村土地养老保障现状研究[D].华中师范大学,公共管理,2012,硕士.
[25]刘禹辛.“80后”中学语文教师职业现状及对策研究[D].渤海大学,学科教学（专业学位）,2014,硕士.
[26]张家欣.CT三维重建前后右肾上腺静脉采血的对照研究[D].福建医科大学,内科学,2014,硕士.
[27]丁宁宁.压电—气体混合驱动喷射点胶的机理及实验研究[D].吉林大学,机械设计及理论,2013,硕士.
[28]崔汶静.高结构炭黑微观形貌及表面活性的研究[D].四川理工学院,2013.
[29]夏德明,梅生伟,侯云鹤.基于OTS的停电模型及其自组织临界性分析[J].电力系统自动化,2007,12:12-18+91.
[30]左一飞.字本位教学法实证研究及其对词汇教学启示[D].吉林大学,汉语国际教育,2014,硕士.
[31]吴昊.EPA/DHA浓缩分离与稳态化技术的研究[D].大连工业大学,生物化工,2010,硕士.
[32]郭艳菊.最小距离d=4的量子MDS码[D].扬州大学,应用数学,2011,硕士.
[33]姜珊.辽宁省南部城市公共体育服务体系建设的现状与对策研究[D].沈阳体育学院,社会体育指导,2014,硕士.
[34]王菲.Fas/caspase8通路在肝纤维化中的作用及肝复康对其影响[D].大连医科大学,病理学与病理生理学,2012,硕士.
[35]李伶.基于神经网络的液压挖掘机故障诊断推理技术及应用研究[D].浙江大学,2004.
[36]何成伟.电子邮件系统中安全认证技术的研究与实现[D].大连海事大学,计算机应用技术,2004,硕士.
[37]刘嘉兴.卫星电视接收技术的现状及其发展趋势[J].电讯技术.1988(02)
[38]林苏娥.白菜花粉壁发育相关的四个多糖代谢基因的表达分析与功能鉴定[D].浙江大学,蔬菜学,2014,博士.
[39]肖仲华.中西文化下的曹禺戏剧研究[D].新疆师范大学,中国现当代文学,2014,硕士.
[40]郝煦雯.青岛口岸外贸业态嬗化分析[D].中国海洋大学,国际商务（专业学位）,2014,硕士.
[41]酉琪.金纳米粒子的形貌控制、自组装及SERS研究[D].西安建筑科技大学,冶金物理化学,2013,硕士.
[42]邓苗.石墨烯基纳米复合材料的制备及其在电化学传感中的应用[D].江西师范大学,2014.
[43]贺龙.后安煤矿顶煤弱化技术及放顶煤参数优化研究[D].内蒙古科技大学,矿业工程,2014,硕士.
[44]陈蓓.中学隐性思想政治教育功能发挥现状及对策研究[D].苏州大学,学科教学（专业学位）,2013,硕士.
[45]胡旭.Th1/Th2细胞因子与特发性肺纤维化预后关联性的研究[D].河北医科大学,内科学,2013,硕士.
[46]贾维.80后城市回族女性文化变迁[D].西北民族大学,民族学,2012,硕士.
[47]江君.基于网页内容的海量数据管理系统的设计与实现[D].北京交通大学,2014.
[48]张锦坤.初二学生解应用题策略类型的研究[D].福建师范大学,发展与教育心理学,2004,硕士.
[49]韦炳佐.分布式多芯电缆测试仪研制[D].哈尔滨工业大学,仪器科学与技术,2013,硕士.
[50]魏雅瑜.我国商业银行价值评估方法探析[D].兰州大学,金融,2014,硕士.