基于犁体六分力试验的犁体曲面静应力分析.pdf

２０14 年第 2 期 新疆农机化 ·开发研究 · 文章编号 ： （ ） 1007-7782 2014 02-0015-04 基于犁体六分力试验的犁体曲面静应力分析 张建国 1 ，王 伟 1,2※，倪明航 1 ，代毛毛 1 （1.塔里木大学机械电气化工程学院 ， 新疆 阿拉尔 843300 ；2.新疆维吾尔自治区普通高等学校现代农业工程重点实验室） 摘 要 ： 针对新疆南疆地区铧式通用单犁体， 根据犁体各参数使用 Pro/E 建立曲面模型， 并将所建立的模型导入 ANSYS 软件中，通过将耕深为 30 cm ，土壤湿度为 20.17% ，耕速分别为 2 km、3 km、4 km、5 km、6 km 时犁体六分力试 验中的力加载到所建立的有限元模型中对犁体曲面进行有限元应力分析 。结果表明：在实验条件下，犁体曲面最大应 力在速度不断增大的情况下有着先增大后减小再趋近于稳定值的规律，在速度为 4 km/h 时，犁体曲面的应力值达到 最大 134.41 Mpa， 犁体曲面的主要应力集中在犁柄与犁板的连接位置 ， 犁体曲面的应力分布规律可为设计新犁体、 改善犁体结构提供参考。 关 键 词 ：六分力；犁体曲面；应力；ANSYS doi:10.13620/j.cnki.issn1007-7782.2014.02.006 本试验是在塔里木大学机械电气化工程学院的 中图分类号 文献标识码 ： : S222 A 土槽实验室中进行， 试验对象是通用铧式单犁体。 犁体六分力测试系统主要包含两大部分，一部分是 犁体是整地机械的重要组成部分，犁体的工作 基于数字化土槽行走装置 ，另一部分是六分力测试 性能直接影响着犁地的工作效率和犁体的寿命。 系统，它由六分力传感器，高精度的数据采集卡及 进入 90 年代以来，随着精准高效农业的提出， 计算机组成。 对犁体的性能要求越来越高，同时，国内许多研究 （1） 数字化土槽平台行走装置。 数字化土槽试 者也对改善犁体的工作性能做了较多研究，山东农 验系统由 四部分组成，大车行走装置 、小车行走装 业大学的张宁通过田间试验总结出了半理论半经 置 、液压装置及控制平台四部分。 控制平台可控制 验的公式，借此来优化犁体的工作效率[1] ，南京农业 大车、小车及液压系统的工作，还可 以控制大车行 大学的翟力欣通过犁体结构与结构参数的研究建 驶速度；液压系统使犁体上下移动 ，小车使犁体左 立了犁体阻力的优化模型[2] ，上述研究虽对犁体进 右移动 。 行了一定程度的优化，但对犁体曲面的应力分布的 （2 ） 六分力测试系统。 六分力试验系统由三部 研究较少，这样不利于犁体结构的完善 。 本文借鉴 分组成， 测力装置的六组应变片传感器 、NI USB- 塔里木大学工厂的现有土槽实验室， 通过 Pro/E 建 6008 高精度数据采集卡及计算机 LabVIEW 虚拟仪 立犁体曲面模型 ， 并将所建立的模型导入 ANSYS 器显示系统。 该测力装置的测力架通过六个环形弹 软件中，利用犁体六分力测试试验，测试在不同速 性元件铰接在犁架上；六个弹性元件可 以使测力架 度下的犁体六个分力 ，将犁体六分力试验中的力加 与犁架 的相对位置完全确定 ，并可 以使土壤 的作用 载到所建立的有限元模型中对犁体曲面进行 AN－ 力传递到犁架上去 。 基于 LabVIEW 虚拟仪器技术 ， SYS 静应力分析， 得