具有非光滑特性的仿生推土机刮板对土壤阻力减小的影响.docVIP

具有非光滑特性的仿生推土机刮板对土壤阻力减小的影响 本科毕业设计 具有非光滑特性的仿生推土机 刮板对土壤阻力减小的影响 Effects of non-smooth characteristics on bionic bulldozer blades in resistance reduction against soil 年 级: 学 号: 姓 名: 专 业:机械设计制造及其自动化 指导老师: 具有非光滑特性的仿生推土机刮板对土壤阻力减小 的影响 摘要 当地面机械和施工机械工作时，土壤粘附现象经常发生。这种粘附增加了机械工作阻力。仿生在减小土壤阻力方面是最有效的方法之一。为了研究非光滑特性在减小土壤阻力方面的影响，几个具有非光凸起形式的推土机刮板已被测试。在同样的土壤和测试条件下，又不同的非光滑样本产生的比那些光滑样本的要低。拥有最大的凸起底座直径的样本有最小的为切削阻力.了观察土壤粘附和测试阻力，我们用光滑和非光滑样本重复进行了实验。非光滑样本的表面粘附的土壤最少，而且根据光滑性也不同。光滑的样本在土壤粘附和切削阻力方面也是不同的。 作者关键词:非光滑特性;仿生推土机刮板;减小阻力 1.文章概要 1 导言 2 实验细节 2.1 推土机刮板样本 2.2 测试土壤 2.3 设备和条件 3结果和讨论 3.1 非光滑凸起数量的影响 3.2 非光滑凸起底座直径的影响 3.3 非光滑凸起分布的影响 3.4 非光滑凸起高度的影响 3.5 试验次数对于减小土壤粘附和阻力的影响 4 结束语 鸣谢 参考资料 1 导言 当地面机器和施工机械工作时，土壤粘附现象经常发生。这种粘附增加了机械的工作阻力和能源消耗，降低了他们的工作质量。为了减少存在于土壤和混合土壤组成表面的土壤粘附力，很多方法，如材料改性，表面形状设计，振动，润滑，电气渗透和磁化，已被采用。一些已实施的研究表明，聚合材料和瓷釉衣料有能力减少土壤粘附[ 6 ， 12 ， 13 ， 14和17 ] ，但聚合材料在对抗土壤阻力方面有着较差的耐磨性。混合土壤组成的表面形状在减少土壤粘附和摩擦力方面发挥了至关重要的作用。为了减少耕地阻力，一种彗星型带通道孔的模板已被研发出来[ 19 ] 。超声振动和机械振动实验已被实施，表明由于振动而形成的土壤粘附力和土壤摩擦阻力的减少 [ 16和18 ] 。阿拉亚和川西，谢弗等人报告说，被注入位于土壤和混合土壤组成表面的流动空气，水和聚合物水溶液有润滑作用，也减少了混合土壤设备的切削阻力 1和15 ] 。为减少土壤粘附和滑动阻力，电渗法已被采纳，但电渗透的长期接触时间要求电渗透法的限制使用[ 2日和3 ] 。韩，张等人，研究了在犁形器具耕作阻力方面磁性所起的作用。他们报告说，背面附有永磁的犁铧比起那些未经磁化的犁铧有着更小的耕作阻力和和更少的用以拖犁的拖拉机的燃油消耗 [ 4和5 ] 。 土壤粘附的问题已经得到解决，在一些土壤洞穴型动物中如蜣螂，蚂蚁和穿山甲。一些研究表明这些动物体表的某些部分是一种几何学上的非光滑结构。这种非光滑结构是这些洞穴型动物没有粘附土壤的原因之。图1展现了了蜣螂头部的非光滑形态。基于对洞穴型动物的非光滑表面可以减小土壤粘附这一原理的研究， [ 7 ] ，我们为了减小土壤粘附正在研发仿生型的非光滑方法。为了测试拥有非光滑表面的机械在减小土壤粘附和土壤阻力放年的效果，一些仿生推土机刮板已被设计制造。[ 8 ， 9 ， 10和11 ] 。为了研究推土机刮板的非光滑表面特性在现在的工作中对于减小土壤阻力的影响，一些带有不同类型的非光滑表面的推土机刮板已被设计并测试。 图1 非光滑形态率领的蜣螂 2 实验细节 2.1 :推土机刮板样本 样本表面是凸起形式的非光滑表面并被设计成弯曲表面，并非平整表面。图2显 示的照片为一个推土机刮板样品。样本和样本上的小凸起被铸造在一起。在数量，底 座直径，高度，分布形式和分布位置上这些小凸起均是不同的。表1表明了这些样本 的非光滑特性的不同。这些样品又300毫米长， 150毫米宽， 150毫米高。在推土试 验中切割角度为52 ?。刮板的弯曲半径是105.2毫米，厚度为15毫米。 图 2 一帧用于测试的推土机刮板的照片。 表1 全尺寸表( 10,000 ) 鉴于在第 2.2 测试土壤 经测试的土壤是一种从吉林省采得的黑色粘土。水分含量为28.25 , ( d.b. ) 。表2列举了测试土壤的粒度大小分布。 表2 测试土壤的粒度分布，液限(轮候册)和塑性极限(可湿性粉剂) 2.3 设备和条件 试验是在吉林大学(南岭校区)的土壤斌中运行的。土壤箱长2.5米，宽 0.815米和深0.515米。土壤斌是由电动机通过齿轮箱驱动的。在实