【摘 要】
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针对目前油茶林垦复机械种类少,且大多耕深较浅,未实现土垡翻扣等问题;而少数满足耕深要求的垦复机械存在机器尺寸较大,难以在成林后的油茶林中行走和作业。为此,本文设计了一种旋转锹式油茶垦复装置。在Creo5.0中建立了锹式垦复装置的三维模型,对锹式垦复部件翻土原理进行了分析,通过分析锹片端点运动规律,得到不漏耕不重耕的锹片转速及前进的匹配速度。运用EDEM软件仿真分析了不同匹配速度与入土倾角的垦复锹片
【基金项目】
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江西省科技支撑计划项目“南方丘陵地区油茶垦复装备的研究”
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针对目前油茶林垦复机械种类少,且大多耕深较浅,未实现土垡翻扣等问题;而少数满足耕深要求的垦复机械存在机器尺寸较大,难以在成林后的油茶林中行走和作业。为此,本文设计了一种旋转锹式油茶垦复装置。在Creo5.0中建立了锹式垦复装置的三维模型,对锹式垦复部件翻土原理进行了分析,通过分析锹片端点运动规律,得到不漏耕不重耕的锹片转速及前进的匹配速度。运用EDEM软件仿真分析了不同匹配速度与入土倾角的垦复锹片作业时工作阻力变化规律。在仿真分析的基础上研制物理样机,并开展了油茶林垦复试验。研究结果可为油茶林垦复机的设计提供参考,具体有以下几点:（1）通过建立垦复装置三维模型,确定了整机结构方案与各零部件尺寸。分析了锹式垦复部件工作原理,当锹片入土倾角为70°时,理论设计耕深为215mm。（2）通过Adams软件对锹片端点运动轨迹仿真分析,当锹片转速为40～80r/min时,垦复工作不漏耕与不重耕的垦复装置前进速度为0.12～0.24m/s。当锹片入土倾角为60°～80°时,耕深随入土倾角增大而增大。不同锹片转速和匹配前进速度仿真结果表明,锹片端点角速度、角加速度随匹配速度增大而增大。（3）通过EDEM与Adams软件仿真分析了土壤与锹相互作用规律,得到锹片最大应力为75.85MPa,小于材料屈服应力390Mpa,满足强度要求。分析了不同匹配速度、入土倾角下锹片工作阻力与传动轴扭矩的规律,结果表明锹片工作阻力与传动轴扭矩随着匹配速度、入土倾角增大而增大,且锹片入土倾角对锹片工作阻力及传动轴扭矩的影响大于匹配速度。利用Design-Expert 8.0.6软件分析得到影响因素最优参数为70°入土倾角、40r/min锹片转速与匹配前进速度0.12m/s。（4）通过研制物理样机,并选择林外平缓地、林内坑洼地、林内平缓地三处油茶林地进行垦复试验。结果表明:锹片入土倾角确定为70°时,在转速20～40r/min及其相匹配的垦复装置前进速度下,垦复装置耕作作业正常,其耕深平均值为159～166mm,耕深稳定性系数为92.72%～94.82%。
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