基于离散元法的偏柱式曲面深松铲设计与试验

魏利华; 李嘉男; 孟响臣; 李邻邦; 王瑞丽

沈阳农业大学学报 ›› 2025, Vol. 56 ›› Issue (05) : 135 -146.

魏利华, 李嘉男, 孟响臣, 李邻邦, 王瑞丽

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摘要

[目的]针对保护性耕作苗期深松技术应用于辽宁省农业区玉米地时，秸秆大量覆盖地表导致农机工作阻力大、深松效果差等问题，设计了一种能够降低作业阻力的偏柱式曲面深松铲。[方法]使用离散元仿真软件建立土壤颗粒、秸秆、土槽模型并进行偏柱式曲面深松铲与直柄凿形深松铲的作业性能对比仿真。[结果]在确保深松效果的前提下，直柄凿形深松铲容易破坏土壤原有的耕层结构；而曲面深松铲在对耕作层、犁底层土壤进行扰动时，仅使土壤松动但不翻土，保持原有的土壤耕层结构。对比直柄凿形深松铲，曲面深松铲土壤膨松度提高0.78%，土壤扰动系数提高4.07%。田间试验表明，仿真与田间试验得到的土壤扰动截面轮廓基本拟合，两种深松铲在土壤膨松度、土壤扰动系数实测值与仿真值之间的最大误差为4.74%，最小误差为0.69%，相对误差范围满足要求，验证了仿真的准确性。[结论]曲面深松铲在土壤扰动面积减小的同时使土壤膨松度、土壤扰动系数优于直柄凿形深松铲且具有良好的减阻效果，从而能够更好地适应保护性耕作秸秆大量覆盖时的农艺要求及作业环境。