基于DEM-MBD耦合技术的齿盘刀结构参数优化与性能评估 王星、 刘新豪、 杨浩源、 刘双、 徐长素、 侯守银、 陈海涛

《Agriculture》：Optimization and Performance Evaluation of Toothed Disc Coulter Structure Parameters Based on DEM-MBD Coupling Technology Xing Wang, Xinhao Liu, Haoyuan Yang, Shuang Liu, Changsu Xu, Shouyin Hou and Haitao Chen

　　

摘要

选择合适的圆盘犁刀对于降低免耕播种机的能耗、防止秸秆被压入种子沟中、提高圆盘犁刀的土壤穿透性能以及减轻免耕播种机的重量至关重要。本研究采用了二次回归正交旋转中心复合设计方法。通过应用EDEM和RecurDyn软件，建立了一个模拟圆盘犁刀与土壤相互作用的虚拟模型。实验因素包括前锯齿角度δ、后锯齿角度θ以及锯齿数量n。拉力F_v和穿透阻力F_N被选为性能评估指标，用于参数组合优化模拟测试。结果表明，δ、θ和n对F_v和F_N有显著影响（p < 0.05）。当优化后的参数组合δ、θ和n分别为16°、39.1°和13时，F_v和F_N均达到最小值。通过对比实验研究发现，在14.4 km·h^?1的工作条件下，优化后的圆盘犁刀的拉力和穿透阻力均得到显著降低：拉力为227.5 ± 8.9 N，穿透阻力为415.9 ± 5.3 N。同时，该圆盘犁刀的土壤扰动面积与拉力之比最高，表明其具有更好的土壤疏松效果。