基于离散元法的多功能集成式开沟装置设计

白旭普１，王振华２，翟改霞２，吴海华１，周海燕３，杨葆华１

（1.中国农业机械化科学研究院集团有限公司，北京市，100083；2.中国农业机械化科学研究院呼和浩特分院有限公司，呼和浩特市，010010；3.土壤植物机械系统技术国家重点实验室，北京市，100083）

摘要：针对牧草免耕播种机进行退化草原补播作业时存在土壤扰动明显、播种深度不均匀、种沟保墒能力差等问题，设计一款集切根、开沟、回土功能于一体的多功能集成式开沟装置。该装置采用平面圆盘破土切根，随后采用倒“T”型开沟器形成结构稳定的种沟并清理种子周围土壤内的根茎，最后由回土机构将开沟过程中被挤压至地表的土壤回填至种沟内对种子进行掩埋。采用离散元法辅助开沟装置设计，选用HertzMindlin with JKR接触模型创建土壤离散元模型。通过离散元仿真试验确定开沟器连接柄与地面夹角为90°时作业效果最佳。通过分析回土机构工作过程受力情况，确定仿形机构弹簧劲度系数为0.6 N/mm，弹簧初始压力为60 N。开展田间试验与离散元仿真试验检验多功能集成式开沟装置作业效果，试验结果表明该装置最佳作业速度范围为0.8~1.2 m/s；作业过程土壤扰动较小，侧垄宽不超过50 mm；开沟深度稳定可控,种沟深度波动不超过5 mm；回土机构作业效果良好，有助于改善种沟保墒能力。

关键词：开沟装置；离散元法；草原补播；开沟器；回土机构

文章来源：《中国农机化学报》