Исследование и анализ бионической золотой цикады

ИССЛЕДОВАНИЕ И АНАЛИЗ БИОНИЧЕСКОЙ ЗОЛОТОЙ ЦИКАДЫ
ЛОПАТА ДЛЯ КОПАНИЯ АРАХИСА
Ключевые слова: бионика, дизайн, дискретно-элементная модель, имитационное моделирование, тест.
АБСТРАКТНЫЙ
Чтобы уменьшить проблему высокого сопротивления во время работы лопаты для копания арахиса и улучшить эффект рыхления почвы, бионическая лопата для копания арахиса была разработана в соответствии с обтекаемым профилем головы золотой цикады и диапазоном значений параметров операции копания. был проанализирован. Модель дискретных элементов была разработана для проверки того, что эксплуатационное сопротивление бионической землеройной лопаты ниже, чем у плоской лопаты. Надежность имитационных испытаний была подтверждена проведением испытаний на устойчивость земляной лопаты при тестировании грунтовой траншеи. Трехфакторный ортогональный комбинированный тест с тремя водами был разработан для определения оптимальных рабочих параметров землеройной лопаты: угол скоса лезвия лопаты 55°, глубина копания 130 мм, ширина забоя лопаты 309 мм. Этот документ может служить справочным материалом по проектированию и оптимизации лопат для копания арахиса.
ВВЕДЕНИЕ
Лопата для копания арахиса является важным компонентом комбайна для сбора арахиса, и эффективность работы лопаты для копания арахиса определяет качество и эффективность сбора урожая (Jiang et al., 2021; Yang et al., 2019). Величина сопротивления при работе землеройного устройства также оказывает важное влияние на потери мощности (Zhang et al., 2021). Конструкция и оптимизация лопат для копания арахиса может снизить рабочее сопротивление и способность почвы копать лопаты, что улучшит функциональные качества комбайна для сбора арахиса (Shi et al., 2015).
Чтобы уменьшить сопротивление и потребление, многие ученые провели соответствующие исследования устройств для выемки корнеплодов. Зарубежные ученые провели анатомические тесты медведки и изучили способность строения тела медведки снижать сопротивление и указали, что передняя часть стопы медведки более развита (Godwin RJ, 2007; Mouazen AM et al., 1999). Тилманн В. и соавт. применили некоторые бионегладкие формы к металлической трибологии, и с помощью тестового анализа были улучшены эффекты трения и сцепления металлических поверхностей с бионегладкими формами (Tillmann W et al., 2017). Ланг Чонг создал лопату для выкапывания саженцев женьшеня Panax на основе когтей и чешуи панголина и продемонстрировал ее превосходную способность к разрушению почвы и эффект уменьшения глины с помощью тестов с дискретными элементами (Lang et al., 2020). Ли Чанмин Шен изучил и спроектировал бионическую лопату для копания арахиса, используя переднюю часть стопы медведки в качестве бионического прототипа, и доказал ее превосходный эффект снижения сопротивления путем испытаний (Li et al., 2020). Ван Юцзин и др. использовали метод дискретных элементов для моделирования раскопок новой бионической землеройной лопатой. Результаты показали, что земляная лопата имеет более высокую скорость фрагментации почвы и более низкое сопротивление земляным работам (Wang et al., 2017). Поэтому оптимизация конструкции механизмов сельскохозяйственных машин с помощью теории бионики дает отличный эксплуатационный эффект.
В данной работе с позиций бионики, на основе обтекаемой кривой профиля головы золотая цикада, построена математическая модель подогнанной кривой и лопата для копания арахиса, имитирующая разработана кривая профиля головы золотой цикады.
Было подтверждено, что рабочее сопротивление бионической землеройной лопаты ниже, чем у плоской лопаты. лопатой с помощью испытания дискретных элементов и испытания почвы в траншее. Согласно агрономии выращивания арахиса, бионический оптимизированы и проанализированы параметры работы землеройной лопаты.
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ
Конструкция бионической лопаты для копания Связанные исследования показали, что формы лопаты по-разному воздействуют на почву и почву. сопротивление, которому они подвергаются. Вогнутая лопата имеет наибольшее сопротивление, а выпуклая лопата несколько лучше плоской лопаты, но кривизну выпуклой лопаты определить сложно (Фан, 2020).
Ян Ранбин сконструировал обтекаемый ковш для землеройных работ, и был проведен только теоретический анализ без тестирование его практических эффектов (Ян, 2009). Основываясь на способности золотой цикады копать, профиль ее головы хороший эффект разрыхления почвы и снижения сопротивления лазанию. Разработана бионическая лопата для копания арахиса для его обтекаемого профиля головы, чтобы дополнительно изучить возможность снижения лобового сопротивления.
Извлечение и подгонка контурной линии Golden Cicada С помощью 3D-сканера собирается информация о внешнем контуре золотой цикады и обрабатывается для получения 3D-модели золотой цикады.

Рис. 1 – 3D-сканирующая модель Golden Cicada

Импортируйте отсканированную модель золотой цикады в SolidWorks и используйте программу для создания четкая и полная кривая профиля головы цикады. Угол равномерно делится на 12 координат точек, а информация о левой точке записывается, как в табл. 1.