【導(dǎo)讀】modification,surfaceshapedesign,vibration,lubrication,electric-osmosisand

　　

【正文】 由于振動(dòng)而形成的 土壤粘附 力 和土壤摩擦阻 力的減少 [ 16和 18 ] 。阿拉亞和川西，謝弗等人報(bào)告說， 被注入位于土壤和混合土壤組成表面的流動(dòng)空氣，水和聚合物水溶液 有 潤滑作用， 也 減少了 混合土壤設(shè)備的 切削阻力 1 和15 ] 。 為 減少土壤粘附和滑動(dòng)阻力， 電滲法已被采納， 但電滲透 的 長期接觸時(shí)間 要求電滲 透法 的限制使用 [ 2 日和 3 ] 。韓，張等人，研究 了在犁形器具耕作阻力方面磁性所起的作用 。他們報(bào)告說，背面附有永磁 的 犁鏵 比起那些未經(jīng)磁化的犁 鏵有著更小的 耕 作 阻力和 和更少的用以拖犁的拖拉機(jī)的 燃油消耗 [ 4 和 5 ] 。 土壤 粘附 的問題已經(jīng)得到解決 ， 在 一些土壤洞穴型動(dòng)物中 如蜣螂，螞蟻和穿山甲。一些研究表明 這些動(dòng)物體表的某些部分是一種 幾何 學(xué)上的 非光滑結(jié)構(gòu)。 這種 非光滑結(jié)構(gòu) 是這些洞穴型動(dòng)物沒有粘附土壤的原因之。圖 1 展現(xiàn)了 了蜣螂 頭部的非光滑形態(tài) 。基于 對(duì)洞穴型動(dòng)物的非光滑表面可以減小土壤粘附這一原理的研究， [ 7 ] ， 我們?yōu)榱藴p小土壤粘附正在研發(fā)仿生型的非光滑方法。為了測試擁有非光滑表面的機(jī)械在減小土壤粘附和土壤阻力放年的效果， 一些仿生推土 機(jī)刮 板已被設(shè)計(jì)制造。 [ 8 ， 9 ， 10 和 11 ] 。 為了研究推土機(jī)刮板的非光滑表面特性在現(xiàn)在的工作中對(duì)于減小土壤阻力的影響，一些帶有不同類型的非光滑表面的推土機(jī)刮板已被設(shè)計(jì)并測試 。 圖 1 非光滑形態(tài)率領(lǐng)的蜣螂 2 實(shí)驗(yàn)細(xì)節(jié) ： 推土機(jī) 刮板 樣本 樣本表面是凸起形式的非光滑表面并被設(shè)計(jì)成彎曲表面，并非平整表面 。圖 2 顯示的照片 為一個(gè) 推土機(jī) 刮板 樣品。 樣本和樣本上的小凸起被鑄造在一起 。 在數(shù)量，底座直徑，高度，分布形式和分布位置上這些小凸起均是不同的 。 表 1 表明了這些樣本的非光滑特性的不同 。 這些 樣品 又 300 毫米長， 150 毫米寬， 150 毫米高。 在推土試驗(yàn)中切割 角度為 52 176。 。 刮板的 彎曲半徑是 毫米，厚度為 15 毫米。 圖 2 一幀 用于測試的推土機(jī)刮板的照片 。 表 1 全尺寸表（ 10,000 ） 鑒于在第 測試土壤 經(jīng)測試的土壤是一種 從 吉林省 采得的 黑色粘土。水分含量為 ％ （ . ） 。 表 2 列舉了測試土壤的粒度大小分布 。 表 2 測試土壤 的 粒度分布，液限（輪候冊(cè)）和塑性極限（可濕性粉劑） 設(shè)備和條件 試 驗(yàn)是在吉林大學(xué)（南嶺校區(qū)） 的土壤 斌 中運(yùn)行的 。 土壤箱長 米， 寬 米和 深 米。土壤斌是由電動(dòng)機(jī)通過齒輪箱 驅(qū)動(dòng)的 。在實(shí)驗(yàn)中，被測試的 刮板 安裝在 一個(gè) 高于土壤斌的 固定框架結(jié)構(gòu) 上 。 當(dāng) 土壤斌 轉(zhuǎn) 動(dòng) 時(shí) ， 被測刮板切割 土壤。 由安裝在被測刮板和固定框架之間的 兩個(gè)八角環(huán)測功機(jī) 測量 切削阻力 。這 些 切削阻力 的信號(hào)由一個(gè)拉緊的度量器感測 ，然后 被 記錄在磁帶數(shù)據(jù)記錄器 中 。所記錄的數(shù)據(jù) 由一個(gè)信號(hào)處理器 加工處理 。 切割 的深度是 15 毫米 ，切割速率是 米 / s。 所有樣本 相同條件下 被測試 ，每個(gè)實(shí)驗(yàn)重復(fù) 3 次。圖 3 展現(xiàn)了 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng) 。 圖 3 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng) 3 結(jié)果和討論 非光滑凸起數(shù)量的影響 樣 本 1（ 光滑 ） ， 樣本 2（凸數(shù) = 16 ） ， 樣本 3（凸數(shù) = 13 ）和 樣本 4（凸數(shù) = 19 ）作為樣本進(jìn)行測試。 切割 速度 米 / s，切 割 深度為 15 毫米，切割角度為 46 176。 和測試土壤 的水 分含量 為 ％ 。 圖 4 表明了上面四個(gè)樣本的 切削阻力 的實(shí)驗(yàn)結(jié)果 。很明顯，這一組中 樣本 3 的 切削阻力 是最低的 。 比光滑樣本低了 ％。樣本 4 的 切削阻力 比光滑樣本低了 ％。 樣本 1 最高。 圖 4 非光滑凸起數(shù)量 對(duì)切削阻力的影響 非光滑凸起底座直徑的影響 樣 本 號(hào)（ 光滑 ） ， 樣本 2（ = 30 毫米） ， 樣本 5（凸 起 底座 直徑 = 40 毫米） ， 樣本 6（凸 起底座 直徑 = 20 毫米）被選定為測試樣本。測試條件 與 上述相同。 圖 5 表明了上述樣本的平均測試力。 這表明， 樣本 5 的 切削阻力在 這一組中 是最 低 的 。 壁光滑樣本低了 ％。 樣本 6 的 切削阻力 比光滑樣本低了20 ％。 樣本 1 是最高的 。 圖 5 非光滑凸起底座直徑的影響 非光滑凸起分布的影響 在 相同的土壤和測試條件下， 樣本 1（ 光滑 ） ， 樣本 2（ 凸起底座直徑 = 30 毫米） 樣本 7（凸 起 分布均勻， 凸起底座直徑 為正常）和 NO 8 （凸 起 分布均 勻， 凸起底座直徑 = 30 毫米） 的平均 切削阻力 被繪制在圖 6 。結(jié)果發(fā)現(xiàn)， 在 這一組中 樣本 7 的切削阻力 是最低的 。 比光滑樣本低了 ％ 。 樣本 8 的 切削阻力 比光滑樣本低了 ％。 樣本 1 最高。 圖 6 非光滑凸起分布 對(duì)切削阻力的影響 非光滑凸起高度的影響 我 們用 樣品 1（ 光滑 ） ， 樣本 2（凸高度 = 4 毫米） 樣本 9（凸高度 = 8 毫米）和 樣本 10 （凸高度 = 2 毫米） 來測試非光滑凸起高度的影響 。 圖 7 表明了上述樣本的平 切削阻力 均 。 結(jié)果發(fā)現(xiàn)， 在 這一組中 樣本 9 的 切削阻力 最低。比光滑樣本低了 ％ 。 樣本 10 的 切削阻力 比光滑樣本低了 ％。 樣本 1 是最高的 。 圖 7 非光滑凸起高度 對(duì)切削阻力的影響 試驗(yàn)次數(shù)對(duì)于土壤粘附和阻力的影響 與 上述情況相同的土壤和 測試 條件 下 ，樣品 1 和 7 被測試了 8 次 。在每次試驗(yàn)實(shí)施之后 ，測試樣品 的表面 保持不變。 正如 圖 8 和圖 9 表明的 ， 我們觀察到了表面的土壤粘附，測量到了 切削阻力 和垂直力 。 樣本 1 的表面附著了很多土壤，樣本 7 的表面附著的土壤最少從圖 6 和圖 7 中我們可以發(fā)現(xiàn)樣本 7 的力 切削阻力 。 由于樣本 1 表面的土壤附著，隨著實(shí)驗(yàn)次數(shù)的增加 切削阻力 也增加，表明了累計(jì)附著的現(xiàn)象 。然而，由于表面的土壤附著很少，樣本 7 的 切削阻力 由光滑性的變化而不同。 圖 8 切削阻力與兩實(shí)驗(yàn)樣本的關(guān)系 圖 9 垂直力與兩實(shí)驗(yàn)樣本的關(guān)系 4 結(jié)束語 在 非光滑表面設(shè)計(jì)樣本的 切削阻力 比又光滑表面設(shè)計(jì)樣本的低 。結(jié)果發(fā)現(xiàn)， 有非光滑表面的而設(shè)計(jì)樣本可以在工作中減小 切削阻力 ，即 妥善設(shè)計(jì)非光滑表面可以縮小推土機(jī)刮板彎曲表面的切割阻力。 影響 推土機(jī)刮板切割阻力的因素包括非光滑表面凸起的數(shù)量 ， 凸起底座直徑 ， 凸起 分布和凸 起 高度。 擁有最大凸起底座直徑的樣本又最小的 切削阻力 。 在相同的土壤和測試條件下 光滑樣本的表面附著的土壤很多，而非光滑樣本的表面附著的很 少。 非光滑樣本的 切削阻力 和垂直力都比光滑樣本要小 。 光滑樣本的隨 切削阻力 著試驗(yàn)次數(shù)的增加而增加，但是非光滑樣本的 切削阻力 根據(jù)光滑性而變化。 。