仿生穿山甲鳞片旋耕刀

湿黏土减阻18.81%

将穿山甲鳞片的非光滑表面特征引入旋耕刀,在湿黏水稻土中实现减附减阻,同时保持碎土效果与传统刀片相当。

Fubin, Zhang · Luo, Zhitao · 郑恩来 · Lei, Han · Qian, Jin · Yao, Haoping · 施印炎 · 汪小旵

Soil and Tillage Research 2025

参数信息

旋耕扭矩相对误差
4.4 %
土壤粘附量相对误差
8.3 %
减附减阻提升率
18.81 %
碎土效果降低率
9.95 %
主轴转速
180 rpm
凸起宽度
10.6 mm
凸起间距
17.9 mm

技术优势

减阻不牺牲碎土性能

最优参数下,减附减阻效果提升18.81%,而碎土效果仅降低9.95%,保持了与传统刀片相当的碎土能力。

仿真模型高度可信

基于JKR接触模型的离散元仿真与实验结果的相对误差仅为4.4%(扭矩)和8.3%(粘附量),可用于后续参数优化和性能预测。

给出可直接使用的最优参数

通过响应面法优化得到主轴转速180 rpm、凸起宽度10.6 mm、凸起间距17.9 mm的明确组合,为该设计在旋耕机上的直接应用提供了工艺指导。

应用场景