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摘要
为满足南方林地、山地等区域的土壤深松作业需求，设计大螺距螺旋立式深松机具。介绍立式深松机具原理、结构与关键参数；建立深松刀具运动学模型，进而构建深松刀具吃刀量计算模型并分析单个土壤切削周期内的吃刀量，对深松刀具进行动力学分析；取螺旋扫叶和刀头任意微段分析土壤切削受力情况，得到土壤切削过程中的切削力、摩擦力和翻动力，进而得到刀具作业过程中的力矩方程与功耗方程并得出刀具作业力矩、作业功耗对各影响因子的响应曲面，最终得到刀具的转速与机具输入功率要求；基于关键参数及分析结果研制立式深松机具样机并开展深松作业试验。动力学分析结果表明：增大旋速比能有效降低总力矩，减小螺旋扫叶长度可有效降低总力矩，螺旋扫叶与刀轴的夹角在45°左右时力矩值最低。样机试验结果表明：在山地作业时的松土深度可达230 mm左右，碎土率在94%以上，作业效率可达1 080 m2/h。研制试验证明，大螺距螺旋立式深松机具能够满足松土深度不小于200 mm、碎土率不小于90%、作业效率不小于1 000 m2/h的预期目标，可为后续深松机具的研制设计提供一定参考。
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