玉米机械化收获技术现状分析及发展趋势

玉米机械化收获对我国玉米生产综合经济效益和国际竞争力的提高具有重要意义,是目前我国玉米全程机械化的重点研究内容。当前,我国玉米机械化摘穗过程还存在割台果穗啃伤及籽粒损失等问题,影响玉米收获由机械化摘穗向籽粒直收的转变。为此,从玉米收获的机械化摘穗技术入手,分析了国内外相关玉米收获技术的研究进展与应用现状,提出了基于不同种植模式下因地制宜开展机具适应性研究和减损摘穗技术攻关与应用的发展思路。

振动分离式根茎类中药材收获机设计与试验

根茎类中药材收获机使用固定式挖掘铲收获时挖掘阻力大、挖掘深度不足、碎土能力差、功率损耗严重,针对上述问题设计一种振动挖掘分离根茎类中药材收获机。该机采用偏心轮构成的振动挖掘装置、一级药土分离装置、振动式二级药土分离装置等结构,实现根茎类药材的挖掘、分离、输送。对关键部件进行设计分析与仿真,并进行了田间试验。仿真试验表明:挖掘铲入土性能好,挖掘时对根茎挖抛的最大位移量为165 mm;输送分离装置能彻底分离根茎和土壤。田间试验表明:该收获机挖净率为95.14%,伤损率为1.24%,挖掘深度均值为400 mm,不低于设计的最小值。作业期间整机运行平稳,作业指标符合根茎类中药材收获标准,满足根茎类中药材机械化收获要求,可以作为振动分离式根茎类中药材收获机使用。

青贮玉米-大豆宽幅带状种植精量播种机的研制与应用

针对河西走廊西部疏勒河绿洲灌区,光热资源丰富但干旱缺水等问题,开展青贮玉米套作大豆高光效多样化种植关键技术研究,引进筛选高光效耐旱抗病品种,研究确定青贮玉米-大豆套作品种搭配、带幅宽比,集成配套水肥一体化技术;研制青贮玉米-大豆宽幅带状种植精量播种机,构建高光效多样化种植产能提升技术模式,建立示范区,进行典型示范及推广应用。

双垄耕作施肥喷药覆膜机工作参数优化

为进一步改进双垄耕作施肥喷药覆膜机工作性能,以作业机前进速度、土壤升运器速度、覆土侧流槽角和覆土直流槽角为自变量,采光面地膜机械破损率为响应值,依照Box-Behnken试验设计原理,采用四因素三水平响应面分析方法,建立了各因素与采光面地膜机械破损率之间的数学模型,并对各因素及其交互作用进行分析。试验结果表明:4个因素对采光面地膜机械破损率影响的主次顺序为:土壤升运器速度、作业机前进速度、覆土侧流槽角和覆土直流槽角;作业机最佳工作参数为:土壤升运器速度0.67 m/s、作业机前进速度0.70 m/s、覆土侧流槽角75°和覆土直流槽角48°。验证试验表明,采光面地膜机械破损率均值为0.216%,较优化前有显著下降。

全膜双垄沟播起垄施肥铺膜机的研制

针对全膜双垄沟播种植的农艺要求,研制了一种起垄施肥铺膜机,可完成起垄、施肥、喷药、铺膜和覆土压膜联合作业。用旋耕方式整地起垄,覆土装置实现地膜纵向两边均匀覆土和地膜横向间隔覆土。采用旋耕前喷药和铺膜前施肥的作业方式,保证药效和肥效最大限度地发挥作用。试验表明,垄面光滑,无明显缺陷且覆土后的地膜无机械破膜现象。膜横向覆土距离的平均值为102 cm,纵向覆土厚度和宽度的平均值为5.1 cm和11.4 cm,大垄的垄宽和垄高的平均值分别为69.3 cm和14.9 cm,小垄的垄宽和垄高的平均值为40.5 cm和15.2 cm,满足全膜双垄沟播种植农艺要求。覆土的厚度、宽度的变异系数分别为4.83%和7.52%,大垄宽度、高度的变异系数为1.22%和2.14%,小垄宽度、高度的变异系数为2.26%和1.58%,符合设计要求。

间歇式投种玉米穴播装置的设计与试验

针对传统滚轮穴播器膜上播种时存在撕膜、挑膜、穴位错孔等问题,为满足旱地全膜双垄沟机械化播种要求,设计间歇式投种玉米穴播装置。该机利用槽轮机构行进过程中的间歇式停顿,曲柄滑块机构做往复直线运动进行直插播种,成穴器在曲柄滑块机构带动下垂直入土、出土,并在入土最低端强制开启,实现零速投种,穴孔位置准确,减少放苗等后续作业。田间试验结果表明:整机作业性能优异,空穴率为0.79%,穴粒数合格率为93.2%,播种深度合格率为94.1%,穴位错孔率为1.3%,作业质量符合行业技术标准要求。

高效残膜捡拾回收机的设计与试验

废膜残留于土壤会直接影响种子的出苗率和养分的吸收利用,同时会造成极大的白色污染。农田残膜的捡拾回收问题一直是困扰农技和农机人员的“顽疾”,传统滚筒式、鼠笼式、钉耙式等残膜捡拾回收机捡拾效果不理想、捡拾效率较低。该文针对农田残膜捡拾回收的问题,设计高效残膜捡拾回收机。重点对残膜捡拾回收机平行四连杆反转旋齿式挑膜机构进行分析。按照国家标准《GB/T 25413-2010农田地膜残留量限值及测定》,对机具残膜捡拾率参数进行了试验测定。根据试验数据得出,该机具一次性捡拾率为90%以上,捡拾效果显著。

全膜双垄沟覆膜土壤离散元接触参数仿真标定

为进一步提升基于离散元法对全膜双垄沟机械化覆土作业过程研究的准确性,结合EDEM软件进行覆膜土壤摩擦角(土壤休止角及其与钢滑动摩擦角)离散元仿真试验。通过三因素三水平正交组合试验,得出各接触参数对土壤休止角、土壤与钢滑动摩擦角的影响显著性顺序。分别建立了各关键接触参数与土壤休止角、土壤与钢滑动摩擦角的二次多项式回归模型,以自制试验装置测定结果作为优化的目标值,获得全膜双垄沟覆膜土壤离散元最优接触参数组合为:土壤与土壤静摩擦因数0. 68、土壤与土壤滚动摩擦因数0. 27、土壤与土壤恢复系数0. 21、土壤与钢静摩擦因数0. 31、土壤与钢滚动摩擦因数0. 13和土壤与钢恢复系数0. 54。为验证所标定全膜双垄沟覆膜土壤接触参数的可靠性,对模拟仿真与实际试验的土壤休止角、土壤与钢滑动摩擦角进行了对比分析,两者相对误差分别为2. 6%和3. 1%;同时应用离散元法进行全膜双垄沟覆土装置在覆膜土壤颗粒最优标定参数组合设置下的种床覆土过程仿真模拟,通过与实际作业效果对比,仿真结果与田间试验工况基本一致,验证了仿真试验与建立回归模型的有效性。

全膜双垄沟播玉米穗茎兼收对行联合收获机的研制

为适应中国西北旱区玉米全膜双垄沟播种植模式,解决传统玉米收获机械收割过程不对行、玉米籽粒损失率高的问题,设计了一种自走式穗茎兼收型旱区玉米全膜双垄沟联合收获机。该机采用对行式收割割台、立式摘穗辊装置、割台下方中间位置输送玉米果穗、立式摘辊后方设置茎秆切碎装置、机身侧面输送经切碎后的玉米茎秆,实现了旱区玉米全膜双垄沟播种植的对行收割以及穗茎兼收,降低了籽粒损失。田间试验表明,在机具作业速度为3~4.5 km/h、立式摘穗辊转速为1 100 r/min、茎秆切碎装置转速为1 584 r/min时,籽粒损失率为1.8%,果穗损失率2.4%,籽粒破碎率0.77%,茎秆切碎合格率92.6%,苞叶剥净率95.1%,能够满足玉米联合收获技术要求。

西北雨养区全膜双垄沟播技术与配套机具研究进展分析

全膜双垄沟播技术抗旱增产,在我国西北旱区大面积推广应用,实现与提升其全程机械化作业水平主要包括对覆膜种床构建、膜上播种、残膜回收及种植作物收获技术与配套机具的研究。在分析西北旱区全膜双垄沟播技术应用概况、技术模式和实施效应的基础上,重点阐述了全膜双垄沟相关机械化起垄覆膜、膜上精量播种、种植作物收获及残膜回收关键技术特点及典型机具。结合实际生产应用中出现的问题与需求,在分析归纳现阶段全膜双垄沟播技术农艺、农机存在问题的基础上,从加强全膜双垄沟播技术农机农艺融合、持续开展基础研究与配套机具性能优化、创建全膜双垄沟全程机械化技术体系等方面展望了未来研究方向。提出研发经济高效全膜双垄沟全程机械化作业装备和农机农艺深度融合是创建全膜双垄沟全程机械化技术体系的关键,也是进一步形成科学合理的全膜双垄沟播技术,实现全膜双垄沟生产系统高效、节本增效的发展方向。

旱区全膜双垄沟播履带式玉米联合收获机的设计

针对中国北方旱地全膜双垄沟播玉米种植方式,解决玉米收获过程中的摘穗啃伤、田间作业垄上行走稳定性差及玉米茎秆回收再利用问题,设计了一种履带式玉米穗茎兼收型联合收获机,以及配套的立辊式摘穗割台和茎秆切碎抛送装置。设计的非对称立辊式对行收割结构,可适应玉米全膜双垄沟播收获作业要求,实现了穗茎兼收,提高了秸秆利用率,并总结了立式割台“间隙夹持-倾斜喂入-滑动摘穗”的立式摘穗收获机理。利用立式摘穗试验样机,以机具前进速度、主动链轮转速、摘穗辊直径、切碎刀轴转速为影响因素,果穗损失率、茎秆切碎合格率为评价指标,进行了二次旋转正交组合试验。通过Design-expert 8.0.6数据分析软件,建立各影响因素与指标的数学回归模型,分析了显著因素与评价指标之间的关系,优化试验参数,确定最优参数组合:在机具前进速度3.8m/s、主动链轮转速1150r/min、摘穗辊直径82mm、切碎刀轴转速1650r/min时,果穗损失率为2.61%、茎秆切碎合格率为92.81%。优化模型与田间验证性试验得到的果穗损失率均值2.8%、茎秆切碎合格率均值93.1%相接近,满足旱区全膜双垄沟播玉米收获要求。

微垄式覆膜覆土联合作业机设计与试验

为实现微型垄全膜覆盖种床机械化高性能构建,通过融合旱地全膜覆盖微垄膜面种植农艺技术要求,设计了微垄式覆膜覆土联合作业机,该机可实现起垄、覆膜、覆土一体化作业。对样机传动系统、覆土系统及垄体整形镇压装置等关键作业部件进行设计,结合相关作业性能要求,完成了覆膜种床覆土量、刮板式提土装置线速度等工作参数分析,确定了试验因素及其取值范围。以联合作业机前进速度、刮板式提土装置线速度和覆土装置倾角为自变量,种床构建合格率为响应值,建立了各试验因素与种床构建合格率的数学模型,得到各因素对种床构建合格率影响的主次顺序,获得微垄式覆膜覆土联合作业机最优工作参数为:联合作业机前进速度0.71 m/s、刮板式提土装置线速度0.50 m/s、覆土装置倾角68°。田间验证试验表明,联合作业机种床构建合格率均值为95.6%,较优化前有明显提升。应用离散单元法进行微垄式覆膜覆土联合作业机在最优工作参数下的“提土输土覆土”动态作业过程模拟,仿真结果与田间试验结果基本一致,说明联合作业机工作参数优化准确、可靠。

全膜双垄沟双幅覆膜覆土联合作业机设计与试验

为进一步提升全膜双垄沟覆膜种床机械化耕整作业效果与作业效率,基于全膜双垄沟种床双幅覆膜覆土农艺技术栽培模式,设计全膜双垄沟双幅覆膜覆土联合作业机,实现了全膜双垄沟种床构建过程中的旋耕、起垄、施肥、双幅覆膜覆土及镇压的一体化作业。在设定联合作业机传动系统的前提下,对样机关键部件进行设计与选型,确定其旋耕刀组、排肥装置、提土种床覆土装置的工作参数与功耗,同时解析了刮板式提土装置、水平双向螺旋输土装置作业过程,得到满足双幅覆膜种床各部位覆土的必要条件。应用离散单元法对提土种床覆土装置“提土-输土-覆土”动态作业过程进行数值模拟,分析了各工作环节输土、覆土特性,对影响覆土作业效果的相关因素进行了探讨。田间试验结果表明,当全膜双垄沟双幅覆膜覆土联合作业机前进速度为1.10 m/s时,采光面地膜机械破损程度为39.8 mm/m^2、种床膜边覆土宽度合格率为94.5%、大垄垄体中心覆土宽度合格率为91.6%、种床覆土厚度合格率为97.5%、种床起垄高度合格率为93.2%,试验指标均符合国家与行业标准要求,试验结果满足设计和实际作业要求,田间试验工况与仿真结果基本一致。

横腰带覆土式全膜双垄沟覆膜联合作业机设计与试验

为实现全膜双垄沟覆膜种床机械化构建,针对地膜全域覆盖膜上横腰带式覆土等要求,设计了横腰带覆土式全膜双垄沟覆膜联合作业机,可实现起垄、施肥、覆膜、覆土及横腰带铺设与渗水孔打孔的一体化作业。对样机关键部件进行设计,确定其旋耕刀组功耗和提土装置、镇压打孔装置的工作参数,同时解析了输土种床覆土装置、横腰带覆土系统的作业过程,得到满足覆膜种床各部位覆土的必要条件。田间试验表明,当作业速度为0.50m/s时,采光面地膜机械破损程度为38.6mm/m^2、种床起垄高度合格率为89.8%、种床垄沟中心距合格率为90.7%、种床膜边覆土宽度合格率为95.8%、横腰带覆土宽度合格率为95.6%、种床覆土厚度合格率为95.2%、横腰带覆土间距合格率为93.5%、渗水孔间距合格率为97.1%,试验指标均符合国家与行业标准要求,试验结果满足设计和实际作业要求。

1FMJ-1200平垄废膜捡拾机的研发与应用

随着农膜广泛应用,大量残膜遗留在土地中,可抑制土壤微生物的生长,使土壤的透气性、蓄水性变差,作物吸收水分、养分的能力降低,导致作物难以发芽出苗,根系难以下扎,最终影响农产品的质量。依此,文章设计研制出的1FMJ-1200平垄残膜回收机,提高了机械化残膜回收作业质量,减轻了劳动强度,对于促进农业绿色发展,发挥着重要作用。

旱地小麦全膜覆土穴播联合机覆土作业性能试验

为进一步提高旱地小麦全膜覆土穴播联合机覆土作业性能,以作业机前进速度、刮板式土壤升运器线速度和刮板式土壤升运器倾角为自变量,平均覆土合格率为响应值,依照Box-Behnken试验设计原理,采用三因素三水平响应面分析方法,建立各试验因素与平均覆土合格率之间的数学模型,并对各因素及其交互作用进行分析。试验结果表明:三个因素对平均覆土合格率影响的主次顺序为作业机前进速度、刮板式土壤升运器倾角和刮板式土壤升运器线速度,联合机最佳工作参数为:作业机前进速度0.55 m·s^(-1)、刮板式土壤升运器线速度1.00 m·s^(-1)、刮板式土壤升运器倾角40°。验证试验结果表明,联合机平均覆土合格率为98.6%,较优化前的覆土作业性能有明显提升。

旋齿式废膜回收机研制

随着农膜的广泛使用,使大量废膜遗留在土地中,造成农田土壤环境变差,对耕作便利性、产量、农产品质量等带来了严重的影响。而现有废膜回收机存在结构简单机型捡拾率低,结构复杂的故障率高、可靠性低等问题,机械化残膜回收效果不佳。针对这种状况,进行废膜回收机的研制,通过对关键部件旋轮线旋齿式挑膜机构、挂膜输送带及收缩式绕辊卷膜机构的设计确定及田间试验,最终研制出一种作业速度高,无挂膜、无緾绕、无故障、能快速卸膜,回收的废膜可再利用的旋齿式废膜回收机。该机减少了残膜对土壤的污染,高效环保。该机的成功研制及推广应用,提高了机械化残膜回收作业质量,减轻了劳动强度,对于促进农业绿色发展发挥重要作用。

2CM-2型马铃薯全膜双垄沟播种机研制与试验

为提高马铃薯种植机械化水平,进一步融合旱地马铃薯膜上覆土自然破膜出苗栽培模式、全膜双垄沟播马铃薯栽培技术的农艺要求,研制了一种马铃薯全膜双垄沟播种机。该机能够一次完成播种、施肥、起垄、镇压整形、全膜覆盖、提土坐土联合作业。

沟垄全覆膜高速穴播机研发与应用

全膜双垄沟播技术是旱作农业的一场革命,是农业部主推的旱作农业技术,目前农村劳动力日益缺乏,致使农村部分土地荒废,而老幼妇孺从事农业生产活动力不从心,现甘肃洮河拖拉机制造有限公司研发、示范、推广的一种作业效率高、在同一机具上实现不同作物铺膜、穴播等多种功能的全覆膜高速穴播联合作业机机型,提高了播种水平,降低了作业成本,产品经济、社会和环境效益显著,具有较好的市场推广前景,对于促进农业增效、农民增收发挥了重要作用。

2BT-2型玉米全膜双垄沟电动自走式穴播机设计

依据玉米全膜双垄沟种植农艺需求,设计了2BT-2型玉米全膜双垄沟电动自走式穴播机,对其关键部件作业机电控装置与仿形牵引机构进行了设计确定,并进行了田间试验。试验结果表明:样机田间试验时,播种作业稳定,无明显振动与撕膜、挑膜现象发生,各关键设计机构作业性能可靠,各项试验指标符合相关作业规范要求,满足玉米全膜覆盖双垄沟播的农艺技术要求。