仿生分拨草防堵装置的设计与试验

针对我国西南地区小麦秸秆覆盖地玉米免耕播种机内被动式清秸防堵装置作业时存在的易缠绕堵塞、种沟清秸率低、作业不稳定等问题,基于仿生学原理,以白星花金龟前后肢轮廓曲线及后肢运动轨迹曲线为仿生原型,设计了一种高清秸率、不易堵塞的仿生分拨草防堵装置。通过运动学分析,研究了关键结构参数对清秸防堵效果的影响规律,并得出最优参数组合:拨草轮运动偏角δ为30°,轮盘直径D为204 mm,拨草轮爪数量N为13个;利用Design-Expert软件和Box-Behnken试验优化设计方法,建立了拨草轮入土深度(A)、机具前进速度(B)、分草挡板偏角(C)与清秸率Y的回归数学模型,分析表明三因素对清秸率均有显著影响,且显著性C>B>A,经过优化求解获得了最优作业参数组合:拨草轮入土深度T为11 mm、机具前进速度v为4 km·h^(-1),分草挡板偏角α为35°。田间验证试验表明,整机的通过性良好,土壤扰动量及其变异系数分别为20.00%和5.30%,实际秸秆清除率及其变异系数分别为90.58%和1.20%,作业质量稳定,符合免耕播种机作业的农艺和技术要求。

正反转动力式玉米切茬防堵装置设计与试验

针对西南地区免耕播种作业存在秸秆覆盖量大、秸秆整杆覆盖和地块较小的问题,该研究基于有支撑切割原理设计了一种正反转动力式切茬防堵装置。通过参数分析设计了仿生切茬圆盘刀,对防堵装置进行力学和运动学分析揭示其防堵机理。基于离散元法建立防堵装置的数值仿真模型,选取机具前进速度、刀盘间距、正转转速和反转转速为试验因素,以粘结键断裂数量和功率为试验指标,进行二次回归正交旋转组合试验,得到防堵装置的最优参数组合为:机具前进速度0.98 m/s、刀盘间距60 mm、正转转速150 r/min、反转转速313 r/min。根据最优参数完成样机试制,并进行田间试验。田间试验结果表明,秸秆覆盖量为1.63kg/m;时,防堵装置对玉米秸秆的平均切断率为95.72%;机具通过性合格,满足西南地区免耕播种作业要求。该研究可为秸秆覆盖量大和秸秆整杆覆盖条件下免耕播种机的设计与改进提供参考。

深松方式对山地烟根系形态与烤烟性状的影响

为探讨不同深松方式对山地烟根系形态及烤烟性状的影响,寻求培育山地烟的优良措施,通过设置改进深松(NS)、传统深松(TS)、不深松(CK)3个处理,开展了田间试验。结果表明:自主设计的深松铲与传统凿式深松铲相比,土壤扰动系数提高了14.79个百分点、耕后土壤地下30 cm处的土壤紧实度减小了53.95%、土壤容重变化率提高了5.84%;改进深松处理后土壤与传统深松相比,栽植的烟株在成熟初期的总根长、根表面积、根体积、株高、茎围、叶面积指数、最大叶长、最大叶宽、地下部干物质量、地上部干物质量、产量、上等烟比例分别增加了33.80%、30.41%、45.67%、18.36%、10.72%、16.53%、4.02%、2.15%、28.26%、18.28%、6.43%、4.11%,有效叶片数均增加了一片叶,均价和产值分别增加了4.83%和11.63%,而与未进行深松作业的对照组相比,上述各项指标均大幅提升。研究表明:深松措施能有效地改善云南省山地烟烟田的耕层结构,从而促进山地烟的根系生长,使根系吸收更多的水分、养分以供给地上部发育,提高烟叶干物质量,使经济性状的表现更佳。自主设计的深松铲及其配套搭载机具,在云南滇中烟区进行深松作业的效果更为显著。