1ZL-7.2型联合整地机的研制

整地作业可将犁耕后的土壤进行碎土、平整,为播种环节创造良好的作业条件,联合整地机在新疆已被广泛应用。近年来大中马力拖拉机保有量逐年增加,为提高整地作业幅宽和效率,研制了一款与大马力拖拉机相配套的联合作业机,开发了新型合金材料的耐磨耙片。作业幅宽为7.2 m,机架可以进行折叠便于运输。田间试验表明,该型机具作业效果良好,故障率低,操作简单、方便。

基于数学建模的联合整地机作业优化研究

为进一步提升我国联合整地机的作业效率,针对其核心作业部件结构及控制展开优化研究。以数学建模为应用引导点,结合联合整地机的作业目标与功能要求,深入分析结构的受力与能耗特点,建立正确的过程参数计算处理模型,同步进行结构尺寸位置设计与传感智能控制配置。基于数学建模的联合整地机作业试验结果表明:联合整地机整机作业效能得到显著改善,旋耕部件的位姿准确度与碎土部件的地表碎土率相对提升了7.25%和9.81%。建模分析从土壤与部件之间的作用机理出发,很好地降低了作业实施阻力,提升了深松合格率,整机综合效率达到90.20%,是集数学理论分析、传感智能控制、结构细致优化的综合体现,是实现智能化耕地的正确方向之一,有较好的推广价值。

犁翻旋耕复式作业耕整机的设计与试验

为了满足稻麦轮作耕作方式的整地需求,设计研制一款集翻耕、旋耕、秸秆粉碎还田等多道工序的犁翻旋耕复试作业整地机械。根据机器复试作业的特点,设计过程重点考虑犁耕与旋耕作业之间的交互作用,将旋耕机架整体向右侧偏置210 mm,且左、右旋耕刀辊内侧旋耕刀至副减速箱距离均为50 mm。根据实际田间作业情况,应用EDEM仿真软件进行虚拟田间作业仿真,仿真结果表明:碎土率为91.4%,地表平整度小于20 mm。在设计与仿真的基础上,进行田间试验,设计一组先犁耕后旋耕作业试验与犁旋耕整机复式作业相对照,田间试验表明:犁旋耕整机作业后,耕宽、耕深、地表平整度分别为1.98 m、21.6 cm、1.87 cm,耕深稳定系数、耕宽稳定系数、碎土率、植被覆盖率均达到90%以上,各项指标均优于二次整地模式,且在油耗、生产率指标上远远优于后者。该研究为复式整地机械的研制及交互性设计提供参考。

复式耕整机耕深与耕宽稳定性分析与试验

针对设计的复式耕整机出现的耕作稳定性问题,结合复式耕整机整体结构及工作原理,从牵引、水平面内受力、机器振动3个角度分析影响耕作稳定性因素,确定影响耕作稳定性关键因素为牵引角、犁体配置斜角、旋耕刀升角。以牵引角、犁体配置斜角、旋耕刀升角为试验因素,以工况耕深稳定系数和工况耕宽稳定系数为性能评价指标进行二次正交旋转组合试验。正交试验结果表明:试验因素对评价指标影响程度从高到低皆为:犁体配置斜角、牵引角、旋耕升角,当各影响因素分别取值为17.3°、27.8°、72.6°时,工况耕深稳定系数和工况耕宽稳定系数分别为91.8%、93.4%。以影响因素最优参数组合为基础进行的验证试验结果表明:试验后工况耕深稳定系数和工况耕宽稳定系数为91.5%、93.1%,与软件分析结果基本一致,且其他耕作指标均达到农艺要求。该研究可为复式整地机械的耕作稳定性研究提供技术参考。

双辊秸秆还田旋耕机试验

阐述了粉碎刀辊正转、旋耕刀辊反转的双辊秸秆还田机结构特点和作业机理。基于土槽试验台设计了室内旋耕耕作部件试验装置。室内试验结果表明,双辊作业模式具有良好的植被性能和相对较低功耗,其应用于双辊秸秆还田旋耕机是可行的。研制了双辊秸秆还田旋耕机并进行了玉米秸秆还田性能试验,试验结果表明双辊秸秆还田旋耕机可一次完成直立玉米秸秆还田、旋耕碎土等联合作业,秸秆粉碎合格率、根茬破碎率、植被覆盖率、碎土率等可达90%以上。

大豆播种机偏置双圆盘气吸式排种器

设计了一种大豆播种机偏置双圆盘气吸式排种器。通过分析偏置双圆盘气吸式排种器取种、排种作业原理,对其关键部件进行了设计、优化。以排种器播种吸盘转速、气流运动速度为试验因素,漏播率为试验指标分别进行单因素试验和二次通用旋转组合试验,运用Design-Expert软件得出回归曲面并建立数学模型,得出最佳因素组合为气流速度220 m/s、排种器播种吸盘转速100 r/min,此时漏播率为2.72%。

深松旋耕碎土联合整地机设计与试验

为减少耕作阻力、改善土壤耕层结构、提高碎土率,该文对联合整地机的深松部件、碎土机构进行设计,设计了入土角度可控的自激振动深松铲,并建立了自激振动深松铲的运动学模型和力学模型,确定弹簧行程为15mm、负载为7 500～15 000 N,并确定了弹簧的结构参数。设计了具有二次碎土功能的笼状碎土辊,并依据农艺要求确定了其结构参数。通过室内土槽试验,验证了自激振动深松铲的减阻效果和耕作质量,并对整机的作业质量进行了田间测试。土槽试验结果表明:与对照相比,自激振动深松铲平均减阻9.22%,土壤蓬松度和土壤扰动系数分别为26.16%和77.21%,减阻效果明显,作业效果较好。田间试验结果表明:联合整地机的深松深度稳定系数、旋耕深度稳定系数、地表平整度和植被覆盖率分别为94.92%、92.50%、1.17 cm和93.36%;笼状碎土辊在整个试验过程中未出现土壤粘附和拥堵现象,碎土率为84.18%,加装普通齿状碎土辊机具的碎土率为71.41%,笼状碎土辊的碎土率提高了12.77个百分点,碎土效果明显改善。深松旋耕碎土联合整地机减阻效果明显、整地质量好,可有效改善土壤的耕层结构,降低土壤容重,提高蓄水保墒能力。

基于灭茬圆盘驱动旋耕刀多功能耕整机设计与试验

针对玉米作物根茬难清除、制约后续标准作业的问题,结合北方寒地保护性耕作工艺,设计了一种与大马力拖拉机配套的茬地耕整机。该机采用联合作业方式,能够一次完成起茬、破茬碎土、垄体深松、灭茬旋耕、起垄、垄体整形等多项作业。设计了自驱动式弧形齿盘破茬器和螺旋碎土装置,破茬器转速为33～37r/min,旋耕刀转速为350～390r/min,深松深度为30cm左右。田间试验表明,该机工作性能良好,灭茬旋耕效果显著。与传统耕作机具和进口联合整地机相比,破土率提高2.4%～6.9%,破茬率提高6.3%～12.9%,节省油耗26.3%～40.4%。

水稻秸秆整株还田机的设计与试验

阐述了1ZT-210型水稻秸秆整株还田机的总体结构设计。田间试验证明,水稻秸秆整株还田机的翻土和覆盖性能较好,可获得良好的土壤耕作层,耕深达18cm,秸秆在15cm深度以下覆盖率达95%。满足保护性耕作农艺要求,能够保证水稻移栽作业质量。

多熟制稻作区水田旋耕埋草机的结构与性能

针对我国南方油-稻、麦-稻、稻-稻、肥-稻等多种水稻种植制度长期并存,水稻前茬作物收获后残留田间的秸秆愈留愈高,传统人畜力和常规机械耕整方式难以将其翻埋还田的突出问题,以及由此导致的诸多不良后果,阐述了最新研制成功的专利技术及装备船式旋耕埋草机的基本结构、工作机理与试验结果。通过机船合一、结构组合、性能综合所构建的本作业机组,体现了水田适度耕整、秸秆埋覆还田的机械化保护性耕作新技术,解决了水田现代耕作的难题。

秸秆还田深松旋埋联合耕整机设计与试验

深松作业能有效打破犁底层,提高土壤蓄水保墒能力。秸秆还田是秸秆资源利用最为直接有效的方式,将2种保护性耕作方式结合在一起可大大提高作业效率。为了满足深松和秸秆还田同时作业的需求,设计了集土壤深松、破茬碎土、秸秆旋埋、平地等多功能于一体的深松旋埋联合耕整机。该机主要由自激振动深松装置和秸秆还田旋埋刀辊组成,自激振动深松装置可调节预紧力,不仅可以在一定程度上减少深松耕作阻力,还可以在遇到障碍物时有效保护深松铲,深松铲柄的设计利用了滑切原理,可有效切断秸秆和杂草,防止缠绕和堵塞深松铲,对旋埋刀辊进行了重新布置和优化,提高了工作稳定性和破土能力。田间试验表明深松作业可有效减小旋埋刀辊功率;在拖拉机1挡和2挡速度下深松旋埋组合作业总功率分别为单独深松和单独旋埋2项作业之和的85.0%和82.2%;深松旋埋组合作业下深松和旋埋的平均耕深分别为28.9和17.5 cm,耕深稳定性分别为93.5%和87.4%,秸秆埋覆率为92.0%,耕后地表平整度为1.0 cm,深松旋埋联合作业后的各项性能参数均超过质量评定指标,满足农艺要求。

反旋深松联合作业耕整机设计与试验

针对现有深松旋耕联合作业机多为深松部件在前、旋耕部件在后的组合结构,较少考虑各工作部件作业时之间的相互影响,本文基于深松部件、旋耕部件作业之间的交互作用,设计一种用于深耕的反旋深松联合作业耕整机,通过旋耕、深松、镇压多工序实现表层土壤细碎、秸秆埋覆,深层土壤疏松目的。整机以提高作业质量、减少作业阻力为设计目标,运用离散元仿真与正交试验、有限元仿真结合进行整机参数优化。离散元仿真结果表明:机具作业速度v_m为1.8 km/h、刀轴转速n为350 r/min、旋耕刀类型X为IIT195弯刀时,机具作业壅土量为5 283个土壤颗粒,植被覆盖率为98.37%,此时综合作业质量较优;有限元仿真结果验证了深松铲设计强度满足作业要求。以较优参数组合为基础的田间试验结果表明:反旋深松联合作业耕整机旋耕深度、深松深度、地表平整度、土壤膨松度分别为182.8 mm、388.4 mm、18.3 mm、17.22%;旋耕深度稳定性、深松深度稳定性、植被覆盖率均在90%以上,完全满足深层土壤整地需求;与深松旋耕联合整地机相比,反旋深松联合作业耕整机在不影响作业效果前提下,提高了耕深稳定性、植被覆盖率,同时使牵引阻力降低了16.21%,作业稳定性、可靠性较好。

深松旋耕组合作业机的研制与试验研究

根据国内中等功率拖拉机配套农机具的研究现状,以机组匹配理论为依据,研制了与中型拖拉机配套的深松旋耕组合作业机,并进行了单独深松、单独旋耕和组合工况的试验。试验表明所研制的机具在作业时能充分发挥拖拉机的动力性,减少拖拉机的功率消耗。机具配置的深松铲和旋耕刀片排列合理,深松扰动影响宽度和旋耕宽度相匹配,作业时波动范围较小,偏牵矩对拖拉机方向的稳定性基本没有影响。机具的研制也为与大功率拖拉机配套新型农机具的开发提供了借鉴。

带状深松灭茬机灭茬部件设计与试验

东北垄作区播种前的根茬处理及深松作业,能够提高播种质量,促进作物生长。针对现有深松灭茬机作业过程中存在动土量大、灭茬效果不理想以及刀辊易缠草堵塞等问题,同时为适应东北寒地保护性耕作技术模式,满足垄体深松灭茬的农艺要求,设计了一种带状深松灭茬机,并对其灭茬部件、深松部件及垄台成形部件结构进行了设计。以机具的作业速度、灭茬深度和灭茬刀正切刃滑切角为试验因素,以灭茬率、灭茬深度稳定性系数为试验指标,对影响整机性能的结构与作业参数进行田间试验。结果表明:机器的作业速度为2.8 km/h、灭茬深度为84.9 mm、正切刃滑切角为6.5°时,灭茬率为93.26%,灭茬深度稳定性系数为95.25%,灭茬效果好,满足机具作业质量要求。

耕整地机械产品研发趋势及适用性分析

在农业生产过程中,耕整地是影响农作物生产的重要环节之一,耕整地机械具有打破土壤犁底层、增加土壤蓄水保墒能力、消灭部分杂草及病虫害的作用。该文详细阐述了国内外耕整地机械的研究现状,并对铧式犁、旋耕机、联合整地机和保护性耕作机械进行适用性分析,提出了耕整地机械后续产品研发趋势,以期为国内相关生产厂家和从业人员提供技术性参考。

双凹面摇杆式排种器设计与性能试验

为满足精密播种机的作业要求,设计了一种大豆排种器,通过双凹曲面取种块与倾斜式清种环完成种子的充种、清种、排种等作业环节,实现高效率、高精度、低破损的作业目标。通过对其作业原理的分析,对作业关键部件双凹曲面取种块的结构参数进行优化设计。为实现通过转速来调节排种器变量排种的要求,并为设计高速、高性能播种机提供理论依据,以排种器转速、清种环倾斜角为试验因素,单粒率为试验指标进行二次旋转组合试验。通过单因素和双因素试验得到充足的试验数据,并运用Design-Expert软件对试验数据进行分析,建立试验因素与试验指标之间的数学模型。试验结果表明:清种环最佳倾斜角为65°,在此前提下排种器转速小于110 r/min时,可保证单粒率在95%以上。

秸秆深埋还田开沟灭茬机设计与试验

秸秆还田是农作物秸秆综合利用最为直接的形式,深埋还田能打破犁底层、培肥地力,并提高土壤抗旱保墒能力。在秸秆深埋还田时,由于作物根茬未粉碎,深开沟的同时会出现大块土垡。秸秆深埋后还需对根茬和土垡进行二次粉碎,增加了作业成本。为满足秸秆深埋还田开沟灭茬碎土的需求,设计研制了一种集开深沟、碎土、灭茬等多道工序的用于秸秆深埋还田的开沟灭茬机。以导向铲入土深度、灭茬刀转速、灭茬深度为试验因素,机器的作业阻力和灭茬碎土率为试验指标,进行了三因素三水平正交试验。结果表明导向铲入土深度和灭茬深度对作业阻力有极显著影响,灭茬刀转速对灭茬碎土率有极显著影响。在开沟深度为35 cm时,导向铲入土深度、灭茬刀转速和灭茬深度分别为100 mm、340 r/min和60 mm时,开沟灭茬机的作业性能最好,作业阻力为21.6 k N、灭茬碎土率为96.3%、开沟深度稳定性为92.4%。试验表明该机具有很好的开沟、灭茬、碎土效果,该研究为秸秆深埋还田机具的研制和配备提供参考。

深松与旋耕组合作业机具的开发

根据拖拉机农具机组匹配理论研制出与中等功率轮式拖拉机配套,能进行深松、旋耕组合作业的机具。以单位耕作面积所消耗的功率等参数进行机具总体参数的计算,对机具作了动力学分析,并进行了单独深松、单独旋耕以及组合工况的试验。试验表明,机具深松扰动影响宽度和旋耕宽度相匹配,旋耕作业时波动范围较小,偏牵引力矩对拖拉机行驶稳定性基本没有影响,所设计的组合作业机具能对农田实施保护性耕作。

1SG-230型甘蔗地深松旋耕联合作业机的设计

为解决传统甘蔗地深松功耗大、作业成本高等问题,在研究分析传统国内外耕整地联合作业机的基础上,研制出可与大型轮式拖拉机相配套的1SG-230型甘蔗地深松旋耕联合作业机。该机具通过在一般旋耕机前增加一组深松装置,一次作业能够同时完成深松和旋耕作业。结果表明:深松深度比一般铧犁深耕约深5 cm,作业效率提高约40%,而单位面积燃油消耗量相对增加不大,旋耕作业质量也能保证,可节能降低作业成本。

作业次序对深松旋耕联合作业机作业质量及功耗的影响

该文选用华北平原壤土区常用的深松旋耕联合作业机作为试验设备,分析深松、旋耕作业次序对其作业质量及功耗的影响。运用离散元仿真分析结果表明,旋耕深松作业次序比深松旋耕作业次序的工作紧凑、刀辊受力均匀。随着作业深度的增加,深松旋耕作业次序作用的深层土壤较多。建立以旋耕深度、深松深度为因素,以2种作业次序功耗为指标的回归方程综合分析得出,作业深度较浅时,深松旋耕作业次序功耗、地表平整度、植被覆盖率优于旋耕深松作业次序;作业深度较大时,旋耕深松作业次序功耗明显小于深松旋耕作业次序,且两者作业质量差异不显著。田间试验表明,离散元仿真建立的2种作业次序作业深度与作业功耗的回归方程及测量的地表平整度、土壤膨松度及植被埋覆率基本能真实反映田间作业情况。