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。

海内克1700型灭茬机改进设计与试验

为响应国家秸秆还田政策,黑龙江引进海内克1700型玉米灭茬机处理秸秆还田,因其是进口机械,并不完全适应当地的作业要求,需要进行改进设计。为此,结合当地实际作业要求,采用UG三维建模设计改进部件,并对原机进行改装。田间试验表明:改装后的海内克1700型灭茬机灭茬秸秆合格率达98%,比原机提高36%,且粉碎秸秆长度均匀,满足国家标准和龙镇农场作业需求。

高速碎混灭茬耙机架模态分析

以黑龙江省农业机械工程科学研究院绥化分院自主研发的2BGM-245高速碎混灭茬耙机架为研究对象,验证高速碎混灭茬耙的机架设计是否合理。应用三维建模软件Solid Edge和有限元仿真分析软件Ansys建立机架的有限元模型,进行高速碎混灭茬耙机架模态振动分析。通过模态分析得出机架振型的固有频率振动特性,输出各阶的振形图,来验证机架设计的合理性。研究结果表明,通过虚拟样机技术,仿真分析和再设计保证了机架结构设计合理。研究结果对提高高速碎混灭茬耙的可靠性、作业精度及延长使用寿命具有重要意义。

我国灭茬机具及其刀具的发展现状

阐述了作物根茬处理机具的现状,对几种不同类型根茬处理复合作业机具及其刀具的结构、性能和特点进行了分析,指出了普遍采用的灭茬机具存在的问题,提出了灭茬机具今后的研究方向。其中,包括对灭茬刀具进行改进,降低功耗、增强其抗磨性及将农机与农艺结合。

基于UG的灭茬刀辊参数化设计方法

为提高灭茬刀辊设计的可靠性和效率,基于UG-NX3软件,根据运动方程绘制刀刃运动轨迹,形象直观地获取动态隙角。如果改变灭茬机组运动性能参数,可立刻得到新的动态隙角。将灭茬刀及刀盘建立三维模型,建立相关尺寸的动态关联关系,得到三维模型并进行装配及干涉检查。进行了运动仿真分析,结果表明,符合设计要求,为仿生灭茬刀辊提供了新的设计方法及分析方法。

玉米秸秆全量还田条件下灭茬机械筛选与技术研究

通过对黑龙江省常用的5种灭茬机械的效果试验,分析了不同灭茬机械对灭茬效果的影响。结果表明,选用灭茬机时,灭茬深度在8 cm,旋耕深度在12~15 cm,秸秆切碎长度在3~5 cm,灭茬刀轴转速选定为1 500~1 800 r/min左右,旋耕刀轴转速选定为1 000 r/min的机器才能达到整地要求。

正反转组合式水稻宽苗带灭茬播种机设计与试验

针对稻麦两茬轮作区,小麦收获时间短、水稻插秧费时费力、直播整地要求高的问题,利用反转灭茬技术和主动防拥堵技术,同时借鉴小麦宽幅精播技术,设计了一种正反转组合式水稻宽苗带灭茬播种机,一次完成旋耕、灭茬、防堵、深施肥、宽苗带播种、覆土和镇压功能。在稻麦两熟区进行了试验,结果表明,反转旋耕装置能很好的灭茬,正转清草装置能有效防堵,在正反旋耕的配合作用下,种床土壤细碎,播种覆土均匀,播种深度和施肥深度变异系数分别为4.58%和2.40%,种肥垂直间距变异系数为4.72%;平均苗带宽度为138.4 mm,与理论设计宽度差异不显著;不同苗带宽度上种子分布有差异但不显著,符合设计要求;苗带宽度对水稻生长有影响,苗带两侧有效分蘖和成穗率显著高于苗带中间(P<0.05);机具的通过性满足农艺要求。

1GSZ-350型灭茬旋耕联合整地机的设计与试验

为了适应大马力拖拉机对配套农机具的需求,在分析研究中小型单一和组合作业模式整地机的基础上,设计研制出一种集灭茬、旋耕和深松于一体的宽幅联合整地机,并进行了单一和联合作业的试验。试验表明,该机具在作业时能够充分发挥大马力拖拉机的作业效率,减少拖拉机的功率消耗,节能约14.3%;机具配置的灭茬刀、深松铲和旋耕刀排列合理,保墒效果明显,碎土率和灭茬率高达95%。该机属于高效节能型机具,为研究大型农机具提供了参考。

GBSL-180型双轴式旋耕灭茬播种机设计

设计了一种可以灭茬、旋耕、播种小麦的双轴式旋耕灭茬播种机,该机采用联合作业方式,可一次完成灭茬、旋耕、开沟、播种、施肥、镇压等多项作业。灭茬刀轴转速500r/min,旋耕刀轴转速250r/min。开沟器为钝角开沟器,先施肥、后下种,种肥垂直距离50mm左右。田间试验表明,该机工作性能良好,防堵效果显著。

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。

根茬粉碎还田机灭茬甩刀喷焊NiWC工艺优化

为解决根茬粉碎还田机灭茬刀成本高、寿命短的问题,在45#钢制造的根茬还田刀具易磨损部位喷焊了NiWC合金抗磨涂层。正交试验和方差分析结果表明,试验因素对喷焊层耐磨性的影响程度大小依次为WC的含量、乙炔流量、预热温度和喷涂距离。优化后喷焊工艺参数为:涂层配比为Ni60+35%WC,预热温度为450℃,乙炔流量为1000L/h,喷涂距离为40mm。

秸秆切碎灭茬机的模型研究与参数优化

针对双轴击切式秸秆切碎灭茬机破碎秸秆和根茬时存在的问题 ,提出单轴压切原理和非等长刀切碎模型 ,并对秸秆切碎灭茬机的关键参数进行了优化设计。该机田间试验表明 :秸秆切碎率达 91 .4 % ,根茬破碎率达86.5%。

深松灭茬旋耕起垄联合作业机设计与试验

针对辽宁省西部褐土区常年降水量低,蒸发量较大,土壤干旱严重,严重影响作物产量问题,设计了1MXQ-4型灭茬旋耕起垄联合作业机,主要由深松装置、灭茬旋耕装置、起垄装置和镇压装置等组成。机具可一次完成深松、灭茬、旋耕、培垄和镇压等多项联合作业,实现垄沟垄台互换功能。通过对其关键部件灭茬旋耕装置的动力学分析确定了灭茬装置回转半径R为300 mm,入土深度H为8 cm,最小转速n为210 r/min。按犁体曲面的几何元线法设计原理,元线角θ按抛物线规律变化,绘制起垄铲工作曲面,确定起垄装置结构参数。通过土槽模拟土粒运动轨迹的木块试验,得出曲面楔子型培土器工作性能优于平面楔子型培土器,实现了垄台垄沟互换功能。通过三因素五水平试验,得出各因素对试验指标起垄最大高度影响主次顺序为机具前进速度、工作深度、秸秆覆盖量;各因素对工作阻力影响的主次顺序为秸秆覆盖量、工作深度、机具前进速度。利用Design-Expert软件对机具工作参数求解和实际工作验证得到最佳作业参数:机具前进速度为6 km/h,工作深度为22. 2 cm,起垄最大高度为24. 05 cm,工作阻力为12. 08 kN。满足了辽宁省西部褐土区所需的垄台垄沟互换耕作的土壤合理耕层构建技术指标要求。

灭茬刀火焰喷焊Fe6涂层组织及耐磨性能

目的解决灭茬刀耐磨性不足,报废更换频繁的问题。方法在Q235钢基体上采用氧乙炔火焰喷焊技术制备Fe6涂层,分析涂层的硬度及微观组织形貌,并与原65Mn灭茬刀进行摩擦系数、磨损失重对比试验。结果 Fe6涂层与基体之间形成了良好的冶金结合。涂层组织主要由Fe-Cr-Ni固溶体合金相、Cr7C3相、Cr23C6相和Cr2B相组成,表面硬度平均值在56.6HRC左右,约为Q235钢的2倍。Fe6涂层摩擦系数稳定在0.65左右,约为65Mn灭茬刀试样的2/3;磨损失重实验进行3 h后,Fe6涂层与65Mn试样的磨损失重相差1倍左右。结论经氧乙炔火焰喷焊Fe6涂层进行表面强化后的Q235钢灭茬刀在硬度、耐磨性等方面得到显著提高,使用寿命可得到有效延长。该研究为氧乙炔火焰喷焊Fe6涂层在灭茬刀耐磨强化与修复上的推广及应用提供了可靠的依据,同时也为其他农业机械关键易磨损零部件的表面强化提供了一定的参考。

1GZM-350型灭茬深松整地联合作业机的研究

针对玉米机械化耕整地存在的问题,研制了灭茬深松联合整地机。该机由高速灭茬机构、斜式深松碎土铲、波纹盘耙及碎土辊等组成,可一次能完成灭茬、深松、碎土及镇压联合作业。田间试验表明:灭茬深松联合整地机能显著提高玉米耕整的质量,满足玉米生产需求。

灭茬刀具喷焊NiWC的耐磨粒磨损性能

为解决根茬粉碎还田机灭茬刀成本高、寿命短的问题,在65Mn钢制作的根茬还田刀具易磨损部位喷焊了NiWC合金抗磨涂层。磨损试验表明,与65Mn钢淬火回火处理刀具相比,喷焊NiWC合金灭茬刀的相对耐磨系数有较大的提高。WC含量和喷焊工艺不同,其喷焊层的耐磨性有较大的差异。

2MB-2/4型夏花生灭茬覆膜播种联合作业机的研究

目前,中国夏花生播种存在作业效率低、劳动强度大及生产成本高等突出问题[1]。为解决此类问题,研制了一种2MB-2/4型夏花生灭茬覆膜播种联合作业机。该机主要由旋耕装置、起垄装置、驱动装置、施肥装置、播种装置、镇压装置、喷洒装置及覆膜装置等组成,可一次完成花生种植的灭茬、起垄、施肥、播种、镇压、喷药及覆膜等作业,可减少人工投入。田间试验表明:该机作业性能良好,根茬粉碎率77.3%,碎土质量74.5%,垄间合格率89.1%,垄高合格率93.4%,双粒率95.04%,穴距偏差率6.8%,种子覆土深度合格率89.2%,均符合花生播种机行业标准DG/T 007-2006《播种机推广鉴定大纲》要求,满足实际生产需要。

灭茬机工作参数的多目标模糊优化

在田间试验的基础上,通过理论分析、均匀设计及数据拟水平处理的方法,建立了以灭茬机生产效率高和功率消耗小为总体模糊目标,以机组前进速度、刀轴转速和作业宽度为工作参数的多目标模糊优化数学模型并分析了灭茬机各主要工作参数对总体目标的影响规律。当工作宽度为定值时,总体目标随前进速度的增大而快速增大,随刀轴转速的增加而增大;当刀轴转数定值时,总体目标水平随前进速度的增大而快速增大,随工作宽度的增加而缓慢增大;当前进速度定值时,总体目标水平随刀轴转速和工作宽度的增加而缓慢减小。在满足约束条件的可行域内进行寻优,优化出灭茬机的最佳工作参数为作业宽度1.42m,刀轴转速406r/min,前进速度1.5m/s。

仿蟋蟀切齿叶减阻灭茬刀片设计与试验

为了降低切茬装置切割粉碎玉米根茬所需的功耗,以蟋蟀切齿叶为仿生原型设计了2种仿生灭茬刀片。应用MATLAB软件提取切齿叶部分的轮廓特征,分析其优良的减阻特性,并将此轮廓特征应用于灭茬刀片正刀刃的设计,设计出仿生刀片A;考虑到加工难易程度和经济成本,以二次函数为轮廓特征设计出仿生刀片B。在同等工作参数(前进速度为1m/s,刀辊转速为420r/min,耕深为50mm)前提下,利用ANSYS/LS-DYNA软件仿真和田间试验的方法对2种仿生刀片和原型刀片的载荷状况进行对比分析。仿真结果表明:仿生刀片A和B的最大切削力(分别为881N和908N)较原型刀片的最大切削力(1 079N)分别降低18.35%和15.85%;田间试验结果表明:仿生灭茬刀片A和B的平均扭矩和变异系数分别为267.894N·m,2.31%和275.843N·m,2.11%,原型灭茬刀片平均扭矩和变异系数为299.712N·m和2.33%,且3种灭茬刀片的作业质量(灭茬深度和根茬粉碎率)均可达到相关国家标准。研究结果可为灭茬刀片的减阻降耗设计提供理论指导。

秸秆粉碎灭茬还田机的试验研究

采用优化设计与试验确定相结合的方法 ,将秸秆粉碎与灭茬 2种单一功能作业机械集为一体 ,研制出了 4FX - 1 2型秸秆粉碎灭茬复式作业机 通过田间性能试验 ,秸秆粉碎合格率达 95 % ,灭茬率达 90 % ,掩埋合格率达 92 % ,使用可靠性达96 % .