玉米少耕播种机主动式种床整理装置设计与试验

东北黑土保护区在春季进行少耕播种时,存在秸秆覆盖量大,秸秆处理难、根茬粗大等情况,导致种床清理不干净,出现晾籽和机具堵塞等,为此设计一种主动式种床整理装置。通过对秸秆清理装置、种床少耕装置、传动系统等核心部件进行理论分析,得出相关结构及位置参数,以拨草轮转速n、作业速度v、回转半径r为试验影响因素,选取种床秸秆清理率为评价指标,设计三因素三水平正交试验,经软件优化可得:当拨草轮转速n为115r/min、作业速度v为3.5km/h、拨杆回转半径r为260mm时,种床秸秆清理率达到最优为65.5%;在最佳参数组合下进行田间验证,得出种床秸秆平均清理率为67.4%,与优化结果基本一致,一次完成种床秸秆清理、种带旋耕施肥、种床深松、播种镇压等多项作业,该研究可为在东北垄作地区大面积推广玉米少耕播种提供技术参考。

大豆垄三栽培配套播种机种床整理装置设计与试验

针对大豆垄三栽培模式下播种机施肥开沟器土壤扰动影响种-肥、种-种的空间配置关系问题,设计了一种双锥环型种床整理装置。通过理论分析确定在典型东北黑壤土、含水率20%和仿形机构下拉弹簧刚度4.48 N/mm条件下,双锥环型种床整理装置关键结构参数取值范围;应用三因素三水平正交试验方法,以作业速度、收土整形环母线长度和仿形下拉弹簧预伸长量为试验因素,选择种床平整度、垄顶5 cm深度土壤坚实度变异系数、播种深度变异系数、种子横向偏移离散度和种肥间距合格率为评价指标,实施关键结构和运用参数组合优化试验及田间对比试验,结果表明:当作业速度小于等于14.4 km/h、弹簧预伸长量为90 mm、收土整形环母线长度为42 mm时,增设该种床整理装置的播种单体可以实现种床平整度达6.22 mm、垄顶5 cm深度土壤坚实度变异系数达17.39%、播种深度变异系数达13.74%、种子横向偏移离散度7.65%、种肥间距合格率达87.86%,较未设置种床整理装置播种单体的播种深度一致性和种肥间距合格率分别提高19.71%和24.26%,种子横向偏移离散度降低44.02%。研究结果为大豆垄三栽培配套高速精量播种机的研究提供了参考。

犁旋组合式稻茬全量还田油菜直播种床整理机设计与试验

针对长江中下游地区稻茬田土壤黏重板结、地表秸秆量大且禁止焚烧导致油菜直播时机具易堵塞缠绕的难题,设计了一种犁翻埋茬、旋耕碎土、侧边作畦开沟的油菜直播种床整理机。该机主要由犁翻部件、旋耕部件及开畦沟部件组成,可实现秸秆全量还田、碎土平整及开畦沟功能;基于土垡运动规律确定了扣垡犁导曲线、直元线角及犁体尾翼长度等关键犁体曲面参数和犁体数量及距离等布局结构参数。田间试验显示:当机组前进速度由3.3 km/h增加至4.2 km/h时,整机牵引阻力增加了23.7%,功耗增加了57.2%。在旋耕深度相同作业条件下,当机组前进速度分别为3.3、4.2 km/h时,由于增加了犁翻部件,整机总功耗相比于单个旋耕机独立作业分别增加12.3%、20.7%,但有效提高了机组的通过性和整地的作业质量。与单个旋耕机相比,在2种工况下,整机的平均碎土率为92.8%,提高了2.6%,耕后地表平整度平均为11 mm,提高了39.0%,秸秆平均埋覆率为92.9%,提高了22.2%。试验表明,设计的整理机各项性能参数均满足油菜种植农艺要求。

驱动犁翻与反转旋耕组合式油菜直播种床整理机设计与试验

针对稻-油轮作区秸秆茬高量大、土壤黏重板结且含水量波动大的作业工况,考虑单一功能耕作机械多次进地压实土壤且作业功耗大的生产实际问题,提出“犁组左翻埋茬、刀辊反转碎土、犁铧两侧开沟”的油菜种植种床整理工艺方案,并研制了一种驱动犁翻与反转旋耕组合式油菜直播种床整理机。该机主要由驱动圆盘犁组、反转旋耕刀辊、开畦沟前犁、开畦沟后犁、平土托板等部件组成,可实现厢面平整、种床细碎、秸秆还田、开沟作畦等功能,分析了各耕作部件的空间布局设计原则,确定了驱动圆盘犁组与反转旋耕刀辊的结构参数与工作参数。田间试验结果表明:该机作业后的种床耕深、畦沟沟深、畦沟沟宽、厢面平整度、种床碎土率以及秸秆埋覆率的均值分别为173.2 mm、190.2 mm、401.4 mm、11.6 mm、95.9%和90.2%,种床耕深稳定性系数、畦沟的沟深稳定性系数和沟宽稳定性系数的均值分别为85.6%、86.7%和84.6%,满足油菜机械化直播种床整理农艺要求。

高茬黏重稻茬田油菜直播埋茬防堵深施肥复合装置研究

针对长江中下游稻油轮作区油菜直播作业时,因土壤黏重板结,地表前茬水稻留茬高、留存秸秆量大,导致旋耕部件易缠绕,秸秆埋覆率低,致使深施肥铲易挂草壅堵,作业厢面拖堆不平,难以实现深施肥作业。本文设计一种适应高茬黏重稻茬田的油菜直播埋茬防堵深施肥复合作业装置,确定埋茬防堵部件深旋弯刀、浅旋弯刀、防堵直刀和深施肥铲的结构参数及刀片和深施肥铲排列安装方式。利用EDEM仿真分析了机具作业后的秸秆埋覆、空间分布及颗粒肥料深施后的分布深度,结果表明:作业速度为2.5 km/h、耕作深度为150 mm、埋茬防堵部件刀辊转速为345 r/min时,秸秆埋覆率为86.53%、施肥深度为83~106 mm。开展了油菜直播机4种田间作业工况验证试验,结果表明:埋茬防堵深施肥复合作业装置田间作业性能良好,实现了肥料深施,秸秆埋覆率为86.69%~90.35%、厢面平整度为16.48~22.65 mm、施肥深度为87.4~109.5 mm、碎土率为81.24%~92.13%。