油菜精量联合直播机深施肥装置设计与试验

针对长江中下游稻油轮作区油菜直播时,土壤黏重板结且前茬水稻收获后秸秆残茬量大,机具易壅土、挂草堵塞,难以实现深施肥的难题,设计了一种油菜精量联合直播机主动防堵深施肥装置。基于主动刮削防堵原理,分析确定施肥铲入土部位曲线为与旋耕刀轴回转中心同心、包络旋耕刀末端运动轨迹的圆弧;根据深施肥铲防堵功能及铲体内肥料颗粒运动分析,确定过渡段下圆弧直径、入土段圆弧圆心角、过渡段上圆弧直径等施肥铲结构设计关键参数及其许用范围;以施肥铲末端肥料流出瞬时速度最大为优化目标,以施肥铲关键结构参数为设计变量、其许用范围为约束条件,构建施肥铲结构优化设计的数学模型;通过施肥过程离散元仿真分析,以施肥铲体入土段上端圆弧圆心角、过渡段圆弧直径为试验因素,以施肥铲末端肥料流出瞬时速度为响应指标,进行二次回归正交旋转组合试验,建立该数学模型的目标函数,求解得到施肥铲结构优化设计最佳参数为:入土段上端圆弧圆心角为36°、过渡段上端圆弧直径为93 mm、过渡段下端圆弧直径为66 mm。田间试验结果表明,安装深施肥装置的直播机作业后厢面平整度为17.96~21.37 mm,单个施肥铲黏附质量保持在1.5 kg以下,施肥深度平均值为91.10 mm,施肥深度合格率为93.33%,施肥断条率为1.08%,机具通过性良好,可满足稻油轮作区油菜种植施肥播种农艺要求。

2BFQ-6型油菜精量联合直播机故障特性研究

针对2BFQ-6型油菜精量联合直播机生产实践中的故障表现,开展了机具现场作业可靠性试验。试验结果表明机具可靠性设计水平较高,但链轮装配、焊接等工艺可靠性需要提高;旋耕作业单元发生旋耕刀周期性松动故障,间隔周期为5.9 h;机具实际生产率为0.36 hm^2/h,班次生产率为2.16 hm^2/d;机具早期故障率变化符合"浴盆曲线"规律,早期故障期持续时间为30 h,有效度为70%。实施链轮装配工艺改进与跑合调试、焊接件工艺改进,防缠草板、风机传动结构优化设计,旋耕刀周期性紧固维护等可靠性提升策略后,机具有效度提升至97%以上,实际作业效率达0.45 hm^2/h,机具作业效率与可靠性得到大幅度提升。

油菜精量联合直播机覆秸装置设计与试验

在长江中下游稻油轮作区,前茬水稻机收后秸秆全量留田,当接茬进行油菜精量联合直播作业时,浮秸易缠绕直播机触土部件,造成机具堵塞、种子落在秸秆上难以出苗等问题。为此,结合油菜覆草种植农艺措施,提出适于油菜直播水稻秸秆覆盖还田的机械化作业方案,设计了一种与油菜精量联合直播机配套的覆秸装置。通过理论分析,确定了覆秸装置关键环节工作部件的结构参数、安装位置与安装角及工作转速范围。控制秸秆喂入量分别为0.9、1.1、1.3 kg/s,进行性能测试试验,验证了理论分析确定的各部件工作转速的适宜性和秸秆输送顺畅稳定性,结果表明,当播种覆秸作业机组配套69.9 k W拖拉机、前进速度0.7 m/s、捡拾装置滚筒转速80 r/min、集秸装置螺旋输送器转速270 r/min和链式提升装置转速270 r/min时,机具作业顺畅,秸秆捡拾率达到90%以上。控制均匀铺放装置转速分别为210、240、270、300、330 r/min,当转速为300 r/min时,秸秆覆盖均匀率最高,超过92%。田间试验表明,覆秸直播机秸秆通过性能良好,各环节工作部件作业稳定,各项设计指标均满足技术标准要求,设计的覆秸装置与油菜精量联合直播机集成,一次作业可完成水稻浮秸的捡拾、堆集、输送、覆盖以及旋耕整地、开畦沟、施肥、油菜播种等工序,适宜在水稻机收后秸秆未作任何处理的稻茬田作业。

四川省油菜精量联合直播机适应性研究

在四川省广安市岳池县平坝浅丘区引入2BFQ-6型油菜精量联合直播机,开展油菜直播机适应性试验。结果表明,在播种量3000 g/hm^2,施肥量525 kg/hm^2条件下,该播种机作业效率0.372 hm^2/h,田间出苗量2.45万株/hm^2,油菜产量2565 kg/hm^2,油菜产值13338元/hm^2,油菜生产总成本6945元/hm^2,投入产出比达1.92。2BFQ-6型油菜精量联合直播机在四川平坝浅丘区播种质量好,节本增效效果明显,可大面积推广。

气力式油菜精量联合直播机振动特性及对排种性能影响

针对气力式油菜精量联合直播机受内外激励产生振动影响排种器工作性能的问题,开展了直播机田间作业振动特性测试与分析,搭建振动排种试验台进行了排种器性能振动影响研究。田间测试的振动信号时域分析结果表明,机具垂直方向振动远大于水平横向和前进方向,在未耕地表作业振动大于已耕地表,振动幅值随发动机转速、旋耕转速、前进速度的增大而增大。建立了垂直方向振动加速度均方根值与发动机转速、旋耕转速和前进速度的多元线性回归模型,标准偏回归系数分析表明,未耕地旋耕转速和前进速度是影响整机振动幅值的主要因素,已耕地旋耕转速是影响整机振动的主要因素。振动信号频域分析发现,整机振动主频分布在0~150 Hz以内,频率分布与发动机、旋耕装置工作转速的倍频有关,受前进速度和地表状态影响不大。振动台架试验结果表明,振动会降低较大负压水平时的型孔重吸率,振频为10、20 Hz时,振动会显著降低排种合格指数,适当的中频振动能提高低吸种负压时的吸种概率,不同振动工况下的吸种临界负压值存在差别。该研究为油菜精量联合直播机作业性能优化与提升提供了基础参数。

油菜精量直播机气力式排种系统稳压控制方法与试验

针对气力式油菜精量联合直播机因拖拉机后输出轴转速变化影响气力系统中风机工作转速,导致排种器工作气压波动,进而降低排种性能的问题,提出一种基于溢流释压的气力系统稳压控制方法,即通过测试风机实际转速变化情况、风机转速与气力系统气压关系,确定溢流阀预设气压值,根据该预设值计算溢流阀的释压弹簧结构参数和工作参数,并通过流量-压力理论分析和稳压控制性能试验验证参数有效性。以2BFQ-6型油菜精量联合直播机气力系统为对象,利用该方法开展稳压控制试验:通过田间测试确定播种机组在田间稳定作业时风机工作转速变异系数达8.15%,结合测定的气力系统风机转速与气压关系,确定风机实际工作转速应在2 020~2 620 r/min范围内,正负气压阀溢流稳压控制预设值分别为1 000和-5 500 Pa;通过溢流释压阀结构及释压特性分析,确定采用中径30 mm、节距10 mm、有效圈数8圈、线径为1.0、1.5 mm的碳素钢丝圆柱螺旋弹簧作为正、负压释压阀的释压弹簧,其弹簧调节螺栓预压缩量分别为6.7和7.8 mm;稳压控制验证试验表明设计的稳压控制系统将排种器气室正压、负压偏差率分别降低45%和110%,使气室气压保持在适宜范围内,气压控制响应灵敏性及稳定性均满足要求;当风机工作转速在2 000~2 700 r/min范围内变化时,排种器的排种量变异系数减小2.68%,提高了排种稳定性。研究表明提出的溢流释压稳压控制方法可有效解决油菜直播机田间作业时排种器工作气压波动大、排种量稳定性差的现实问题,可为播种机设计、气力式排种系统性能优化提供参考。