自带动力式秸秆还田联合作业机设计及试验

针对新疆地区小麦秸秆还田作业时,现有耕整设备集成化低、作业质量差、周期长、需配套大功率拖拉机等问题,设计了一种自带动力式秸秆还田联合作业机.分析了整机结构并计算了所需配套动力、牵引力大小、旋耕刀辊直径,利用EDEM离散元仿真软件,建立土壤-秸秆-旋耕刀辊仿真模型,对螺旋形排列刀辊秸秆还田率、平整度、碎土率进行分析,以刀辊转速、作业速度、旋耕深度为试验因素,以秸秆还田率、旋耕扭矩为评价指标,开展三因素三水平正交试验,对试验结果进行方差分析和二次回归拟合得到最优旋耕刀辊作业参数,采用田间试验对理论设计和仿真模型进行验证.该机具在刀辊转速为268 r/min、作业速度为0.85 m/s和旋耕深度为10.0 cm作业条件下,碎土率为90.77%、秸秆还田率为91.38%、地表平整度为1.04 cm.结果表明:所设计的自带动力式秸秆还田联合作业机,一次作业可实现深松、细碎、秸秆还田、平整、镇压功能,使土壤达到待播状态,作业性能出色,各项性能指标均优于相关农艺要求和技术标准.

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。

立旋刀式深松联合耕整地机的设计与试验

深松联合耕整地机是由多种土壤耕作部件组合而成的复式作业机械,适用于北方干旱半干旱地区,以深松为主,兼顾表土松碎,松耙结合,既可用于隔年破除犁底层,又可用于形成上松下实地全面深松,一次进地可以完成深松、灭茬、旋耕等多项作业,提高了效率,降低了成本,减少了机具对土壤的频繁耕作而导致的各种消耗,改善了土壤的物理性质,促进了作物的生长。但是,深松联合整地机作业过程中尚存在土块过大,土层中存在较多较大空隙,不利于作物根系的扎根生长和农田的蓄水保墒。为了提高土壤的蓄水保墒能力,达到较好的松土与碎土效果,在对国内外深松整地机械调研基础上,研制了一种带有立旋刀工作部件的深松联合耕整地机,对深松铲柄、铲头、立式旋刀等主要工作部件进行了结构设计和参数优化。通过田间试验,对免耕(土壤不进行任何处理)、常规深松整地、带有立旋刀的深松联合整地三种不同耕作方式下的土壤坚实度和土壤含水率变化进行测试,并应用Excel 2003,Origin 8.6和SAS 9.2统计分析软件对试验测试结果进行了数据处理与分析,研究结果表明:带有立旋刀的深松联合耕整地机深松>常规深松>免耕,说明研制的带有立旋刀的深松联合耕整地机能有效粉碎的土块,增强土壤的蓄水保墒能力。

1ZML-210深松型联合整地机的研制

为了解决传统联合整地机不能完成超深松的问题,在研究分析传统联合整地机的基础上,研制出可与大马力拖拉机配套的新型耕整地机具1ZML-210深松型联合整地机。该机具在灭茬刀轴和旋耕刀轴中间增加一组超深松装置。从而可以打破犁底层,提高土壤透气、透水性能,提高土壤抵抗自然灾害能力。该机具一次作业能够完成垄上灭茬、深松、旋耕、起垄、镇压等多项作业,使田面状况达到待播状态。通过田间试验表明:1ZML-210深松型联合整地机的保墒效果明显好于没有深松装置的联合整地机。

水田带状复式整地机关键部件设计与试验

针对水稻宽窄行栽培模式中苗床整地的技术特点,设计一种带状少耕整地复式作业机具,解决规模化水田整地作业的少、免耕技术问题,实现水田苗床间隔精细整地、浅松及条施肥复式作业。根据现有水稻宽窄行种植行距要求,通过对其带状旋耕部件运动学分析以及特殊旋耕刀片设计,确定了带状旋耕机构的关键参数,实现300 mm整地作业带,相邻300 mm区域为免耕带;通过EDEM离散元运动学仿真,运用正交旋转组合试验的方法优化多区段旋耕刀组最佳排列方式、机具的前进速度和刀轴转速。田间试验结果表明,水田带状旋耕复式整地机碎土率、地表平整度、单条耕作带宽、耕作带宽稳定性系数分别为92.97%、18.4 mm、300.9 mm、95.3%,满足规模化水稻苗床土壤整地要求。

深旋耕土壤高速气雾消毒联合作业机研制与试验

为了克服土壤中病菌影响农作物生长,提出一种将土壤深旋耕和土壤消毒的联合作业方法,并研发制造了实物样机.对本机传动系统进行设计,利用锥齿轮换向传动,7个圆柱直齿轮与水平夹角成15°人字形布置;其次对消毒结构设计,将药管从中空刀轴上方接入,通过刀轴旋转将药液扩散至土壤深层,同时设有表面喷药杆用于土壤表面施药;针对深旋耕功耗和牵引阻力大的问题,选用混合型因素、混合型水平均匀设计表U8(8^(2)×4^(2))和LS⁃DYNA对立式旋耕单刀辊切土过程进行虚拟仿真试验,刀辊的转速从100 r·min^(-1)依次按间隔100 r·min^(-1)取8个值,其运动速度从0.1 m·s^(-1)依次按间隔0.1 m·s^(-1)取8个值.刀片的形状分别为曲线形、矩形、三角形和弯扭状,旋耕刀排列方式为4对相邻两刀片螺旋角成90°、60°两种以及3对相邻两刀片螺旋角成90°、60°两种共4个水平.虚拟仿真试验结果表明:选用曲线形旋耕刀,排列方式采用3对旋耕刀且同一螺旋线上相邻两刀片螺旋角为90°的排列方式时,刀辊的切土扭矩最小,此时刀辊的运动速度对扭矩影响很小.田间试验结果表明:该样机最大耕深达到320 mm,耕深稳定性系数为94.484%,消毒均匀度为92.554%,而传统人工表面施药均匀度仅为72.546%,因此采用该样机可较好地实现土壤深耕和消毒的要求.

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。

开沟旋耕机渐变螺旋升角轴向匀土刀辊设计与试验

针对长江中下游农业区开厢沟后旋耕作业地表平整度差、土壤轴向分布不均匀等问题,设计了一种渐变螺旋升角轴向匀土刀辊。分析了旋耕刀轴向运土力学条件,建立了匀土刀辊旋耕刀扰土体积参数方程和旋耕刀渐变螺旋升角排列螺旋线方程,并分析确定了影响匀土刀辊轴向匀土性能的关键因素为刀辊转速、旋耕切土节距、初始螺旋升角。运用离散元法模拟匀土刀辊作业过程,以耕后地表平整度为试验指标,以刀辊转速、旋耕切土节距、初始螺旋升角为试验因素,进行了正交试验,建立地表平整度回归方程。利用Design-Expert分析软件得到最优参数组合为:刀辊转速260 r/min、旋耕切土节距8.3 cm、初始螺旋升角71°,此时仿真地表平整度为17.35 mm。在最优参数组合下进行了田间试验,结果表明,匀土刀辊作业后,地表平整度、土壤轴向分布均匀度、耕深稳定性系数、碎土率的均值分别为14.5 mm、8.82%、92.34%、81.66%,整体耕整效果优于常用旋耕刀辊。

1ZQHF-350/5型前后分置悬挂式联合整地机

设计了一款前置灭茬深松、后置旋耕的悬挂式联合整地机。简述了整机结构和工作原理,灭茬、深松、旋耕和镇压起垄部件设计以及动力传递系统方案。整机试验表明,1ZQHF-350/5型联合整地机能够提高拖拉机稳定性;较单独后悬挂式同幅宽整地机,油耗降低6.2%,碎土率提高2.3%,破茬率提高5.8%。

玉米机械化整地机具探讨

整地机械化是玉米生产全程机械化不可或缺的部分。介绍适于辽宁省的玉米机械化整地技术,探讨相关适用机具的型号、种类、结构及特点,为提高辽宁省的玉米种植机械化水平提供参考及借鉴。

YS-1GVFM-125A型起垄施肥铺膜联合作业机的设计与试验

为了解决烟草耕整地与施肥、覆膜时多道工序重复用工的问题,实现机械化作业,降低劳动强度,提高生产效率。通过理论分析和试验探索,研制出与东风-151型或工农-121型手扶拖拉机配套的YS-1GVFM-125A型起垄施肥铺膜联合作业机。该机采用反转旋耕起垄、搅笼输送施肥、压槽盖土覆膜,能在平板田上进行一次性起垄、施肥、覆膜联合作业。通过性能检测和试验验证,该机作业效果基本能达到烟草农艺要求,能极显著提高作业效率、降低劳动强度和作业成本,且对烤烟产质量不产生明显影响;使用该机进行耕作,无需调整施氮量、氮肥基追肥比等烤烟施肥措施,提早施肥耕作时间不宜超过移栽前30天;但该机对耕作土壤水分要求较普通起垄机稍高。

SGTN-180型旋耕埋草施肥联合作业机的设计与试验

针对现有秸秆还田机械存在的正转秸秆还田机械覆盖性较差、功能单一,需多次作业才能满足农艺要求;而反转秸秆还田机械刀辊前方壅土严重,功耗较大等问题,设计了SGTN-180型旋耕埋草施肥联合作业机。该联合作业机采用双辊配置：前辊正转,进行秸秆粉碎;后辊反转旋耕,完成秸秆翻埋和碎土作业的独特作业模式,有效提高覆盖性能和降低功耗;并设计有施肥装置,完成播种前土壤整备的联合作业。鉴定检测试验结果表明：该旋耕埋草施肥联合作业机可一次性实现秸秆粉碎还田、旋耕碎土、施肥等多项作业,具有较好的耕作质量：作业后,植被覆盖率94.8%、碎土率93.1%、耕后平整度0.4 cm、耕深稳定性97.2%,肥料在2-11 cm耕层内与土壤混合,呈条带状分布。