被动式圆盘刀试验装置设计与试验研究

【目的】针对目前开沟破茬圆盘工作部件机具设计缺少精确设计参数等问题,设计了一种角度可调的圆盘刀试验装置。【方法】以缺口圆盘为研究对象,选取等直径但缺口数为8,9,10的3种圆盘,前进速度取3,4和5km/h,偏角取5°,7.5°,10°,倾角取2°,4°,6°,利用4因素3水平正交试验,以破茬率和工作阻力为评价指标进行试验研究。【结果】圆盘刀试验装置符合设计要求,倾角调节范围设定为-10°~10°,精度为1°,偏角的调节范围为-20°~20°,精度为2.5°;影响破茬率和工作阻力的主次因素依次为圆盘刀类型、前进速度、偏角、倾角;最优组合是8缺口圆盘、前进速度4km/h、偏角5°、倾角4°,平均破茬率为76.5%,牵引阻力为3 714.8N。【结论】被动式圆盘刀的破茬率较主动式低,其原因在于缺口处破茬效果较差,但其结构简单且工作阻力较小,在地表无残茬或覆盖量不大的条件下仍具有应用价值。     

东北垄作玉米免耕破茬试验装置的研究

利用自行研制的玉米免耕试验台,采用缺口圆盘刀与双翼铲结合在田间与土槽上进行玉米免耕破茬试验,分析破茬部件的受力,得到水平分力、垂直分力和破茬切土配重随切、清茬深度的变化规律。室内外试验结果表明:该装置性能良好,结构简单,满足测试出各土壤工作部件的受力和农业技术的要求,为免耕播种机合理设计提供了参考。     

基于SolidWorks的破茬开沟犁刀的设计与强度分析

破茬装置是茬地免耕播种机的关键工作部件,直接影响着播种机的播种质量。在目前国内所使用的破茬装置的基础上,设计出一种新型的破茬开沟犁刀。为研究其强度特性,减少工作时的故障,应用SolidWorks建立了破茬开沟犁刀的三维模型,用Cosmos对其进行了有限元分析,得到破茬开沟犁刀在工作时的变形和应力大小,找出了其强度薄弱环节。结果表明,破茬开沟犁刀的最大应力为5.862×108 N/m2,最大扭曲位移为2.648 mm,对破茬开沟犁刀进行了改进设计,应用Cosmos进行静态分析,表明改进后破茬开沟犁刀的强度和刚度明显提高,为其优化设计提供了参考依据。     

基于SolidWorks的破茬开沟犁刀的设计与强度分析(英文)

破茬装置是茬地免耕播种机的关键工作部件,直接影响着播种机的播种质量,本文在目前国内所使用的破茬装置的基础上,设计出一种新型的破茬开沟犁刀。为研究其强度特性,减少工作时的故障,应用SolidWorks建立了破茬开沟犁刀的三维模型,用Cosmos对其进行了有限元分析,得到破茬开沟犁刀在工作时的变形和应力大小,找出了其强度薄弱环节。结果表明,破茬开沟犁刀的最大应力为5.862×108N/m2,最大扭曲位移为2.648mm,对破茬开沟犁刀进行了改进设计,应用Cosmos进行静态分析,表明改进后破茬开沟犁刀的强度和刚度明显提高,为其优化设计提供了参考依据。     

破茬圆盘刀点蚀声发射信号的独立分量分析及其软件的编制

根据破茬圆盘刀点腐蚀声发射信号的特点,提出了较适合于声发射混合信号的处理方法,即小波分析与ICA相结合的方法,对破茬圆盘刀点蚀AE信号进行处理;并在Matlab环境下编制了相应的ICA软件,使独立分量分析更加直观、可靠。     

免耕播种机破茬部件的仿真分析

针对免耕播种机破茬部件传统设计中存在的生产周期长、成本高,产品制出后出现零部件间相互干涉而无法装配等缺点,应用UG软件进行破茬部件的参数化设计和仿真分析,对仿真结果进行处理,测试破茬部件的运动性能和干涉检测,找出设计中存在的不足并及时修改相应的特征,完成设计。结果表明:该方法提高了免耕播种机破茬部件设计的准确性和效率,代替了物理样机的制造和试验,大大降低了成本,提高生产率。     

东北地区玉米垄作免耕播种机破茬装置的研究

为了给东北地区玉米垄作免耕播种机探求既能保持垄形又可防止堵塞的破茬装置,在阐述农业技术要求的基础上,详细地分析移动式、驱动式和滚动式3种破茬方案的机理。结果表明:滚动圆盘式破茬装置土壤扰动较小,垄形的改变程度较低,适合我国东北垄作地区的免耕播种的技术要求,为破茬防堵装置优化设计提供新的理论依据。     

一种新型连杆式免耕单圆盘刀开沟施肥装置

介绍了一种新型连杆式免耕单圆盘刀开沟施肥装置,可广泛用于各类免耕播种机上,是非常适用的一种新型破茬、开沟、施肥装置。     

仿生蝗虫口器破茬装置设计

针对中国东北地区春季免耕播种作业存在玉米根茬破除效率低、切割作业扭矩大和功耗高等技术难题,该文以蝗虫口器结构(多段阶梯锯齿状)和运动方式(双上颚异向等速咬合)为仿生原型,设计一种可实现高效破茬作业的耦合仿生破茬装置。该文通过仿生构建、机构设计、理论分析、参数优化、Arduino系统和智能控制等方法设计了行星齿轮变速机构和智能速度控制系统等关键部件,其中仿生破茬刀片可还原蝗虫口器多段阶梯锯齿状结构,行星齿轮变速机构和智能速度控制系统组成仿生驱动系统,可模拟出双上颚异向等速咬合运动方式,从而实现了运动方式与形态结构的耦合仿生。对比试验分析表明,仿蝗虫口器破茬装置可降低切割作业扭矩26.6%-31.6%,降低作业功耗21.9%-26.1%。该文工作验证了耦合仿生方法可以显著提高破茬效率,为免耕播种机的破茬装置设计提供了技术参考。     

微耕机配套的玉米免耕播种机防堵开沟部件设计与试验

【目的】为解决我国西南地区土壤黏重,田块面积相对较小,现有免耕播种机作业时机具通过性差,播种质量难以保证等问题,设计一种微耕机配套的圆盘刀式玉米免耕播种机。【方法】应用圆盘刀与限深轮行走装置具备的破茬开沟、限深防滑功能,研究对比播种机平面、波纹与缺口圆盘刀作业时对破茬、牵引阻力和油耗等的影响;通过LS-DYNA对3种类型圆盘刀切割土壤过程进行仿真模拟,并实现关键参数的设计。【结果】田间试验结果表明,配置平面圆盘刀的免耕播种机土壤扰动量、油耗较波纹圆盘刀分别低4.03%和14.64%;较缺口圆盘刀分别低1.15%和7.51%;牵引阻力在0.54 m·s~(–1)时最低,为1.20 k N;使用3种类型圆盘刀的种肥深度合格率达85%以上,粒距合格指数为90.3%。【结论】本研究可为西南地区圆盘刀破茬的免耕播种机设计提供依据。     

2BML-2(Z)型玉米垄作免耕播种机的研制

针对玉米垄作留茬栽培模式,结合保护性耕作技术的实施要点,设计了2BML-2(Z)型玉米垄作免耕播种机。该播种机主要由动力驱动式破茬装置、开沟施肥装置、镇压传动装置等组成。田间试验结果表明,玉米粒距合格率约96.2%,破茬刀平均入土深度8.5 cm,播种平均深度5.2 cm,施肥平均深度8.5 cm,种肥间距3.3 cm。一次进地可完成破茬、开沟施肥、播种、镇压等作业,作业时土壤扰动小,作业质量满足农艺要求。     

茶园节能型开沟刀设计与试验

针对茶园机械化开沟减阻减耗需要,设计茶园节能型开沟刀,用于减小茶园开沟时的开沟功耗。通过理论分析确定节能型开沟刀侧切刃与正切刃曲线方程,通过离散元仿真方法确定侧切刃螺旋线终点处滑切角与正切刃在侧切刃平面内展开曲线终点处静态滑切角分别为62°、56°。对设计完成的节能型开沟刀进行田间试验,试验结果表明:在开沟深度为15、20、25 cm时,节能型开沟刀的开沟功耗分别为0.093、0.107、0.128 kW,均小于对照组通用开沟刀的开沟功耗,说明设计的节能型开沟刀在各个开沟深度均能够达到降低开沟功耗的目的。此外节能型开沟刀在不同开沟深度的沟深稳定性系数均大于90%,高于国家标准和对照组通用开沟刀试验结果,说明设计的节能型开沟刀在降低作业功耗的同时,可保证开沟质量。     

对精播机进行破茬起垄的改装

建设农场针对大豆播种面积的提高,一改以往的耙后起垄的常规机械作业模式,尝试了破茬起垄的整地方法,取得了节本降耗的好效果.     

棉秆切碎还田装置的设计与试验

为南方小面积田块棉秆切碎还田机设计了棉秆切碎还田装置。该装置由切割装置、扶秆装置、除茬装置组成,棉秆由扶秆装置喂入,从上至下依次被切断、除茬。将该装置挂接在土槽试验机上,对影响棉秆切割长度合格率、功耗和除茬率的主要因素,即机具前进速度、锯盘转速和导向槽口宽度进行了单因素试验和回归正交试验。结果表明:影响合格率与除茬率的因素大小依次为机具前进速度、锯盘转速、导向槽口宽度;影响功耗的因素大小依次是锯盘转速、机具前进速度、导向槽口宽度。利用规划求解进行参数优化,在棉杆长度合格率与除茬率分别不低于85%和90%的情况下,锯盘转速为860 r/min,机具前进速度为0.65 m/s,导向槽口宽度为60 mm时,功耗为5.91 k W。     

玉米根茬挖掘机根土分离装置设计

玉米根茬发热量高,是理想的生物质能源,但因根茬与土壤的分离较难,因此国内外对玉米根茬的挖掘利用几乎是空白。在玉米根茬挖掘机的基础上,开发设计了根土分离装置。采用碎土刀辊、根茬捡拾板、根茬聚集板、撞击护罩板和撞击刀辊等部件将玉米根茬和土壤进行分离。结果表明,该分离机构工作安全、可靠,经分离后根茬含土率小于30%以上,为玉米根茬的回收和高效生态化利用创造了条件。     

圆盘式切膜起茬部件的设计与试验

[目的]研究解决玉米生长过程中呈伞型的气生根与次生根将地膜紧密包裹问题,最大限度地起出地膜和根茬,达到资源的高效利用.[方法]采用三因素三水平Box-Behnken试验设计方法,运用圆盘式切膜起茬机理,于2015年8月在新疆塔城市喀拉哈巴克乡先锋村进行玉米起茬试验,研究入士深度、前进速度和立柱间距三个主导因素对玉米根茬起茬率的影响.[结果]建立了切膜起茬部件入土深度、前进速度、立柱间距和起茬率之间的数学模型,并进行17组起茬率组合试验,得出17组相应的起茬率.最大起茬率为93.9;,工作参数是:入土深度为150 mm、前进速度为3 km/h、立柱间距为100 mm;最小起茬率为63.5;,工作参数是:入土深度为100 mm、前进速度为2 km/h、立柱间距为63.5mm.[结论]研究了圆盘式切膜起茬的原理,分析了影响起茬性能的关键因素,并通过试验验证得到优化参数组合入土深度为151 mm、前进速度为4 km/h、立柱间距为100 mm,最优起茬率为93.1;,为圆盘式切膜起茬机的研发提供一定的理论基础.     

1JM-200灭茬旋耕一体机关键部件设计与试验

针对江淮流域稻麦轮作区稻茬地灭茬旋耕一体化整地作业及减耗需要,设计1JM-200灭茬旋耕一体机关键部件。通过分析节能型旋耕刀、圆盘切茬刀、碎土栅、覆土辊等关键部件作业过程能耗,设计节能型旋耕刀侧切刃与正切刃曲线、圆盘切茬刀切茬齿刃口倾角、碎土栅曲线、覆土杆与水平方向夹角等关键参数,并通过离散元仿真、响应曲面法得出最优关键配合参数:切茬刀辊中心点至旋耕刀辊中心点横向距离为489 mm;碎土栅根部至旋耕刀辊中心点横向距离为219 mm。田间试验结果表明,设计节能型旋耕刀达到降低整机作业功耗目的,设计圆盘切茬刀与覆土辊结构合理,作业过程未显著增加整机作业功耗。整机作业扭矩与作业功耗分别为207.6N·m、17.65 kW,低于整机对照组,说明设计1JM-200灭茬旋耕一体机各关键部件及配合参数达到降低整机作业功耗目的。整机作业后地表平整度为3.1 cm,根茬粉碎率为84.8%,均满足行业农艺要求,说明该机可降低功耗并保证作业质量。     

草地切根施肥补播开沟装置的设计与试验

为克服草地土壤坚实度高、残茬根系量大带来的开沟问题,在草地切根改良的基础上实现施肥补播,采用破土刀齿破茬-种沟双圆盘开沟器开沟覆土-肥沟双圆盘开沟器压土成沟并覆盖种沟的工艺构建种床与肥床,设计分层交错式覆土开沟装置,建立种沟与肥沟双圆盘开沟器需满足的参数关系。基于土壤扰动造成土壤坚实度下降理论,通过对比试验,确定种沟开沟器距切根沟缝的距离对土壤坚实度的影响,得到将种沟开沟器布置在距离切根沟20mm处,可使开沟器入土处的土壤坚实度下降62%。将分层交错式覆土开沟装置应用于9QFB-2.4型破土切根施肥补播复式作业机,田间试验结果表明:该装置能够实现稳定开沟,形成深47.3mm、宽29.1mm的肥床与深44.7mm、宽19.5mm的种床,施肥和播种深度合格率分别达到80%和83%,且对土壤的扰动程度小于14%,有利于草场植被的保护。     

国产和西班牙产破茬刀摩擦磨损性能对比研究

以国产和西班牙产破茬刀为研究对象,采用试验方法对比考察了两种破茬刀的化学成分、微观组织和硬度,并利用球-盘摩擦磨损试验机对其摩擦磨损性能进行研究。结果表明:两种破茬刀成分相近,西班牙刀材质为优质硼钢,韧性好,国产刀材质为中碳优质锰钢。西班牙刀显微组织为针状马氏体,组织更加细密,洛氏硬度值为50 HRC,是国产刀的1.1倍。在干摩擦条件下,西班牙刀表面摩擦系数较小,为0.48~0.52;相同条件下,国产刀表面的磨损量是西班牙刀的2.5倍,西班牙刀具有更好的耐磨性。两种破茬刀的磨损机制均为磨粒磨损。     

2CLF-1型宿根甘蔗平茬破垄覆膜机的设计与试验

平茬、破垄、施肥、覆膜作业是宿根甘蔗高产栽培的重要管理环节.在吸收前人研究的基础上,研制了一种2CLF-1型宿根甘蔗平茬破垄覆膜联合作业机.该机能一次性完成平茬、破垄、施肥、覆膜等工序.对样机的结构特点和工作原理进行了分析,对关键部件进行了创新设计,并对样机的主要性能指标进行了测试,测试结果表明:该机各项指标达到了设计要求,效率高、性能稳定、成本低.