秸秆粉碎集中全量深埋还田机设计与试验

针对我国玉米秸秆量大,生产应用的还田机具还田深度浅,存在影响后续播种、出苗质量、病虫害发生率高和深层土壤“碳饥饿”等问题,设计了一种秸秆粉碎集中全量深埋还田机,可一次完成秸秆捡拾、粉碎、输送、深松开沟、集中遁注掩埋和碎土镇压等作业,在有效减少土壤扰动下能够将多行站立或粉碎后秸秆集中埋入地表下一条深380～400mm的沟内。阐述了秸秆粉碎集中全量深埋还田机整机结构及工作原理,对秸秆螺旋输送装置、抛压风机、深松开沟遁注装置和传动系统等关键部件进行了设计与计算,初步确定了螺旋输送装置与抛压风机转速、风机出料口尺寸和遁注体截面形状参数,并对抛压风机与遁注体腔体内部进行了流场模拟分析与验证。按照设计要求对秸秆粉碎集中全量深埋还田机进行了试制,并进行了机具性能与大田定位试验,结果表明：在作业速度3km/h时,秸秆捡拾率为90.8%,开沟深度与秸秆掩埋深度均值分别为394mm与200mm,开沟深度与秸秆掩埋深度稳定性系数分别为97.4%和92.5%,各项指标与设计值相符,且满足农艺要求。同时大田定位试验结果表明,秸秆集中深还田与传统还田相比,0～200cm土壤贮水量提高29mm,20～40cm土层有机碳、全氮和速效磷养分含量分别增加7.14g/kg、0.59g/kg、1.53mg/kg,有效增加了土壤养分含量,提高了深层土壤肥力与贮水能力。     

基于螺旋压缩成型的秸秆还田机具设计及试验

针对黄淮海地区玉米秸秆还田机械设计中出现的模式单一和不能实现全量还田等问题,探究了一种能使秸秆全量还田的螺旋压缩成型并开沟掩埋的作业方法,并结合现有的4JQH-200粉碎还田机具设计了一种能实现根茬粉碎捡拾、二次粉碎、螺旋压缩成型和开沟掩埋的秸秆还田机构。其核心部件为螺旋搅龙压缩机构,由5片渐变螺距和螺径的叶片组成,叶片螺径最大值和最小值分别为398mm和85mm,螺距最大和最小值分别为200mm和100mm。秸秆压缩台架试验表明:秸秆粉碎初期含水率为70.05%时,该机构的输送能力为8.756t/h,输送功率为0.8kW/h。田间试验表明:田间秸秆经过放置后含水率为30.03%时,机构的捡拾率为82.99%,挤压合格率为93.33%,满足秸秆全量还田的农艺要求,不会增加额外的费用,可为后期秸秆还田机械的发展提供数据支撑。     

秸秆条带捡拾粉碎深埋装置设计与试验

针对东北黑土区保护性耕作秸秆还田条件下,地表秸秆量大导致免耕播种过程易雍堵、播种后地温提升慢等问题,提出了一种秸秆条带捡拾粉碎深埋方式,通过捡拾粉碎机构将地表部分秸秆捡拾粉碎,由罩壳处筛孔完成土秆筛分,集秆螺旋器进行秸秆的定向集运,最后经运秸风机实现秸秆输送深埋。本文对粉碎刀结构、排列方式和转速等关键参数进行确定,对粉碎刀轴的秸秆漏捡区域面积展开分析,通过理论分析和离散元单因素仿真试验明确了集秆螺旋器转速与其所受扭矩和秸秆运动速度之间的关系,初步确定了螺旋器转速为900~1100r/min,设计了开沟铲的结构参数,并利用离散元全因素仿真试验模拟了作业速度与开沟深度两因素间与表层土壤颗粒运动及开沟铲受力之间的关系,以作业速度、开沟深度和螺旋器转速为因素,秸秆深埋合格率为试验指标进行Box-Behnken试验。田间试验结果表明,当前进速度为3km/h、开沟深度为290mm、螺旋器转速为1000r/min时,其秸秆掩埋合格率为64.2%,其预测值约为67.4%,误差小于5%,满足设计需求。研究成果为东北黑土地保护性耕作推广提供了新的方案和技术支撑。     

齿带式和弹齿滚筒式捡拾器性能对比试验研究

针对油菜分段收获作业中的捡拾损失率和捡拾作业效率问题,以齿带式捡拾器和弹齿滚筒式捡拾器为对象,进行了同条件下的捡拾损失率以及捡拾效率对比试验。结果表明:在机具正常作业水平下,齿带式捡拾器的平均捡拾损失率为6.25%,弹齿滚筒式捡拾器的平均捡拾损失率为5.5%且捡拾效率优于齿带式捡拾器。随着机具作业速度增加,弹齿滚筒式捡拾器的捡拾损失率升高更加明显,而齿带式捡拾器捡拾损失率升高幅度较低。这表明其更适合与大喂入量联合收获机配套,完成平整田块的高速捡拾作业。     

秸秆混肥还田机设计与试验

东北地区玉米秸秆产量大,秋季玉米收获后可还田作业时间短、秸秆腐烂慢,为秸秆还田带来困难。为满足东北地区秸秆快速还田和腐烂要求,研制了一种秸秆混肥还田机,可将粉碎秸秆或站立秸秆切碎收集,并与N肥混合后被输送到还田机的一侧,或成条堆放在田间,或喂入到由铧式犁开出垄沟内。利用三维软件SolidWorks对秸秆粉碎捡拾和输送装置进行了参数设计和实体建模,利用有限元ANSYS Workbench对所设计的粉碎刀进行静力学分析验证了其结构的合理性,并通过分析粉碎刀的秸秆粉碎过程和运动轨迹确定了当粉碎刀受力最小时的最佳排列方式。试验结果表明:当秸秆粉碎捡拾装置转速为2250r/min、还田机前进速度为1.27m/s时,秸秆还田率为95%,秸秆剪切长度合格率为95.5%,秸秆混肥不均匀度为20.5%,作业性能达到了设计要求,可为秸秆混肥还田机的改进设计提供参考。     

墒沟集草型稻麦联合收获机设计与试验

在现有全喂入式稻麦联合收获机上,采用技术集成的方法,重新配套动力,加装开沟、导草及其传动等装置,设计了墒沟集草型稻麦联合收获机.试验表明,该机设计方案可行,作业质量稳定,平均作业速度可达0.8 m/s,作业效率0.27 hm2/h,秸秆入沟率不小于95％,能一次完成稻麦联合收获、墒沟开挖、秸秆集沟还田作业.     

玉米秸秆深埋还田机螺旋开沟装置参数优化与试验

在中国东北地区棕壤土玉米的生产过程中,通过秸秆深埋还田的方法,打破犁底层,在增加深层土壤肥力、蓄水保墒和构建合理耕层结构的同时,解决了秸秆有效处理问题。1JHL-2型秸秆深埋还田机能够对覆盖在地表的秸秆一次性完成粉碎、收集、开沟和掩埋作业。为了解决其开沟阻力大、整机受力不均和前进直线性差等问题,对其螺旋开沟装置进行了参数优化设计。针对开沟过程中叶片易粘土堵塞等问题,对螺旋开沟装置的螺旋叶片表面进行了仿生优化设计。通过动力学分析,确定出螺旋开沟装置的最佳结构参数。以玉米秸秆深埋率、开沟功耗和机组直线行驶最大偏移量为试验指标,以机具前进速度、开沟器转速和开沟深度为试验因素,进行三元二次回归正交旋转组合试验。试验结果表明:螺旋开沟器的最佳工作参数组合为:前进速度1.04 m/s、开沟器转速275 r/min、开沟深度28.5 cm。在最优参数组合下,田间试验验证表明:秸秆深埋率的均值为92.03%,开沟功耗均值为17.7 k W,机组直线行驶最大偏移量为74 mm,满足玉米秸秆深埋还田技术要求。     

双侧输出式秸秆粉碎还田机设计

针对新疆地区棉花秸秆粉碎还田后,回收的地膜含杂率高等问题,设计双侧输出式秸秆粉碎还田机。采用理论计算、三维设计和田间试验相结合的方法,对其结构特点、工作原理和作业性能进行研究。结果表明:采用Y型双线双螺旋配置的秸秆粉碎装置可对棉花秸秆进行有效粉碎,作业速度6.8km/h时,棉杆平均粉碎长度为123.8mm,粉碎长度合格率为88.7%,平均留茬高度73.2mm,留茬高度变异系数为9.5%;秸秆输送装置可及时有效的将粉碎后的棉花秸秆输送至地膜两侧"垄沟"内,秸秆双侧输出量变异系数为11.2%,满足农艺要求。     

引入草条密度的捡拾器捡拾性能试验研究

实际工作中,搂集的草条密度,弹齿滚筒转速、草条车行进速度直接影响压捆机的捡拾质量。通过紫花苜蓿弹齿端部加速度试验和捡拾正交试验,研究滚筒转速、草条密度和行进速度对捡拾效能的影响规律,探寻弹齿滚筒式捡拾器的最佳工作参数。试验结果表明:在牧草含水率、滚筒转速和行进速度保持一定的情况下,随着草条密度增加,弹齿端部加速度上升,捡拾效率下降,捡拾功耗上升;其中最佳组合为滚筒转速67 r/min,草条密度4.0 kg/m,前进速度3.5 km/h。在此条件下,同时达到捡拾功耗相对最低和遗漏率相对最小,捡拾性能最优。     

二次抛送式棉秸秆粉碎还田机的设计与试验研究

棉花是西北地区重要的经济作物,在新疆得到了广泛的种植,棉秸秆粉碎一般在棉花收获后进行,季节性强,如果棉秸秆不能及时处理,将影响棉田的秋耕冬灌作业。为此,设计了一种一次作业即可完成秸秆粉碎还田并与残膜回收机联合作业的二次抛送式棉秸秆粉碎还田机,并阐述了总体设计方案,确定了抛送装置、粉碎装置等主要部件的结构参数和工作参数的最优值。田间试验表明:还田机在秸秆粉碎刀棍转速为2400r/min、机具前进速度为4～6km/h时,棉秸秆掉落率的平均值为9.52%,棉秸秆粉碎合格率为95.24%,满足了棉秸秆粉碎还田的农艺要求。     

谷物脱粒-秸秆粉碎一体机的设计与试验研究

针对新疆南疆地区谷物秸秆利用率低、无法实现谷物脱粒和秸秆粉碎一体化作业等问题,研制了一种谷物脱粒-秸秆粉碎一体机,主要由喂入装置、脱粒装置、粉碎装置和清选装置组成.喂入装置的设计可以防止物料在储料凹腔中发生堵塞,提高了喂入效率.以滚筒转速、脱粒间隙为试验因素,以未脱净率为试验指标进行正交试验,结果表明:影响脱净率的较优...     

秸秆捡拾切碎机设计与捡拾器的仿真分析

为了解决农作物秸秆的收集处理问题,设计了一种秸秆捡拾切碎机,介绍了该装置的总体设计以及工作原理。对弹齿滚筒捡拾器的工作原理进行了详细的设计分析,运用adams软件对弹齿滚筒捡拾器进行运动学仿真分析,来实现对其设计的优化。     

秸秆精细粉碎双排定刀还田机的研究设计

目前我国市场上使用的秸秆还田机,粉碎部分都是以高速旋转的动定刀结合的粉碎方式对秸秆进行粉碎,但是因不同地块的秸秆含水量有所不同,这种单一的粉碎方式对粉碎后的秸秆长短不可控制,较长的秸秆在后续的翻埋、碎混等还田作业环节中无法被土壤覆盖,裸露秸秆多,不易腐烂,严重影响下一轮播种作业。研究设计一种秸秆精细粉碎双排定刀还田机,通过前后配置的双排定刀与秸秆精细粉碎刀辊的配合,提高了对秸秆的适应能力。     

弧形挑膜齿残膜清理滚筒运动分析

对弧形挑膜齿残膜清理滚筒的结构、工作原理和主要工作部件进行了研究,对弧形挑膜齿的运动轨迹方程进行分析,建立残膜相对弧形挑膜齿的运动微分方程,讨论机组前进速度、滚筒转速等因素对拾膜性能的影响,通过弧形挑膜齿残膜清理滚筒实地测试,证明该机构设计合理,残膜回收率可达85％。     

自走式香蕉秸秆粉碎还田机设计与仿真分析

为解决海南省香蕉秸秆粉碎机具在作业过程中的缠绕和粉碎效果差的问题,设计一种自走式香蕉秸秆粉碎还田机。阐述整机的工作原理,对喂入装置、粉碎装置进行理论研究并确定装置作业参数,完成结构设计。运用ANSYS软件对粉碎刀片进行静力学分析,结果表明: 粉碎刀片在正常工作下的最大等效应力为260.91 MPa,最大形变为0.159 88 mm,低于刀具材料的最大屈服强度,可以保证机器的合理性与适用性。对粉碎过程进行动力学仿真模拟试验,选取刀端线速度和切割角度为试验因素,以秸秆所受最大应力和能量损耗为评价指标,进行二因素三水平试验。结果表明: 最优参数组合为刀片刀端线速度30 m/s,切割角度15°,此时秸秆所受最大应力为12.885 2 MPa,能量损耗为3.50 J。研究结果可为机具进一步优化设计提供理论参考,为香蕉秸秆粉碎还田智能化的发展提供技术参考。     

密植枣园枝条粉碎还田机设计与试验

为解决新疆密植枣园果树枝条修剪量大、处理困难、人工劳动强度大及配套装备短缺等问题,研制了一种牵引式枝条粉碎还田机,主要由捡拾装置、粉碎装置和传动装置等组成。为此,主要阐述了机具整体设计方案和工作原理,并对其捡拾机构和粉碎机构等关键部件进行了理论分析和结构设计。捡拾装置通过上下捡拾辊与底部叉板相互作用对枣枝进行拾取和折断,提高了捡净率与粉碎效率;枝条在动定刀配合下被切断,并与筛片产生撞击,实现了高效粉碎。为获得粉碎还田机最佳工作效果,以刀轴转速、刀片数量、筛孔大小、枝条含水率和捡拾转速为试验因素,以捡净率和粉碎粒度为试验指标,进行了五因素二水平二次回归正交旋转中心组合优化试验,利用Design-Expert软件对该模型进行优化求解得到最佳参数组合。结果表明:在地形平坦、枝条含水率2 5%±3%的情况下,该机以2 km/h的速度进行粉碎作业时可获得较佳粉碎效果。该速度下,主要指标平均粉碎效率若羌灰枣枣枝(轻剪)为600kg/h,若羌骏枣枣枝(重剪)为1 500kg/h,平均枝条捡净率为92%,粉碎粒度(小于5cm)达89.3%。该研究可为解决新疆密植枣园枝条机械化处理技术提供参考。     

花生捡拾联合收获机捡拾装置参数优化及试验

为了提高花生捡拾收获机捡拾机构的作业质量,提高捡拾率,降低落果率,在已有研究基础上,以机器前进速度、弹齿回转速度、齿尖弯曲角度为影响因素,以捡拾率和落果率为考察指标,运用Box-Benhnken中心组合试验方法对捡拾收获机捡拾机构的工作参数进行了试验研究,建立响应面数学模型,分析了各影响因素对作业质量的影响,对相关参数进行了综合优化。结果表明:各因素对捡拾率影响显著顺序依次为回转速度、前进速度、弯曲角度;对落果率影响显著顺序依次为前进速度、回转速度、弯曲角度;最优参数组合为前进速度为0.8 m/s、回转速度5.0 rad/s、弯曲角度1 6 5°,捡拾率为9 9.3 6%,落果率为0.5 8%。     

马铃薯全垄仿形式茎叶切碎刀辊设计与试验

针对现有马铃薯茎叶切碎机作业茎秆打碎长度合格率低、带薯率高、工作效率低等问题,设计了一种全垄仿形式茎叶切碎刀辊,对刀具工作过程进行分析,建立刀具运动、刀具-茎秆碰撞和茎秆捡拾数学模型,明确影响装置工作性能主要参数,完成全垄仿形式茎叶切碎刀辊总体结构与茎叶切碎刀具设计。采用三因素五水平二次回归正交旋转中心组合试验方法,以作业速度、刀辊转速、刀辊离地距离为试验因素,打碎长度合格率、带薯率为评价指标,应用Design-Expert 8.0.6.1软件进行试验数据处理与参数组合优化,结果表明,各因素对打碎长度合格率均具有显著性影响,影响由大到小依次为刀辊转速、作业速度、刀辊离地距离;各因素对带薯率均具有显著性影响,影响由大到小依次为刀辊离地距离、刀辊转速、作业速度。在刀辊转速为1450r/min、作业速度为3.5～6.7km/h、刀辊离地距离为285～317mm时,打碎长度合格率大于90%,带薯率小于等于0.3%。本研究结果为马铃薯茎叶切碎机具作业质量和效率提升提供了设计理论与技术支持。     

弧形挑膜齿残膜清理滚筒主要部件的强度分析

阐述了一种弧形挑膜齿残膜清理滚筒的结构、工作原理和主要工作部件，运用有限元分析软件对残膜清理滚筒的主要部件进行了强度分析，并对整机进行了实地试验测试，证明该机构设计合理，残膜回收率可达85％以上。     

新型滚刀式棉秸秆粉碎回收机的研制

根据目前棉秸秆粉碎机功耗高、粉尘较大及棉秸秆回收能力差等缺点,设计了一种新型滚刀式棉秸秆粉碎回收机。同时,重点介绍了滚刀式棉秸秆粉碎回收机主要结构和工作原理,对其关键部件切碎装置以及输送装置进行了设计计算,确定了主要的参数。该机结构紧凑,功耗低,可以一次性的完成棉秸秆的粉碎及回收作业,为充分利用开发棉秸秆资源提供了一种新的机型。