阿基米德螺线型缺口圆盘破茬刀参数优化与试验

免耕播种机是在地表残茬、秸秆、杂草覆盖条件下进行播种,作业环境差,易造成免耕播种机堵塞、播种深度不稳定等。基于东北玉米垄作免耕播种机的农业技术要求,为了解决破茬防堵、开沟稳定,减小破茬阻力,提高破茬开沟质量等问题,设计了阿基米德螺线型缺口圆盘破茬刀,确定了其结构特性和尺寸参数为:缺口数11,最大半径215 mm,起始半径175 mm,包角32.72°,并建立了它的运动方程。通过3种圆盘(螺线型缺口圆盘、光面圆盘、半圆型缺口圆盘)破茬刀对比试验,证明了螺线型缺口圆盘破茬刀的优越性。同时建立了螺线型缺口圆盘破茬刀的破茬阻力与破茬盘类型、机器配重、机器前进速度的二次回归数学模型。研究成果为破茬装置优化设计提供了理论基础。     

2BGM3型覆盖免耕播种机的研制和试验

引言夏玉米覆盖免耕播种 ,是随着我国小麦联合收获和秸秆还田机械化技术的发展 ,逐渐兴起的一项农业可持续发展新技术。它是在前茬小麦收获后 ,不对秸秆、根茬和土壤作任何处理的条件下 ,直接破茬开沟 ,一次完成化肥深施和玉米播种。几年的试验改进和示范推广证明 ,与小四轮拖拉机配套的2 BGM 3型覆盖免耕播种机是实施这一技术的实用可靠的作业机具。1　设计方案的确定目前国外覆盖免耕播种机的土壤工作部件大多采用波纹圆盘刀 ,在机具重力作用下 ,它用锋利的刀刃切断地表覆盖物和根茬 ,同时切开土层形成沟壕 ,再由其后的双圆盘开沟器整成…     

免耕播种机关键部件使用调整与维护保养

免耕播种机是实现保护性耕作的机械设备。免耕播种机能一次完成秸秆粉碎、开沟施肥、播种、覆土镇压等多道工序。完成多道工序的关键部件有播种开沟器、排种器、小破茬圆盘刀、浅松施肥铲、大破茬圆盘刀、镇压装置等。机车用户只有掌握了免耕播种机关键部件的使用调整与维护保养才能把保护性耕作技术日臻完善。对免耕施肥播种机的关键部件使用调整、维护保养进行详细论述,具有一定的技术性、实用性和指导性。     

免耕播种机波纹圆盘破茬刀的优化设计

破茬刀是免耕播种机上重要的零部件之一,其结构形式及参数大小直接影响着破茬效果乃至整机的性能。应用三维参数化建模软件Pro/Engineer对波纹圆盘破茬刀进行了三维实体造型设计,分析了圆盘刀结构参数对应力的影响效果,并进行了参数优化,得到了圆盘刀最佳结构参数,确定了该参数下圆盘破茬刀的应力及变形大小。     

玉米垄作随动自调刃口角被动圆盘式破茬刀设计与试验

针对耕整地机械和免耕播种机上被动圆盘式破茬刀切割根茬和土壤时耕作阻力大、耗油量高以及破茬比率低的问题,设计了一种随动自调刃口角破茬刀。该自调破茬刀设有缓冲机构,能够根据不同深度根茬和土壤特性调整刃口角度实现低阻力、深进给切割。通过对试验地的多点土壤贯入阻力（土壤与根土结合体）测量以及土壤、根茬摩擦角测量,并结合理论分析与计算机辅助设计,确定所设计的自调破茬刀缓冲机构弹簧的劲度系数为42N/mm,以此为主要参数设计了自调破茬刀。田间高速摄像验证试验得到,当自调破茬刀深度为25mm时,弹簧形变量与理论设计值相差6.9%,深度为75mm时,弹簧形变量与理论设计值相差7.3%。且高速摄像结果显示自调破茬刀切割根茬和土壤性能优良以及缓冲机构可行,验证了设计思路的合理性与可行性。田间对比试验得到,所设计的自调破茬刀相对于圆盘刀和缺口圆盘刀,耕作阻力降低了13.3%和20.6%,耗油量降低了19.3%和35.3%,破茬比率提高了16.1%和4.6%,表明所设计的随动自调刃口角破茬刀作业性能与效果较优。     

免耕播种机动态仿生破茬装置设计与参数试验优化

针对中国东北地区玉米秸秆粗壮量大、不易腐烂,造成免耕播种机破茬防堵装置秸秆根茬切断率低和作业所需切割扭矩大的技术难题,以蝗虫口器多段阶梯锯齿状结构和双上颚异向等速咬合运动方式为仿生原型,设计一种可在东北地区实现高效破茬防堵作业的动态仿生破茬装置。通过仿生构建、机构设计、理论分析和参数优化等方法设计了行星齿轮变速机构和仿生破茬刀;运用Arduino系统和智能控制方法设计了智能驱动系统,实现了运动方式-结构耦合仿生;通过参数优化试验和回归分析等方法,研究了结构和作业参数对秸秆切断率和切割扭矩的影响规律,并得出最佳参数组合:作业速度为10 km/h,回转半径为250 mm,正转破茬刀仿蝗虫口器刀片数量为9,反转破茬刀仿蝗虫口器刀片数量为18;最终通过对比试验得出动态仿生破茬装置相较于被动缺口圆盘破茬刀可提高秸秆根茬切断率22.6%~27.4%;相较于驱动缺口圆盘破茬刀可提高秸秆根茬切断率8.6%~13.5%,降低扭矩输出19.5%~21.8%;作业后使用共聚焦激光扫描仪进行耐摩擦磨损对比试验,其平均表面粗糙度和最大磨痕深度相较于驱动缺口圆盘破茬刀分别下降14.5%和15.9%。     

免耕播种机缺口圆盘刀有限元静强度分析

采用ANSYS软件对免耕播种机缺口圆盘刀进行了有限元静强度分析。通过定义单元类型、材料属性,对圆盘刀进行了网格划分,从而生成了圆盘刀的有限元模型,载荷为切割作物秸秆的切割阻力以及切破地表、挤开土壤的切土阻力。通过求解圆盘刀的有限元模型,得到刀片的应力分布图,为缺口圆盘刀的设计和优化提供了理论依据。     

免耕播种机缺口圆盘刀有限元静强度分析

采用ANSYS软件对免耕播种机缺口圆盘刀进行了有限元静强度分析.通过定义单元类型、材料属性,对圆盘刀进行了网格划分,从而生成了圆盘刀的有限元模型,载荷为切割作物秸秆的切割阻力以及切破地表、挤开土壤的切土阻力.通过求解圆盘刀的有限元模型,得到刀片的应力分布图,为缺口圆盘刀的设计和优化提供了理论依据.     

主动圆盘防堵式小麦免耕播种机的设计研究

研究设计了一种主动圆盘防堵式小麦免耕播种机.该播种机主要由组合式开沟器、圆盘刀、排种管、施肥管和镇压轮等组成.田间试验表明,该播种机破茬防堵性能好,解决了高覆盖量条件下直接播种小麦时播种机工作经常堵塞的问题.机具一次进地即可完成破茬、开沟施肥、播种、覆土、镇压等作业工序,土壤扰动小,作业质量满足农艺要求.     

被动式倾斜波纹圆盘破茬刀工作性能试验

以被动式倾斜波纹圆盘刀为研究对象,运用速度瞬心法得出播种机前进速度和切茬深度是切茬速度的主要影响因素。考察了播种机前进速度和配重对圆盘刀工作性能主要指标(切茬深度和牵引阻力)的影响。两指标两因素正交田间试验结果表明,切茬深度和牵引阻力均随两因素增加而增大,配重是影响切茬深度的主要因素;当配重达到一定值时,播种机前进速度对切茬深度的影响比对牵引阻力的影响显著。     

播种机精密播种深度控制系统*

适当且均匀的播种深度对作物的发育至关重要,因为它会影响出苗时间和发芽率。在播种作业中的深度变化主要是由于作用在播种机犁刀上土壤阻力的变化引起的,产生的振动导致播种深度不均匀。为此,研制一种低成本概念播种机,并验证动态犁头深度控制系统,并进行田间试验研究。在4 km/h、8 km/h和12 km/h的工作速度下进行主动控制系统的性能评估,测试控制犁头深度为-30 mm时的均匀性和准确性。由犁头位置传感器结合超声波土壤表面传感器获得犁头深度测量数据,在4 km/h、8 km/h和12 km/h作业速度时,系统控制深度与目标犁头平均深度偏移量分别为3.5 mm、5.3 mm和6.3 mm,而没有控制系统时,犁头平均深度偏移量分别为8.0 mm、9.1 mm和11.0 mm。可见,速度对犁头深度控制效果没有显著影响。该控制系统将犁头深度精度优化了15.2%,在95%置信区间下,犁头深度置信范围的绝对降幅为10.4 mm。由于土壤力学特性的变化,标准犁头的深度变异性为±8 mm,当激活犁头深度控制系统时,该变异性降低到±2 mm。采用主动控制系统在12 km/h的运行速度下,比未采用主动控制系统在4 km/h运行速度时的深度控制更准确。     

2BMF-4型秸秆全粉碎玉米免耕播种机的研制

针对目前玉米播种后地表秸秆残留量大以及现有玉米免耕播种机在作业过程中存在的秸秆拥堵、播种均匀性差等问题,采用计算机辅助设计的方法,研究并设计了一种新型秸秆全粉碎玉米免耕播种机.该机可一次性完成秸秆粉碎、施肥、播种、覆土镇压等多项作业,缩短了工序间隔,有利于抗旱保墒,减少拖拉机进地次数,减轻对土壤的压实,减少能源消耗,降低作业成本.为此,从整机作业方案出发,阐述了该机的技术性能、结构特点和工作原理,并对试验结果进行了分析,总结了作业性能.     

一种新型玉米免耕破茬防堵装置

针对在辽西地区留有玉米根茬垄作地进行免耕播种时破茬装置入土困难、易带土和杂物以及开沟器容易缠草堵塞的问题,设计了一种新型破茬防堵装置.该装置起到切断根茬杂草和清理开沟器前杂物的作用,并使杂物最大限度地不脱离地表.为此,确定了防堵装置的主要部件-倾斜波纹的圆盘刀和弹性压杂装置,并且进行了田间试验.     

气流输送式小麦免耕播种机设计和试验

设计了2BMG-24Q型气流输送式小麦免耕播种机,采用高压气流输送种子到各播种行的播种单体导种管,实现精少量排种、破茬开沟和种肥分施,能够免耕播种小麦。试验表明：播种深度合格率为88.3%,施肥深度合格率为85.2%。     

基于免耕播种的玉米根茬物理机械特性分析

东北作为我国干旱半干旱垄作地区,年降雨量少、风沙大,实行保护性耕作是必然选择。但是垄作保护性耕作研究难度较大,现今缺少适用的免耕播种机。为此,通过对玉米根茬物理机械特性的测试,从农机与农艺相结合的角度,分析了玉米免耕破茬的技术要求,提出破茬犁刀选型的依据与设计的基本参数。     

圆盘犁刀仿生设计与试验优化方法

为了有效地降低圆盘犁刀的粘附积土量和工作阻力,基于仿生研究的理论和技术,确定了圆盘犁刀仿生设计参数,说明了其制作工艺过程和方法。采用二次回归试验设计方法,确定了仿生圆盘犁正交优化试验方案,为仿生圆盘犁的试验研究奠定了基础。     

油莎豆气吸盘式排种器改进和参数优化

为改变现有油莎豆排种技术,实现精准精量排种,提高油莎豆播种质量、播种效率及综合经济效益,通过对油莎豆籽粒的三轴尺寸物理测量,改造了排种盘,设计并搭建了试验台。单因素试验与正交试验优化验证得出,排种盘最佳工作参数为气吸盘孔径6.5 mm、转速25 r/min、负压值6.5 kPa,漏播率为0.52%。该气吸式排种盘实现了高效精量排种,并符合油莎豆播种技术要求,为油莎豆播种机气吸盘式排种器的选择提供了依据。      

气吸式排种装置吸种孔的气流场分析——基于ANSYS

为了研究气吸式免耕播种机吸种圆盘不同孔型和不同孔径对吸种性能的影响,利用有限元分析软件ANSYS,对直孔、锥孔和倒角孔3种不同的孔型和不同孔径的气流场进行了有限元分析,获得了不同孔型气流速度的比较和气流随孔径大小而变化的规律,为吸种圆盘的设计提供了依据。