玉米根茬挖切装置功耗影响因素试验研究

针对秸秆还田机对根茬处理效果较差、功率损耗较大等问题,提出了一种安装在玉米秸秆还田机上的玉米根茬挖切装置。以刀轴转速、台车前进速度、挖茬深度为因素,挖茬功耗为指标,运用二次回归正交旋转试验方法安排试验,建立了挖茬功耗与各影响因素之间的回归数学模型。通过Design-Expert 8.0软件对试验参数进行优化,确定刀轴转速640r/min,台车前进速度1.2m/s,挖茬深度31mm为最佳参数组合,此时玉米根茬挖切装置的挖茬功耗为615W,表明该组合下试验误差较小。同时,对刀轴转速做了单因素试验,用Origin 8.0进行数据拟合并绘图,计算显示:固定挖茬深度为31mm、台车前进速度为1.2m/s条件下,完成根茬挖切作业的最低刀轴转速为626r/min。     

几种圆盘驱动破茬开沟性能的土槽试验比较

针对我国北方旱区在留有玉米根茬的未耕地上进行免耕播种时根茬不易破除且易挂茬等问题,设计了一种驱动圆盘破茬装置,并对常用的4种破茬圆盘刀的开沟性能进行土槽试验比较.试验结果表明,大波纹圆盘刀的功率消耗和土壤扰动量最大,能开出沟宽68mm的播种带,种床条件最好;缺口圆盘刀功率消耗最小,仅能开出宽14mm的窄缝.4种圆盘刀在不同地表状况下的功率消耗均随刀轴转速和小车前进速度的增加而增加,转速达到一定值时,4种圆盘刀均能有效切断结构和破除根茬.试验同时显示出不同地表覆盖量下的功率消耗差异较大,随地表覆盖量的增加,功率消耗也增加.     

双轴式旋耕灭茬机灭茬刀辊结构设计与试验

针对农机具节能减排和提高秸秆根茬粉碎率等问题,优化设计了一种与大功率拖拉机配套的旋耕灭茬播种机的灭茬刀辊系统,系统由刀片、刀盘和刀轴等组成。根据灭茬机理,设计出灭茬刀具,并采用三维软件建模。同时,运用EDEM离散元仿真软件进行旋切虚拟试验,检验设计的刀辊系统的工作性能。通过仿真试验对比,测定灭茬刀辊的扭矩与切削速度、刀辊转速的关系,观察分析秸秆根茬被灭茬刀辊切断粉碎情况及灭茬刀辊对土壤的扰动情况。田间试验结果表明:各项指标均达到了国家相关标准的技术要求,整机的作业速度和刀辊的工作转速在0.4m/s、600r/min条件下刀辊碎土性能最好;整机的作业速度、刀辊的工作转速相比灭茬深度对碎茬率的影响比较显著,作业速度和刀辊的工作转速在0.6m/s、600r/min条件下刀辊灭茬性能最好。该研究可为灭茬刀辊系统设计提供参考。     

玉米根茬破碎还田装置设计与试验

分析了玉米根茬破碎还田装置中直刀、旋耕刀、月牙刀的破茬原理,试验验证了月牙刀滑切破茬具有土壤扰动小、功耗低、破碎能力强的特点.以刀辊转速、机器前进速度、切刀入土深度为试验因素,以功耗、破茬合格率为试验指标,分别建立了表征月牙刀破茬性能的数学模型,确定最佳参数为:切刀入土深度48 ram,机器前进速度0.77 m/s,刀辊转速266 r/min.在试验范围内,切刀入土深度对功耗的影响最大;刀辊转速和机器前进速度对破茬合格率影响最大.     

一年两熟地区玉米秸秆根茬处理和小麦免耕作业方式的分析

为了在一年两熟地区大面积推广实施全程保护性耕作小麦免耕播种作业技术,分析了国内外玉米秸秆根茬处理技术和我国一年两熟地区玉米收获后小麦免耕播种的作业方式,指出现有小麦免耕作业方式存在小麦免耕播种机易堵塞、动土量大、刀轴转速高、安全性差的问题;秸秆被重复切断,秸秆覆盖播种带,影响小麦出苗和幼苗的生长;拖拉机进地次数多,压实土壤。提出了利用斜置驱动圆盘刀和驱动双向螺旋刀装置实现粗粉碎秸秆、低速驱动刀推开播种带秸秆和切断根茬的作业方式。     

小区自走式旋耕机的设计优化与试验研究

以小区自走式旋耕机为研究对象,对其结构组成及工作原理进行了分析,并针对玉米根茬地旋耕作业的要求,采用Box—Behnken中心组合试验设计方法对玉米根茬地进行了较为详尽的田间试验。结果表明:当旋耕机前进速度为0.6m/s、刀轴转速为224r/min、刀齿齿数为11片时,旋耕深度达到13cm,玉米根茬破碎率达到9 5%以上,基本满足了小区作业要求。     

灭茬机工作参数的多目标模糊优化

在田间试验的基础上,通过理论分析、均匀设汁及数据拟水平处理的方法,建立了以灭茬机生产效率高和功率消耗小为总体模糊目标,以机组前进速度、刀轴转速和作业宽度为工作参数的多目标模糊优化数学模型并分析了灭茬机各主要工作参数对总体目标的影响规律.当工作宽度为定值时,总体目标随前进速度的增大而快速增大.随刀轴转速的增加而增大;当刀轴转数定值时,总体目标水平随前进速度的增大而快速增大,随工作宽度的增加而缓慢增大;当前进速度定值时,总体目标水平随刀轴转速和工作宽度的增加而缓慢减小.在满足约束条件的可行域内进行寻优,优化出灭茬机的最佳工作参数为作业宽度1.42 m,刀轴转速406 r/min,前进速度1.5 m/s.     

垄作玉米免耕播种机破茬装置设计与试验

针对东北一年一熟垄作区玉米根茬地免耕播种时存在根茬不易破除且易挂茬等问题.设计了一种驱动破茬装置,该装置在3个平面内安装破茬刀具,其中心与开沟器前后对齐.为确定破茬装置的合理结构.设计了3种轴套,同时设计了3种刀具组合方式.在土槽上进行了三因素三水平的正交试验,通过分析各因素对功率消耗和根茬切断率2个指标的影响,得出较好的参考组合:机具前进速度为0.75km/h,刀轴旋转速度为150 r/min,刀具组合方式为ZH2.对轴套进行选择的试验表明,当产生相同切土节距S=2 Cm时,轴套2的功率消耗较低,根茬切断率达到92%.     

错开双圆盘开沟器用于玉米根茬地的试验研究

针对在玉米根茬较大,田地免耕直播时锐角式开沟器易出现挂茬、堵塞等问题,提出了采用错开双圆盘开沟器的方案。该开沟器可一次完成切断秸秆、劈开根茬、开沟施肥、播种的功能,用两圆盘实现传统上用1个圆盘切断秸秆、劈开根茬和2个圆盘开沟的3个圆盘的作用,从而简化播种机结构。通过设计样机,初步试验表明,其切断秸秆能力、入土能力等和机器质量密切相关,当整机配重增加到350kg时,播种机效果良好。     

胡萝卜收获机根茎分离装置设计与试验

为了提高胡萝卜收获机的作业质量,在统计分析主要胡萝卜品种物理特性参数的基础上,设计了一种由平板式齐平器、水平夹持输送机构、双圆盘式切秧机构和上水平夹持输送机构等组成的根茎分离装置。利用解析作图法对双圆盘式切秧机构进行受力和运动分析,得出了茎秆顺利切割满足的力学关系;结合作业速度分析,确定了圆盘刀的转速范围为312~325 r/min;以胡萝卜收获农艺要求及低能耗为目标,通过理论计算得出了圆盘刀的各关键结构和工作参数。设计了两种结构形式的圆盘刀,选取切净率和肉质根损伤率为试验指标,进行对比田间试验,结果表明:在转速315 r/min时,刃角型普通圆盘刀与锯齿状圆盘刀根茎分离效果近似,切秧率均超过90%,肉质根损伤率低于2%。考虑经济性,采用刃角型普通圆盘刀加装根茎分离装置,进行了整机田间试验,结果表明:在机器前进速度1.34 m/s时,胡萝卜收净率98.3%、切秧率90.6%、肉质根损伤率1.8%、总损失率3.5%,符合胡萝卜收获的技术指标要求。     

标准型、缺口型和螺旋缺口型圆盘耙性能比较（摘选）

对标准型、缺口型和螺旋缺口型圆盘耙性能分别在室内3个装有沙壤土的土槽测试耕作圆盘的性能。实验室测试设置包括土槽系统和数据采集系统。双扩展八角形环（DEOR）传感器和滑环扭矩传感器,用于三维应力和扭矩测量。圆盘角和旋转速度是研究对象。对于所有型式的圆盘耙而言,使用外源动力驱动都可以减少土壤作用在耕作圆盘耙上的合力。形态各异的切割边缘显著影响耕作圆盘耙的受力和对土壤的切削作用。螺旋缺口圆盘耙表现出比缺口和标准圆盘耙低的土壤作用。螺旋切削刃提供剪切割行动,消除冲击载荷,提供流畅的操作。由于其能对作物残留物进行有效切割,因此,螺旋缺口圆盘耙是适合保护性耕作作业最具潜力的机具。      

免耕播种机玉米根茬处理装置破茬性能试验

在有玉米根茬的未耕地上免耕播种时存在玉米根茬影响播种质量的问题,为此在播种机上设计了处理玉米根茬的装置。采用4种结构类型的切挖刀和切刀进行室内土槽单刀试验和组合试验,研究其阻力矩和破茬质量。试验结果表明,A4型刀和切刀组合时破茬质量最好,玉米根茬切茬率达92%、清除率达96%,可以创造基本无玉米根茬的种床条件,有利于种子生长发芽。     

切挖处理播种带玉米根茬研究

为满足在有玉米根茬的未耕地上免耕直播的需要，在播种机上设计了处理玉米根茬的装置；建立了切挖处理播种带玉米根茬模型；分析了主要工作部件切刀、铲刀的设计原理，在室内土槽试验的基础上完善了设计理论。     

秸秆铡切揉搓装置优化设计与试验

利用自行设计的秸秆铡切揉搓试验台,以刀刃形状、喂入速度、锤片数量和主轴转速为变量,对含水率约为75％的玉米秸秆进行四因素三水平正交试验,得出该铡切揉搓装置的最优组合参数为:主轴转速为1 000 r/min、刀齿为多齿、锤片数量3个、喂入速度为0.88 m/s.该机构揉搓高水分玉米秸秆时,破节率大于96％,揉搓效果好.将传统的凸型刀刃加工成锯齿形状,可以提高揉搓机构生产率.     

可降解穴盘切割刀具优化设计与有限元分析

针对现有的穴盘苗全自动移栽机分苗装置中刀具对可降解穴盘切割效果较差的问题,对分苗装置中的刀具进行优化。运用Soildworks软件分别建立24齿单、双刃圆盘切刀,36齿单、双刃圆盘切刀,48齿单、双刃圆盘切刀的三维模型,运用ANSYS软件对六种圆盘切刀进行有限元静强度分析。仿真结果表明:24齿双刃圆盘切刀切割可降解盘过程中受到的最大应力、产生的最大应变都是最小值,分别为1.658 4×10~5 Pa和8.350 2×10~(-7) m/m。运用Design-Expert软件得到齿数与刃口形状两大因素对最大应力、应变的影响效果的回归方程模型和试验因素响应曲面,确定圆盘切刀的最佳组合形式为24齿双刃圆盘切刀。再对其进行Modal模态分析,得到圆盘切刀的10阶振型,通过固有频率与转速之间的关系,验证圆盘切刀正常切割可降解盘作业时的额定工作转速为33.4 Hz,圆盘切刀发生共振的临界转速为202.7 Hz,圆盘切刀发生共振的临界转速高于实际工作时的转速,发生共振可能性极小,为切割可降解盘的圆盘刀具的优化和设计提供理论依据。通过圆盘切刀的切割试验结果可知24齿双刃圆盘切刀在350 r/min、400 r/min、450 r/min转速条件下的切割合格率分别为88.9%、86.1%和80.6%,可保持良好的切割稳定性。     

基于有限元沙柳切割过程数值模拟和工作参数优化

针对圆盘式灌木平茬机作业时岔口质量差、刀具磨损严重的问题,提出了利用ABAQUS软件对沙柳平茬过程进行动态模拟仿真优化工作参数的方法;构建了沙柳三维切削模型,得到了切削过程中沙柳及圆盘锯片的应力变化情况,分析了应力变化的原因。通过双因素实验法,确定了切削参数中进给速度对切削力的影响最大,得出了圆盘锯片的最佳切削参数组合为切削速度60m/s、进给速度350mm/s。田间试验表明:9GZ-1.0型自走式灌木平茬机在切削速度为60m/s、进给速度350mm/s时,每10min切削量为153.2kg,漏割率为0.08,切割效果最好,与模拟切削得到的结果基本相符。     

整杆式巨菌草双圆盘切割装置动力学研究与参数优化

巨菌草收获机切割器的模型与工作参数直接影响到收割能耗与质量。基于虚拟样机设计技术与切割仿真理论，利用ugnx1847参数化建立整杆式巨菌草双圆盘切割器三维实体模型及巨菌草物理模型，在adams/view模块中将巨菌草茎秆柔性化，导入adams中完成虚拟样机设计并进行刚柔耦合动力学仿真分析，试验验证虚拟样机设计及仿真的正确性。以刀盘倾角、刀片刃角、刀盘转速为影响因素，切割茎秆的切割力为评价指标表征切割损耗，对影响切割力与切割损耗的因素设计三因素三水平虚拟正交试验，运用统计学软件进行响应面回归分析和方差分析。结果表明：切割器转速为480 r/min，刀片刃角为25°，刀盘倾斜角为2°时，切割力为最低水平266 N，切割损耗有效降低，为巨菌草切割器关键部位的优化设计提供理论和试验依据。     

立式螺旋开沟器土槽试验装置

为了研究立式螺旋开沟器在不同前进速度、转速、开沟深度以及开沟角度组合工况下进行作业的功率消耗情况,设计了一套试验装置.该装置以上位机和数据采集卡为控制系统核心,利用LabVIEW编写的测控软件实现了开沟器转速、转矩等参数的采集、显示以及土壤切削功耗的处理和分析,以获得不同前进速度、转速、开沟深度以及开沟角度组合作用下土壤功耗的变化情况.利用该试验装置在转速为250 r/min,开沟角度为0°,开沟深度为250 mm的情况下,进行了前进速度分别为3,4,5 m/min的单因素土壤切削试验,并将试验参数代入切削功耗的理论计算公式中,从而对试验结果加以计算验证.单因素试验结果表明：该装置能模拟开沟器在不同前进速度、转速、开沟深度以及开沟角度组合作用下的土壤切削全过程,并且以前进速度为单因素变量的试验测得的土壤切削功耗与理论计算的最大误差为11.05%.