温室秸秆生物反应堆开沟装置的设计

针对秸秆生物反应堆技术推广中存在的人工开沟、覆土环节劳动强度过大、生产率低的问题,设计开发出适合在温室内作业的新型开沟装置。阐述该装置的总体结构与工作原理,对其关键部件进行优化设计。通过试制与应用,证实该装置结构合理、作业质量好、动力消耗小,可作为秸秆生物反应堆技术的配套机具进行推广应用。     

液压调节式纵向旋转开沟机设计

针对大棚秸秆生物反应堆人工开沟劳动强度大、工作效率低,传统机械开沟体积大、功耗大、深度控制智能化程度低等问题,设计一种液压调节式纵向旋转开沟机。开沟机与拖拉机后三点悬挂配套使用,万向节传动,结构简单紧凑;刀轴纵向循环渐进切土、抛土,功耗低;对开沟机进行结构分析,通过液压控制实现对不同农艺要求的开沟深度。通过静力学分析,开沟机满足设计要求,能够给农业生产带来便利,适应市场需求。     

一种基于微型耕作机的开沟机研制

为减轻秸秆生物反应堆作业的强度,研制基于微型棚室耕作机的棚室开沟机.详细介绍开沟机的总体设计方案、关键部件的设计思路及主要技术参数.样机作业试验表明,作业深度最大可达400 mm,可达到生物秸秆反应堆的技术要求.     

免耕播种机防堵装置的设计

针对在留有秸秆和根茬的地上进行免耕播种时,播种作业过程中开沟器容易遇到缠草堵塞问题,设计了一种新型防堵装置.该装置将防堵圆盘布置在开沟器的侧面,不仅能够切断秸秆和有效清理开沟器的秸秆,而且在开沟器铲柄上挂有秸秆杂草时,通过圆盘刀的转动可以将其打落.试验表明,该装置防堵效果好,动力要求低.同时,确定了防堵装置的主要工作部件-缺口圆盘刀的主要参数.     

秸秆深埋还田仿生开沟装置优化与试验

为解决秸秆深埋还田工作中开沟深度不够、深埋率低、开沟阻力大等问题,对自行研制的气力式秸秆深埋还田机的开沟装置进行了优化设计。提出一种仿螳螂前端足曲线的秸秆开沟刀参数优化设计,利用阿基米德等进螺线设计的侧切刃具有滑切能力,可切割土壤完成开沟作业。利用Matlab对螳螂前端足进行二值化、膨胀、边缘坐标处理得到仿生开沟刀,使用离散元软件EDEM对设计出的仿生开沟刀和普通开沟刀进行仿真对比,并对仿真结果进行土槽试验验证。试验分析结果表明,相比于普通开沟刀,仿真开沟刀在开沟过程中可减少9.48%的阻力。利用Design-Expert 8.0软件的二次正交旋转组合试验设计结合响应面法,分别建立秸秆深埋率和工作效率与机具前进速度、秸秆深埋深度和秸秆覆盖量的回归数学模型。通过分析表明,各因素对秸秆深埋率的影响由大到小依次为：秸秆覆盖量、秸秆深埋深度、机具前进速度;各因素对工作效率的影响由大到小依次为：机具前进速度、秸秆深埋深度、秸秆覆盖量;交互作用中,秸秆深埋深度和秸秆覆盖量、机具前进速度与秸秆覆盖量对工作效率影响显著。经过优化求解,在深埋率权重为0.7、工作效率权重为0.3的情况下得到开沟装置最佳工作参数,在机具前进速度为1.63m/s、秸秆深埋深度为27.97cm、秸秆覆盖量为340.54kg/hm2时,秸秆深埋率为90.491%,工作效率为5.4hm2/h。     

棚室开沟机的推广应用与效益分析

棚室开沟机是秸秆生物反应堆技术的配套机具.配合秸秆生物反应堆技术进行棚室开沟机的推广应用试验,分析使用该机具进行生产取得的显著经济效益、社会效益与生态效益,为棚室开沟机的进一步推广应用提供依据.     

秸秆生物反应堆革新技术对蔬菜作物土传病害和土壤环境的影响

秸秆生物反应堆革新技术是在设施蔬菜秸秆生物反应堆技术的基础上,针对技术劳动强度大、人工投入成本较高的推广＂瓶颈＂,对原有技术进行改革创新而成。通过秸秆生物反应堆革新技术在黄瓜生产上的应用,研究该技术在预防土传病害和改良温室土壤环境方面的作用。     

偏置阶梯刀盘式果园开沟机设计与试验

果园管理作业中,开沟作业劳动力密集、工作效率低,其机械化水平对我国果业发展有着极其重要的意义。为此,综合考虑果园种植模式、果园农艺要求以及现有开沟机械存在的不足,设计一种偏置阶梯刀盘式果园开沟机。开沟机由机架、齿轮箱、阶梯式开沟刀盘,开沟刀,挡土板等组成,阶梯式开沟刀盘保证开沟深度、宽度的基础上,降低了开沟功耗。田间试验表明:该机具作业速度为1.2 km/h时,开沟深度为31.2 cm、宽度为30.5 cm,开沟深度稳定性系数为97.2%,满足果园农艺的要求和农业行业标准。     

条带式旋切后抛防堵装置设计与试验

针对我国华北平原一年两熟区玉米秸秆覆盖地小麦少免耕播种机易堵塞、动力防堵装置功耗大等问题,设计了一种条带式旋切后抛防堵装置。结合防堵装置工作原理,从秸秆流动、抛撒、防堵装置受力角度分析确定影响防堵性能和功耗的关键因素为:防堵装置与开沟器间距、旋切刀滑切角、刀轴转速;通过离散元模拟仿真与正交试验有限元仿真结合,以秸秆拥堵量和作业功耗为性能评价指标,对防堵单体和开沟器的组合装置进行参数优化,仿真结果表明,旋切刀滑切角为50°、刀轴转速为320 r/min、间距为100 mm时综合作业质量较优,防堵单体及开沟器功耗为2.8 k W,秸秆拥堵量为43根/dm,通过性能良好;对优选方案旋切刀进行有限元校核,其最大应力为1.387×108Pa,满足强度要求。在玉米秸秆覆盖地进行了小麦播种田间试验,结果表明,条带式旋切后抛防堵装置在3种秸秆覆盖量0.8、1.6、2.4 kg/m2和3种前进速度1、1.25、1.5 m/s作业条件下,通过性能均满足免耕施肥播种机国标要求,所设计旋切刀与传统旋耕刀相比,在通过性能基本一致的情况下,功耗减小13.83%,土壤扰动量减小37.5个百分点,沟深稳定性系数提高8.2个百分点。     

小麦免耕播种机驱动双向螺旋刀开沟防堵装置

针对河北省一年两熟地区小麦免耕播种机存在的问题,提出利用驱动双向螺旋刀作为向种行两侧推开秸秆和切断种行上玉米根茬的开沟装置,通过分析确定了双向螺旋刀、弧形种肥开沟器的主要参数和双向螺旋刀在刀轴上的排列方案。田间试验表明,驱动双向螺旋刀具有较强的向种行两侧推开秸秆的能力,能够有效地切断或切碎种行上的玉米根茬,安装双向螺旋刀与弧形种肥开沟器的小麦免耕播种机通过性能较好;施肥深度为8．56cm,播种深度为4．3cm;出苗情况表明作业质量能够满足小麦播种要求。     

应用秸秆生物反应堆革新技术不同作业方式效果的比较

为了将秸秆生物反应堆技术更好地推广,降低劳动强度和成本,2013年我市对应用秸秆生物反应堆革新技术中挖沟机与人工挖沟不同作业方式效果进行比较试验。仅供应用者参考。     

免耕播种机防堵装置的设计

针对在留有秸秆和根茬的地上进行免耕播种时,播种作业过程中开沟器容易遇到缠草堵塞问题,设计了一种新型防堵装置。该装置能同时起到切断秸秆和拨开秸秆的作用,从而有效清理播种施肥开沟器前的秸秆,试验表明该装置防堵效果好,动力要求低。本文确定了防堵装置的主要工作部件——缺口圆盘刀的主要参数。所设计结构的优点为不需要大量粉碎根茬,因而动土量少,整机功率消耗小,有利于充分发挥保护性耕作的优势。     

葡萄深施有机肥开沟装置设计及仿真

针对葡萄种植施肥过程中开沟作业功耗大的问题,根据新疆葡萄种植地土壤特性及葡萄种植模式,设计了一种适用于葡萄深施有机肥的开沟装置,主要由机架、刀盘总成及导流罩等组成。其中,开沟刀具依次间隔螺旋排列,刀具2把为1组,共7组14把。在完成开沟装置设计与土壤参数测定的基础上,利用离散元仿真软件建立了土壤颗粒模型及土壤-开沟装置交互模型,仿真分析了前进速度、刀盘转速及刀具组合对开沟作业功耗的影响。结果表明:前进速度、刀具组合、刀盘转速与刀具组合交互作用对开沟作业功耗影响显著。确定的最优参数组合为:前进速度801m/h,刀盘转速111r/min;刀盘组合为:刀A切土角150°、弯折角60°、工作幅宽133mm,刀B切土角180°、弯折角90°、工作幅宽166mm。此时,开沟作业功耗为17k W。     

旋刀式玉米免耕施肥播种机土壤作业部件的设计

为解决黄淮海一年两熟地区玉米免耕播种中秸秆拥堵的问题,提出了一种旋刀式玉米免耕施肥播种机设计方案。其土壤作业部件主要由刀盘、刀轴及安装在刀盘上的一组旋刀组成,作业中旋刀对土壤及地表秸秆进行开沟、切碎。该机驱动地轮前置,作业中可一次性完成秸秆切碎、开沟、种肥异位同播、覆土及镇压等多道工序。采用ADAMS进行运动学仿真分析,描述了旋刀的运动轨迹及单个周期内旋刀沿机具前进方向的位移量。对土壤作业部件进行力学和功耗分析,阐明了土壤作业部件的切土及碎草特性。田间试验表明:机具通过性良好,切土灭茬效果明显,沟宽160mm,沟深80~120mm,种、肥深度变异系数分别为10.5%和5.9%,地轮打滑率为6.2%,动土量约26%,很好地满足了玉米免耕播种农艺要求。     

免耕播种机切茬导草组合式草土分离装置设计与试验

针对玉米免耕播种机在麦茬地作业时机具通过困难、苗带草土混杂、作业质量差等问题,提出驱动切茬和被动导草联合作业的技术思路,设计了一种切茬导草组合式草土分离装置,实现了秸秆及杂草的切割拨抛和引导分流。对凹面缺口圆盘刀和导草板等关键部件与秸秆及杂草间的相互作用规律进行理论分析,确定了关键影响因素及其取值范围;运用CFD仿真技术确定了导草板的最优参数;借助EDEM离散元仿真技术建立了草土分离装置-土壤-秸秆相互作用的仿真模型,确定凹面缺口圆盘刀的最优结构参数组合;通过田间试验对该装置的作业性能进行了验证。研究结果表明:影响切茬导草组合式草土分离装置作业性能的主要结构参数为凹面缺口圆盘刀刀盘入土深度、刀齿高度和刀盘偏角。当刀盘入土深度为73. 63 mm、刀齿高度为69. 70 mm、刀盘偏角为23. 41°时,该装置机具通过性良好,且作业性能稳定,苗带秸秆清除率和土壤扰动量平均值分别为90. 16%和20. 85%,符合玉米免耕播种作业农艺和技术要求。     

高原型3Z系列中耕机用旋耕刀设计

云南省农业机械研究所根据多年来对旋耕刀的研究及推广应用,采用经验公式来进行旋耕刀侧切刃曲线的设计计算,设计出适合于中耕机旋耕作业要求的五种规格旋耕刀,满足在云南省多秸秆和绿肥等的粘重土壤田地旋耕作业的农艺要求,同时此种旋耕刀也能够应用于在云南省使用的微耕机和小型手扶拖拉机旋耕机对旋耕刀的使用要求.     

秸秆捡拾粉碎掩埋复式还田机设计与试验

针对黄淮海地区存在玉米秸秆量大、后续播种难度大等问题,设计了一种秸秆捡拾粉碎掩埋复式还田机,能一次完成秸秆捡拾、粉碎、输送和开沟掩埋等作业。应用典型弹齿滚筒式捡拾装置工作原理,通过弹齿捡拾秸秆过程的分析,确定了弹齿滚筒式捡拾装置的导轨中心线轨迹和捡拾相位,并对弹齿进行了基于实际作业情况的运动学分析,其运动轨迹与速度变化规律能够满足捡拾秸秆的需求。采用动定刀支撑切割方式粉碎秸秆,并利用粉碎腔体内的高速气流和置于腔体后侧的挡草板,实现秸秆掩埋还田比例调节和部分秸秆抛撒还田。开沟装置、秸秆输送导向装置出草口和圆盘覆土装置从前向后依次布置,顺序完成开沟、秸秆入沟和覆土掩埋工序。田间试验表明,当作业速度为3 km/h时,秸秆捡拾率为93.5%,粉碎长度合格率为92.6%,开沟深度稳定性系数为95.0%,秸秆入沟率与预先设定的掩埋比例基本一致,各项技术指标满足技术要求。     

内偏摆式开沟刀盘装置的设计

开沟机在现代社会中应用得十分广泛,但对于一些农艺要求高,沟宽很窄的开沟作业,国内现有大型拖拉机驱动的开沟机显然不适合。现有小型自走式开沟机在南方湿润地区作业时,大量土块会堆积在变速器附近,开沟刀盘被土块堵塞,导致机器无法继续运转。本文介绍了一种可适应南方湿润黏土阻滞作用的一种开沟机刀盘及其整体结构和工作原理。该装置主要由偏心轮机构与连杆机构组成。装备该开沟机装置在南方湿润黏性土壤环境作业时,既能开出深沟,又能稳定作业,基本上能克服南方湿土对机器的阻滞影响,具有很好的使用前景。     

2BMF-5固定垄小麦免耕播种机的设计

针对我国西北地区固定垄保护性耕作条件下,玉米茬地垄作免耕播种小麦秸秆堵塞严重和播种质量差等问题,设计了一种驱动圆盘式固定垄小麦免耕播种机。整机主要由驱动圆盘式破茬装置、开沟施肥装置、单体仿形播种装置及镇压传动装置等组成。田间试验结果表明,驱动圆盘刀的平均入土深度为10cm,平均播种和施肥深度分别为5cm和10cm。该机一次作业可完成破茬、开沟施肥、播种和镇压等工序,作业时土壤扰动小,播种作业质量可满足西北地区农艺要求。     

茶园仿生往复式开沟松土机设计与试验

丘陵山区茶园土壤板结、石砾较多,使用传统旋转或移动式开沟机会出现打石跳刀、刀具无法入土、开沟不深、作业阻力大的问题。为此,依据人工铲土具有自发性以最低功耗完成最优作业路径的特点,设计仿人工铲土动作的曲柄摇杆式开沟装置,并研制小型茶园往复式开沟松土机。通过分析人工使用铁锹铲土的动作,建立入土、切土、抛土的运动模型,基于Matlab软件分析得到人工铲土时铁锹锹尖运动轨迹的拟合方程,以此方程为基准,建立曲柄连杆机构的目标函数,结合约束条件解出曲柄摇杆机构结构参数,同时对开沟铲进行开沟阻力分析,确定开沟铲的结构参数。建立Recurdyn和EDEM耦合的开沟铲-土壤互作仿真模型,并进行三因素三水平正交试验,对作业和结构参数进行优化,得到最优参数组合：机器前进速度v为0.06 m/s、曲柄转速n为42 r/min、入土倾角φ为80°。田间试验结果表明,茶园往复式开沟松土机作业平均开沟深度为211.5 mm,开沟功率为0.119 kW,沟深稳定性系数为90.9%,相较于传统旋转式开沟机,开沟功率降低6.3%,沟深稳定性系数提高3.1个百分点,整机作业质量满足茶园农艺要求。