1MLQS—40/70起垄全铺膜联合作业机性能优化试验

为了检验并优化自主研制的1MLQS—40/70起垄全铺膜联合作业机作业性能,以采光面机械破损程度、膜边覆土宽度合格率、膜边覆土厚度合格率、地膜漏覆土程度为作业指标,采用三因素三水平进行正交试验。通过极差分析和方差分析,得出土壤升运器前轴与开沟铲安装轴的纵向间距对各试验指标的影响显著;通过综合平衡法对试验数据进行优化分析,得出最优参数组合为:土壤升运器前轴与开沟铲安装轴的纵向间距为30 mm、土壤升运器线速度与机组作业速度的比值为2.5、起垄开沟铲倾角为25°。验证试验表明:该机采光面机械破损程度1%,膜边覆土宽度合格率95%,覆土厚度合格率95%,地膜漏覆土程度1%。     

单垄双行马铃薯施肥覆膜播种机工作参数优化

为获得单垄双行马铃薯施肥覆膜播种机的最佳工作参数,通过改变单垄双行马铃薯施肥覆膜播种机播种作业性能指标的4个主要参数:机具前进速度、旋耕刀组刀头线速度、搅龙轴转速和覆土圆盘倾角,以播种合格率、膜上覆土厚度为评价指标进行马铃薯播种试验。结合正交试验,应用综合评分法得出了该机具作业时各参数的最优组合:机具前进速度为0.65 m·s~(-1)、旋耕刀组刀头线速度为0.90 m·s~(-1)、搅龙轴转速为950 r·min-1、覆土圆盘倾角为35°。根据该最优组合作业参数进行试验验证,试验结果表明,在此优化试验条件下,作业机播种合格率均值可达92.6%,膜上覆土厚度均值为40.1 mm,符合马铃薯种植机质量评价技术规范要求。     

跨越式膜上覆土装置的参数仿真设计与试验

针对全膜种植模式中覆土装置覆土质量差引起的易受风力破坏、烧苗、出苗受阻等问题,设计了一种适用于全膜覆土机具的跨越式刮板升运链膜上覆土装置。为提高覆土机构的工作性能,构建了覆土装置的实体模型,运用离散单元法模拟仿真试验,结合Box-Behnken试验设计原理,采用三因素三水平响应曲面法,借助DesignExpert软件处理试验结果,建立了覆土宽度和覆土厚度合格率的二次回归模型,分析各因素交互作用对试验指标的影响,优化得到最佳参数组合,即链速与机组前进速度比为1.38、排土口高度为200 mm、排土口宽度为120 mm,并依此进行田间验证试验。试验结果表明,用离散单元法模拟出的覆土宽度值和覆土厚度合格率接近田间重复试验均值,且满足农艺要求。     

旱塘瓜开沟施肥覆膜覆土复式作业机设计与试验

设计了旱塘瓜开沟施肥覆膜覆土复式作业机，突破了化肥精量深施、开沟入土部件节能降耗、沟底无损覆膜等技术难题，可实现旱塘瓜田的化肥深施、开沟起垄、沟底覆膜、膜上覆土的机械化复式作业。该机由机架、三点悬挂机构、传动机构、开沟起垄机构，施肥机构、覆膜机构等组成，可完成侧条施肥深度10~15 cm，施肥量2.7~4.1 kg·hm^-2精量可调，满足了西北旱塘瓜的化肥深施农艺要求；沟底覆盖的农膜无损伤，且与沟底、沟壁贴合，不仅起到了增温保墒的作用，并有效抑制了杂草生长，使得旱塘瓜全生育期无需施用除草剂；整机功耗＜40 kW。该机具经过田间性能试验验证，当作业地块平整，机具行进速度为匀速0.5 m·s^-1左右时，采光面机械破损程度为41.6 mm·m^-2，膜边覆土厚度27.3 mm，膜边覆土宽度44.6 mm，膜边覆土厚度合格率96.1%，膜边覆土宽度合格率95.6%，地膜纵向拉伸率92.3%，排肥均匀性变异系数5.6%，开沟深度32.5 cm。试验结果表明相关性能指标均已达到国家标准以及农艺要求，能够实现旱塘瓜开沟施肥覆膜覆土机械化作业，适宜推广应用。     

立式棉秆粉碎还田机设计与试验

针对现有秸秆粉碎还田机工作效率低、留茬较高、与现有农艺不匹配等问题,结合新疆棉花种植模式和秸秆粉碎还田的要求,研制了一种立式棉秆粉碎还田机,主要由机架、切割装置、动力传动装置等组成。为明确该作业机的性能,提高作业质量,利用Fluent进行流体分析,结果表明,所设计的折线形1机架、粉碎刀为三组、粉碎刀与地面之间的夹角为3°时有利于棉秆的粉碎。确定机具前进速度、动力输出轴转速和刀尖离地间隙为试验因素,以秸秆长度合格率、留茬平均高度为评价指标,根据二次回归正交组合试验原理,进行田间试验。利用Design-Expert V8.0.6.1软件对试验结果进行响应曲面分析,得出该机具最佳作业参数为:机具前进速度3.5 m·s^-1、大刀盘转速1 200 r·min^-1、小刀盘转速1 380 r·min^-1、刀尖离地间隙70 mm。通过田间试验验证,秸秆长度合格率为92.24%、留茬平均高度为74.63 mm,与预测值误差为0.58%和3.71%,参数优化结果可靠。     

基于五连杆移栽机构的自定深仿形装置设计与试验

针对现有钵苗移栽机在起伏垄面作业时栽深控制稳定性低的问题,采用栽植器仿形方法,以可编程机床控制器(program machine control)为核心,设计了自动精准定深仿形装置以实现对每行栽植器独立主动仿形。通过理论分析确定自定深仿形装置关键结构与扭矩、升降速度等参数,并设计了自定深移栽试验台。运用正交试验优化方法,研究该仿形机构作业速度、升降速度和移栽株距参数变化与栽深合格率关系。通过Box-Benhnken组合试验,得到影响栽植深度合格率的各因素由大到小为移栽株距、升降速度、作业速度。通过软件寻优得到栽深合格率最高条件下的最佳参数组合为作业转速180 mm·s~(-1)、升降速度142 mm·s~(-1)、移栽株距195 mm。台架试验表明,采用自定深仿形装置后的平均栽深合格率为91.9%,具有田间实际应用价值。     

平作区棉秆粉碎与残膜回收联合作业机设计与试验

针对新疆平作区残膜回收作业过程中秸秆粉碎合格率低、残膜回收率低的问题,设计了一种秸秆粉碎与残膜回收联合作业机。对甩刀秸秆粉碎过程进行受力分析,确定了刀轴最佳转速为2 000 r·min-1。对起膜铲起膜机理和残膜捡拾过程进行分析,确定了导曲面参数方程和残膜捡拾装置主要工作参数。以机具作业速度v、起膜铲入土倾角α和残膜输送链转速n为影响因素,以秸秆粉碎合格率Y1和残膜回收率Y2为评价指标进行田间试验。结果表明:当起膜铲入土角为30°,机具前进速度为5.5 km·h-1,残膜输送链转速为120 r·min-1时,秸秆粉碎合格率为91.5%,残膜回收率为85.7%,整机运行状态良好,满足秸秆粉碎还田与残膜回收的技术要求。     

垄畦覆膜种行覆土党参种苗移栽机的设计与试验

针对党参覆膜移栽无机可用的问题,结合西北黄土高原旱区党参垄畦覆膜、种行覆土抗逆栽培模式,设计了一种具有开沟、播苗、起垄、整形、覆膜、种行覆土功能的党参种苗移栽机。对样机关键部件进行了分析与设计,确定了尖角长翼型开沟器、整形镇压、膜上覆土等装置的结构及工作参数,解析了核心部件作业机理。田间试验表明,设计的垄畦覆膜、种行覆土党参种苗移栽机埋苗率为4.1%,露苗率为2.6%,栽植合格率为92.0%,栽植深度合格率为87.5%,膜边覆土厚度合格率为95.9%,膜边覆土宽度合格率为96.3%,生产率约为0.14 hm~2·h~(-1)。田间性能试验指标均达到国家和行业标准要求,试验结果满足设计要求。     

旱地小麦全膜覆土穴播技术的土壤水分效应

采用田间小区试验研究了旱地小麦全膜覆土穴播技术的土壤水分效应。结果表明,小麦生长前期,不同层次土壤含水量均表现为全膜覆土穴播>膜侧沟播>露地条播;拔节—孕穗期0～20 cm土壤含水量全膜覆土穴播较露地条播提高4.6～5.2个百分点,而膜侧沟播较露地条播提高2.2～2.3个百分点;1 m土壤贮水量,全膜覆土穴播较露地条播增加29.0～48.0 mm,而膜侧沟播较露地条播增加12.9～20.4 mm。全膜覆土穴播技术大幅度提高了小麦农田降水利用率和水分利用效率,使降水利用率最高达到74.1%,平均降水利用率达到71.0%;使小麦水分利用效率最高达到19.58 kg·mm^-1·hm^-2,平均达到18.33 kg·mm^-1·hm^-2,在旱作小麦农田降水高效利用方面取得了重大突破。     

抛膜钉齿式残膜弧形起膜捡拾装置设计与田间模拟试验

现有残膜回收机起膜装置难以彻底刨出土壤耕层内残留的多年废弃地膜,致使地膜继续沉积,严重破坏土壤再生能力。针对现有起膜装置碎片回收率低、漏收率较高的问题,设计了一种弧形起膜捡拾装置配合抛膜弹齿式残膜回收机使用,该装置主要由输膜辊、喂入辊、U形喂入齿、起膜杆齿、弧形钉齿等组成。在阐述整体结构、具体工作原理及主要部件设计特点的基础上,通过理论计算确定主要工作部件的结构参数。对弧形起膜捡拾装置主要部件进行受力分析和运动机理分析,并建立了运动学模型,分析得出弧形钉齿运动轨迹为余摆线,根据总体机构的运动学模型和钉齿尖运动模型的对比计算,得出残膜不漏扎、不漏挑的条件。利用Comsol软件对主要工作部件进行多体动力学和多物理场田间模拟试验,追踪粒子轨迹,以平均颗粒流速、平均横向颗粒速度、质量流率及旋转轴总力矩为试验因变量进行正交仿真试验,试验结果表明最优参数组合为工作速度1.2 m·s~(-1)、入土深度35 mm、挑膜转速55 r·min~(-1)。该工作参数下试验结果分别为平均颗粒流速0.9738 m·s~(-1),平均横向颗粒速度0.0278 m·s~(-1),质量流率0.0091 kg·s~(-1),钉齿总力矩38.9576 N·m。     

新型冬季葡萄越冬埋藤机的设计与试验

为解决现有多数葡萄埋藤机埋土量少和埋藤质量差等问题,研制了一种新型冬季葡萄越冬埋藤机。对该机的关键部件：掘土部件,输土机构和减速、换向装置进行了设计研究,并采用正交试验方法进行了田间试验,以掘土铲的长度、纵向输送带的线速度与横向输送带的线速度为因素,以覆土厚度、覆土宽度和抛土距离为指标。在利用试验结果的基础上做出了方差分析,得出影响葡萄埋藤机工作性能的因素主次,进一步优化了组合部件参数。试验结果表明掘土铲的长度为40 cm、纵向输送带的线速度为1.4 m·s^-1、横向输送带的线速度为1.65 m·s^-1时,葡萄埋藤机的埋藤效果良好,能够满足葡萄越冬埋藤的农艺要求。     

马铃薯挖掘机输送分离部件参数优化与试验分析

针对马铃薯挖掘机输送分离部件伤薯率高和土薯分离率低的问题,采用正交试验对抖动轮振幅、升运链线速度与升运链倾角进行探讨研究。在利用试验结果的基础上做出方差分析,得出影响输送分离部件工作性能的因素主次,进一步优化组合部件参数,设计出适应性强、工作可靠的马铃薯挖掘机。实验结果表明:抖动轮振幅为10 mm、升运链线速度为1.3 m·s^-1、升运链倾角为21°时马铃薯挖掘机土壤分离效果良好,伤薯率≤4%。     

犁体耕作阻力模型仿真分析与试验研究

为进一步提高犁体耕作性能,分析影响犁体耕作阻力的因素,基于摩尔-库仑土壤剪切理论,建立了包含犁体结构参数、土壤物理特性和犁体工作参数的耕作阻力模型,耕作阻力表达式包含了犁铲尖和犁铧切削土壤阻力、土壤在犁壁上产生的摩擦力和翻垡过程土壤动量变化产生的阻力、犁壁翻垡使土壤势能增加产生的阻力、作用在犁铧和犁壁上的横向力产生的摩擦力、土壤横向运动对犁壁产生的阻力。基于新疆玉米地土壤物理特性,建立了两种高速犁体A和B的耕作阻力方程,在不同耕宽（0.35、0.42 m）、耕深（0.255、0.305 m）和耕速(2.22、2.5、2.78 m·s^-1)作业条件下对耕作阻力进行了理论、仿真和试验研究,分析了犁体耕作阻力的影响因素,结果表明,仿真值与计算值的平均误差为3.37%,试验值与计算值的平均误差为7.18%,试验值与仿真值的平均误差为3.71%。犁体耕作阻力与铧刃角呈非线性增长关系;与耕深呈三次函数增长关系;与耕速呈二次函数增长关系;犁体耕作过程的功率消耗与耕速呈三次函数的增长关系。提出设置合理的安全系数（s_f）,使拖拉机配套功率P_s     

4LZY-7型全喂入油菜联合收获机的设计与试验

为解决西北地区油菜机械化收获中存在损失率高、作业效率低等问题，设计并试制了一种可一次性完成收割、脱粒、分离、清选、入仓等一体化作业的4LZY-7型全喂入油菜联合收获机。结合现有稻麦联合收获机，并针对油菜的生物特性及其收获时的农艺要求，对样机核心部件的作业机理进行了分析，并对样机关键部件进行了设计，确定了割台系统、脱粒系统和清选系统的工作参数。田间试验结果表明，当作业速度在0.8~1.2 m·s^-1之间，拨禾轮线速度在1.4~1.8 m·s^-1之间，即速比取1.5~2.25时割台损失率为2.35%；脱粒滚筒的圆周速度在15~20 m·s^-1之间，脱粒间隙为20 mm时，滚筒的脱净率大于96.9%；风机出口处风速为4.07 m·s^-1，筛面倾斜角度为16±2°时，筛出物菜籽含量为0.11%，粮仓含杂率为2.83%。即整机损失率最高为3.95%，粮仓含杂率最高为2.83%，机械破碎率最高为0.2%。各项试验指标均符合国家和行业标准要求，试验结果满足设计和实际作业要求。     

浮动式气力卷膜装置作业过程仿真分析与试验

为深入研究浮动式气力卷膜装置在残膜回收作业过程中不同工作参数对其卷膜效果的影响，利用SolidWorks Flow Simulation软件建立了浮动式气力卷膜装置内部气流场模型，模拟卷膜作业过程中气流流动的动态变化过程。采用三因素三水平Box-Behnken试验设计方法，建立风机安装角、入口气流速度、卷膜辊转速与评价浮动式气力卷膜装置作业效果相关3个不同位置处速度值（从动辊表面竖直方向气流速度v₁、卷膜辊表面水平方向气流速度v₂和导膜板下表面气流速度v₃）的数学模型，寻求浮动式气力卷膜装置的最优参数组合，并进行田间验证试验。仿真试验结果表明，当风机安装角为33°、入口气流速度为3.50 m·s^-1、卷膜辊转速为17 rad·s^-1时，评价浮动式气力卷膜装置作业效果的响应值达到最优。田间试验验证结果表明，浮动式气力卷膜装置的工作参数优化后，马铃薯收获与气力辅助残膜回收联合作业机残膜回收率为91.6%、含杂率为7.5%，达到国家与行业要求。     

秋覆盖的保水效应及对春玉米生长的影响

设置高(9000 kg·hm^-2)、中(6000 kg·hm^-2)、低(3000 kg·hm^-2)3种不同量秸秆覆盖和平覆、垄覆2种不同方式的地膜覆盖,以全程不覆盖为对照,研究了秋季雨后覆盖(休闲期加生育期全程覆盖)对土壤水分及春玉米生长状况的影响。结果表明：在冬闲期,各覆盖处理(除秸秆覆盖3 000 kg·hm^-2处理)的土壤蓄水量分别较不覆盖处理(CK)增加了21.22 mm、20.49 mm、18.37mm和19.5mm,使玉米出苗较CK至少提前了3 d。在播种期~大喇叭口期(播后70 d),平覆地膜和垄覆地膜平均土壤蓄水量分别较对照增加15.57 mm和15.73 mm;秸秆覆盖6 000 kg·hm^-2和9 000 kg hm^-2处理平均土壤蓄水量分别较对照增加12.05 mm和12.03 mm。秸秆覆盖处理在玉米生长后期土壤蓄水量较对照增加不显著。秋覆盖处理均可促进春玉米个体的生长,地膜覆盖处理可以显著提高春玉米生长前期的单株干重、株高和叶面积,秸秆覆盖在生育后期较对照显著提高。平覆地膜、垄覆地膜两个处理的玉米籽粒产量和水分生产效率分别较对照增加14.6%、13.9%和11.0%、11.1%(P<0.05),秸秆覆盖处理增产均不显著。     

基于DNDC模型模拟的冬小麦田土壤有机碳和作物产量对地表覆盖的响应

依托前期长期定位试验,基于DNDC过程模型,对秸秆和地膜覆盖条件下冬小麦田土壤有机碳和小麦产量的长期变化规律进行了模拟研究.结果表明,DNDC模拟的有机碳含量和冬小麦产量变化与田间观测结果较一致,能较理想地模拟两种覆盖措施对土壤有机碳和作物产量的长期影响.模拟结果显示,在50 a时间尺度上,不覆盖与地膜覆盖处理下0～5...