基于离散元法的小粒咖啡种植逆转开沟器的仿真与设计

开沟是咖啡种植过程中的重要环节,现行的咖啡开沟劳动强度大、工作效率低、人工成本高。为此,在分析小粒咖啡种植开沟农艺要求的基础上,设计了一种适合于小粒咖啡开沟的斜置逆转开沟器。该逆转开沟器可通过小型拖拉机牵引,刀轴旋转方向和拖拉机驱动轮转向相反,开沟刀向前向上切土抛土,完成开沟。应用EDEM离散元软件对逆转开沟器进行仿真模拟:设定开沟器前进速度为0.4m/s、转速为4rad/s时,单个圆盘开沟过程所受的最大阻力为750N,挡土板所受最大阻力为250N。同时,进行了试验验证,结果表明:逆转开沟器能开出沟面宽500mm、沟底宽300mm、沟深400mm的梯形栽植沟,所开沟型结构稳定,抛土效果好。     

两种免耕开沟器的对比分析

为了给使用者选择机型提供依据,对圆盘开沟器的工作原理和开沟圆盘受力情况进行比较分析,得出直面圆盘开沟器与波纹圆盘开沟器的适用条件.结果表明,直面圆盘开沟器切断秸秆、根茬能力强,入土性好,适合土质较硬的土壤播种;波纹圆盘开沟器开出种床带较宽,适合秸秆覆盖层薄、土质较松的土壤播种.     

双圆盘开沟器结构参数对作业性能影响研究

双圆盘开沟器是免耕播种机的核心部件,影响着播种机的作业性能。为了改善开沟器播种深度稳定性和减小开沟阻力,通过分析双圆盘开沟器的结构特点,确定圆盘直径、圆盘夹角是影响播种深度稳定性和开沟阻力的主要参数。通过变换双圆盘开沟器圆盘直径及圆盘夹角进行室内土槽试验,测量其对开沟阻力的影响;通过田间试验测量了不同圆盘直径、夹角对播种深度稳定性的影响。结果表明:随着双圆盘开沟器圆盘直径和圆盘夹角增大,开沟阻力呈现线性增大趋势;随着圆盘直径及夹角的增大,播种深度稳定性呈现先增大后降低趋势;当圆盘直径为300 mm、圆盘夹角为14°时播种深度稳定性最好。该研究为双圆盘开沟器的优化及选用提供理论依据。     

DMB―4200免耕播种机的设计及试验

免耕播种机是实施保护性耕作的关键机械,文章对DMB―4200型免耕播种机进行了设计,包括整机参数的设计、免耕播种机波纹圆盘开沟器及播种双圆盘开沟器的设计、链轮传动调速系统计算设计、液压控制系统的设计、开沟器开沟入土深度控制系统及排种装置的分析设计。通过在海拉尔对DMB―4200型免耕播种机进行的试验,证明该机的运行良好,达到播种的要求;但是由于本播种机的质量较大,调整系统较复杂,试验过程中调整开沟器的播种深度较复杂,需要进一步的研究。     

保护性耕作机械系列产品（续）

配套动力：57～74kW轮式拖拉机；播种施肥行数：6行；行距：600～700mm；排种器：气吹式：破茬器、开沟器：单波纹圆盘、双圆盘；适用播种作物：玉米、大豆、花生等；挂接形式：半悬挂式。     

芯铧式开沟器仿生设计与试验

针对高速作业条件下芯铧式开沟器阻力过大的问题，基于狗獾犬齿曲面的高效低阻贯穿结构，提出了一种开沟器仿生设计方法。对狗獾犬齿进行三维扫描，获取点云数据，采用Matlab软件拟合了4条狗獾犬齿曲线，设计并加工了4种滑动式开沟装置，并进行了对比试验分析。在作业深度50mm条件下，以开沟装置类型、作业速度为试验因素，以水平方向作业阻力为主要指标，以开沟装置开出沟形的沟深、沟宽、侧垄高和侧垄宽为次要指标，进行了土槽试验。试验结果表明，在同一作业速度下，优化的各滑动式开沟装置的阻力均比标准芯铧式开沟器小。在作业速度为3.6、5.4、7.2km/h的条件下，优化的滑动式开沟装置比标准芯铧式开沟器作业阻力分别降低8.04%、8.15%、8.71%；标准芯铧式开沟器与优化的滑动式开沟装置所开沟形的沟深、沟宽、侧垄高和侧垄宽的变异系数均低于5%。     

2B-12A型小麦逆旋圆盘播种机

2B—12A型小麦逆旋圆盘播种机是在原2B—12型小麦播种机的基础上,将传统的双圆盘开沟器设计改型为单圆盘相互外倾逆旋开沟器,该机型与8.8～15kW卧式小四轮拖拉机配套,利用卧式拖拉机变速箱伸出体外的一轴动力输出轮,通过三角带将动力传给播种机的齿轮箱,带动单圆盘逆旋开沟。从而解决秸秆还田地块楼角式和拖拉双圆盘开沟器的挂草不易下地的弊端。该机获得国家知识产权局颁发的国家实用新型专利。专利号为:ZL02240053.2。     

2BJ-6型式气力式玉米免耕施肥精密播种机

中国农机化研究院耕作种植机械研究所新近研制的2BJ-6型气力式玉米免耕施肥精密播种机,为半悬挂机型,行走为悬挂状态,作业时为牵引状态。前排施肥,后排播种。采用波纹圆盘破茬和开施肥用沟,在施肥部件前还装有交错双圆盘分草器;排种部分采用四连杆仿形机构,选用气吹式排种器,单波纹圆盘破茬,交错双圆盘开沟,压种将种子和湿土贴紧,覆土镇压。     

双圆盘开沟器性能的研究

开沟器功用主要是在播种时开出种沟,引导种子和肥料进入种沟内,并使湿土覆盖种子和化肥,它们种类很多,如铲式、铧式、圆盘式等,不同形式的开沟器对工作条件也有不同的要求,其中双圆盘开沟器由于圆盘周边有刃口,滚动时,可以切割土块草根和残茬,因此在整地条件差和土壤湿度较大时也能正常工作,而且工作较稳定,适用于较高速作业;开沟过程中,不易粘土、堵塞,上下土层相混现象较少。双圆盘开沟器主要由开沟器柄、圆盘、圆盘毂、开沟器轴、防尘盖等组成如图1所示。其结构特点是开沟器轴一次冲压成形,与传统开沟器相比,具有无论正转还是反转均不退…     

大豆垄上双行免耕播种机锯齿式开沟器设计与试验

在玉米-大豆轮作免耕种植模式下,针对玉米根土结合体较大且垄向分布不均匀,阻碍大豆垄上双行播种开沟器垄向运动,导致播种深度均匀性和行距一致性较差等问题,设计了一种锯齿式大豆垄上双行播种开沟器。在阐述锯齿式大豆垄上双行播种开沟器结构和工作原理的基础上,对前刀曲线进行了设计,推导出前刀曲线方程;分析了侧刃切割根系力学模型,确定侧刃为锯齿形;对玉米根土结合体进行农艺学测量,确定了锯齿形侧刃的关键参数;根据大豆播种的农艺要求,明确了开沟器主体内导种管以交错形式布置,同时确定了锯齿式开沟器的入土隙角为5°。离散元仿真试验结果表明:锯齿式开沟器能有效切断玉米根系且有较优的工作稳定性,进而验证了设计的合理性。在机组前进速度7 km/h、开沟深度50 mm条件下,以根系切断率为主要指标进行田间性能试验,结果表明:锯齿形侧刃有较强的锯切能力,平均根系切断率达97.25%。与双圆盘开沟器进行田间对比试验,结果表明:锯齿式开沟器比双圆盘开沟器开沟深度变异系数降低43.33%、种子横向距离变异系数降低60.81%。仿真试验和田间试验均表明锯齿式开沟器满足免耕大豆垄上双行播种农艺要求。