大垄玉米原茬地免耕播种机防堵装置设计与优化试验

为解决北方寒区玉米机收秸秆粉碎覆盖大垄原茬地免耕播种时易发生堵塞及地温回升较慢的问题,设计了一种大垄玉米原茬地免耕播种机的防堵装置。通过理论分析,设计了防堵装置关键部件,初步得到了该装置的结构和作业参数。应用三因素三水平正交试验方法和模糊综合评价分析法,以机组作业速度、清秸刀齿总成转速、清秸刀齿总成回转轴垂直面与机具前进方向的夹角为试验因素,以根茬清除率、秸秆清除率、防堵装置当量功耗为评价指标,对影响防堵装置性能的结构与作业参数进行了试验与优化研究。结果表明:在试验条件和试验因素水平范围内,影响多目标函数的参数优化组合为机组作业速度5.4 km/h、清秸刀齿总成转速440 r/min、清秸刀齿总成回转轴垂直面与机具前进方向的夹角20°,此时,根茬清除率为93.94%,秸秆清除率为95.39%,防堵装置当量功耗为4.36 k W,土壤扰动量为31.9%。     

玉米秸秆残茬侧向抛出动力学模型建立与试验

针对目前国内外免耕播种机及秸秆回收机均只能实现单一作业工序的现状,为实现2BMFJ系列原茬地免耕覆秸精量播种机增设秸秆同步回收装置,通过综合考虑空气阻力、土壤干涉及其他不可控因素,分析了被2BMFJ系列原茬地免耕覆秸精量播种机清秸装置抛出机组侧向的秸秆的空间运动轨迹,对秸秆被侧向抛出过程进行动力学分析,建立了含有修正系数的秸秆被侧向抛出的动力学模型及秸秆空间运动轨迹的参数化方程,并利用高速摄影技术,通过三因素五水平二次回归正交中心组合试验建立了修正系数回归模型。利用秸秆侧向抛出动力学模型,对秸秆回收装置与清秸装置进行匹配,并进行了田间试验,结果表明:平均秸秆回收率为91.21%,不清洁度为6.08%。     

免耕播种机侧向清秸覆秸秸秆比例回收装置设计与试验

为解决中国麦玉豆主产区在利用秸秆促进作物绿色增产增效、保护耕地的同时,轻简化回收多余秸秆促进其资源化利用等问题,基于原茬地免耕精量播种机侧向清秸覆秸原理,设计了一种秸秆比例回收装置,借助秸秆被免耕播种机播前清理具有的机械能使其沿导流板滑移至机械能耗尽,弹齿“顺势”将其抛送至挤压装置进行回收。应用高速摄像技术探明了秸秆侧向抛撒运动规律,通过理论分析确定了影响装置工作性能的关键结构与作业参数及其取值范围,并采用三因素五水平二次回归正交旋转中心组合试验方法,以作业速度、滚筒转速和弹齿偏角为试验因素,以秸秆回收比率和含杂率为评价指标,实施参数组合优化试验,结果表明：在参数组合为作业速度5.4～7.2 km/h、滚筒转速95 r/min、弹齿偏角49°时,秸秆回收比率大于94%、含杂率小于5%。研究结果为研制原茬地免耕播种秸秆覆盖还田同步比例回收复式作业机提供了理论和技术支持。     

2BMFJ系列免耕精量播种机清秸装置优化与试验

针对2BMFJ系列原茬地免耕覆秸精量播种机作业过程中,清秸装置所引起的振动强度较大、功耗较大、作业速度较慢等问题,在机收后的小麦原茬地条件下,采用四因素三水平正交试验方法,选择每盘刀齿数、刀盘排布方式、作业速度、刀盘转速为影响因素,以机组通过性、振动强度、当量功耗、当量燃油消耗率为评价指标,对影响清秸装置性能的结构与作业参数进行了优化试验研究。结果表明:在每盘刀齿数4、刀盘排布方式3-2-3、作业速度5.4km/h和刀盘转速300 r/min时,清秸装置未发生堵塞,振动强度为134.48 m/s~2,当量功耗为4.58 k W,当量燃油消耗率为159.22 m L/(k W·h)。较优化前的机具,振动强度降低31.74%,当量功耗降低22.11%,作业速度提高20%。     

齿盘式秸秆移位装置设计与试验

针对江苏地区油菜免耕播种机作业时存在易堵塞、种床清洁率低等问题,设计一种齿盘式秸秆移位装置,通过运动力学分析确定秸秆移位的重要影响因素,使用离散元仿真软件进行仿真试验,得出秸秆移位装置工作时的最佳参数组合,最后进行台架试验验证仿真试验准确性。仿真试验结果表明秸秆清除率与位移偏角以及前进速度均呈现正相关的关系,当前进速度一定时,位移偏角越大,装置的秸秆清除效果越好;当位移偏角一定时,前进速度越大,装置的秸秆清除效果越好。当前进速度为0.6 m/s、位移偏角为30°时,秸秆清除率达到最大值64.70%。台架验证试验表明,当机具前进速度为0.6 m/s、齿盘位移偏角为30°时秸秆清除效果较好,此时秸秆清除率为60.69%。试验结果表明齿盘式秸秆移位装置的设计基本满足油菜播种的要求。     

免耕播种机星齿凹面盘式清秸防堵装置设计与试验

针对东北地区免耕播种机在玉米秸秆全量粉碎还田作业时,平面爪轮式清秸防堵装置清秸率低、作业性能不稳定,播种机作业质量和工作效率降低等问题,设计一种星齿凹面盘式清秸防堵装置。通过分析作业时秸秆颗粒在凹面清秸盘上的运动规律,确定了影响清秸率的主要结构参数和各参数的取值范围。结合旋转正交试验设计和EDEM离散元仿真技术确定了星齿凹面清秸盘的最优结构参数组合,通过田间对比试验验证了该装置的作业性能。研究结果表明:影响星齿凹面盘式清秸防堵装置作业性能的主要结构参数为清秸盘回转半径、圆盘曲面投影长度和曲率半径。当清秸盘回转半径为152. 5 mm、曲率半径为160 mm和圆盘曲面投影长度为50. 9 mm时,该装置作业性能最佳,苗带清秸率和作业阻力分别为92. 2%和142. 6 N。星齿凹面盘式清秸防堵装置的工作性能优于平面爪轮式防堵装置,作业质量稳定,满足免耕播种作业农艺和技术要求。     

适配免耕播种单体的清秸装置改进设计与试验

地表秸秆覆盖免耕播种具有蓄水保墒、提高土壤肥力、改良土壤结构、控制土壤侵蚀、降低生产成本和提高作物产量等社会、生态和经济效益。针对现有同位仿形免耕播种单体在重度秸秆覆盖、高速作业条件下,清秸装置作业质量差、工作效率低问题,改进设计了一种具有秸秆轴向加速推送功能的清秸装置。阐明了清秸装置清理秸秆机理,完成了关键部件清秸轮和助推螺旋设计,确定了影响其工作性能主要参数及取值范围。采用二次回归正交旋转中心组合试验方法,以作业速度、工作偏角、螺旋升角、螺旋叶片数为试验因素,清秸率和工作阻力为性能评价指标,在构建的EDEM-ADAMS联合仿真试验平台上实施参数组合优化试验,结果表明：各因素对清秸率影响由大至小依次为作业速度、工作偏角、螺旋叶片数、螺旋升角;各因素对工作阻力影响由大至小依次为作业速度、工作偏角、螺旋叶片数、螺旋升角。应用Design-Expert软件对试验结果进行参数组合优化,当螺旋升角为40°、螺旋叶片数为4、作业速度为7.5～10.7 km/h、工作偏角为20.0°～32.5°时,清秸率大于85%,工作阻力小于110 N。在作业速度8、9、10 km/h条件下,对螺旋升角40°、...     

幅宽自动控制清秸防堵装置设计与试验

针对免耕播种机在进行玉米秸秆全量粉碎还田作业时,清秸防堵装置存在清秸幅宽、秸秆抛掷距离不合理和幅宽稳定性差等问题,设计了一种幅宽自动控制的清秸防堵装置。建立清秸幅宽数学模型,确定影响作业幅宽和漏清区域的主要工作参数和各参数的取值范围;运用S型压力传感器和电动直线推杆协同作用设计幅宽自动控制系统;通过正交试验设计和EDEM离散元仿真试验确定清秸盘的最优工作参数组合,并进行田间试验,验证自动控制系统和装置的作业性能。结果表明,影响星齿凹盘式清秸防堵装置作业幅宽和漏清区域的主要工作参数为清秸盘间距、工作偏角和工作倾角,通过仿真试验得到最优参数组合为90 mm、30°和15°;自动控制系统通过监测清秸盘对地压力实时调节其入土深度,从而调控其作业幅宽,可有效提高幅宽稳定性。田间试验表明,该装置苗带清秸率、秸秆横向移动最大距离和幅宽稳定性系数分别为92.3%、40.2 mm和92.1%,满足免耕播种作业农艺和技术要求。     

滴灌区宽窄行玉米免耕播种带秸秆清理装置设计与试验

针对在滴灌区进行玉米免耕播种作业时,窄行内铺设的滴灌带与秸秆残茬易缠绕形成壅堵、影响播种机具通过性和作业质量等问题,提出适用于滴灌区宽窄行玉米免耕播种带的秸秆清理方法。设计了播种带秸秆残茬分区清理装置,该装置通过纵向错位布置拨草机构对播种带秸秆进行清理,对清理装置作业过程和秸秆抛撒轨迹进行了分析,确定了关键影响因素及参数取值范围;运用EDEM离散元仿真技术,以机具作业速度、入土深度和纵向间距为试验因素,以播种带秸秆清理率为评价指标进行了回归正交仿真试验,建立了响应面数学模型,并进行了参数优化和田间验证试验。结果表明,影响播种带秸秆清理率因素显著性由大到小依次为机具作业速度、纵向间距和入土深度;当作业速度为9km/h、纵向间距为1100mm、入土深度为45mm时,装置作业通过性良好,播种带秸秆残茬清理率均值为87.61%,比模型优化理论值低1.8个百分点,播种带清理宽度为508.0~540.4mm,满足滴灌区玉米免耕播种的农艺要求。     

玉米碎秸多级横向运移整流装置设计与试验

针对2BMFJ型原茬地免耕覆秸精量播种机宽幅作业时玉米碎秸多级横向运移过程滞留,影响播种区间清秸率,导致机具工作质量和作业效率降低的问题,通过分析玉米碎秸单级抛撒运动规律,设计了玉米碎秸横向运移整流装置,确定了影响整流装置工作性能的关键结构参数。采用二次回归正交旋转中心组合试验方法,基于EDEM软件在构建的玉米碎秸横向运移整流装置试验平台上,以进入角、整流包角、整流半径为试验因素,以清秸率、行间清秸变异系数为性能评价指标进行了虚拟仿真参数组合优化试验。结果表明:各因素对性能评价指标均具有显著影响,对清秸率影响主次顺序为整流包角、整流半径、进入角,对行间清秸变异系数影响主次顺序为进入角、整流半径、整流包角;最优参数组合为进入角61°、整流包角104°、整流半径424 mm,此时清秸率为93%,行间清秸变异系数为93.5%。在最优参数组合下进行整流装置田间验证试验,结果表明,清秸率为93.5%,行间清秸变异系数为93.7%,与虚拟仿真试验结果基本吻合。     

我国灭茬机具及其刀具的发展现状

阐述了作物根茬处理机具的现状,对几种不同类型根茬处理复合作业机具及其刀具的结构、性能和特点进行了分析,指出了普遍采用的灭茬机具存在的问题,提出了灭茬机具今后的研究方向。其中,包括对灭茬刀具进行改进,降低功耗、增强其抗磨性及将农机与农艺结合。     

一种破碎还田机的研制

玉米根茬粉碎还田可以有效地改善土壤的理化性质,增加土壤有机质含量,提高作物产量。为此,通过对3种不同类型玉米根茬处理作业机具特点的分析,研制了一种玉米联合收获机配套机具—根茬破碎还田机。田间试验表明:该灭茬装置结构简单,性能良好,达到了设计要求。     

4JX-1.5型秸秆粉碎灭茬机的研制与试验

研制开发了一种4JX-1.5型秸秆粉碎灭茬机,该机集秸秆粉碎与灭茬两种单一功能于一体。通过性能试验和生产试验证明,该机各项技术、性能指标达到设计要求,符合国家相关标准,其作业质量能够满足农艺要求。该机的应用必将促进一年两熟平作旱区保护性耕作技术的发展。     

玉米根茬收获机设计与试验

为了实现根茬的挖掘、捡拾、根土分离与放铺等联合收获作业,研制了一种偏置式挖掘铲刀和三辊机构。通过分析偏置式挖掘铲刀的挖掘特性,以及三辊机构的运动学特性,确定了工作部件的结构参数及运动参数。田间试验表明,偏置式挖掘铲刀挖掘根茬效果好,三辊机构具有较好的捡拾、根土分离和放铺能力,根茬收获机的根茬起挖率、捡拾率和放铺率均大于90%,满足设计和使用要求。     

舵轮式破茬免耕玉米播种机研究

保护性耕作是指通过提高自然降水的利用率和土壤肥力,减少水分的蒸发和流失,从而达到提高作物产量的目的.保护性耕作可以起到节水保墒、提高土壤肥力、保护环境等效果,是今后农业发展的重点.其中,免耕播种作为保护性耕作的核心内容之一,其配套机具免耕播种机的研究成为保护性耕作发展的关键.本文介绍了一种舵轮式破茬免耕玉米播种机,采用...     

1GMMZ-280/4型垄作组合式灭茬旋耕整地机

为了解决寒地垄作(主要是玉米)区保护性耕作的残茬处理问题,在研究分析传统联合整地机的基础上,研制出垄作组合式灭茬苗带旋耕整地机。该机具由减速箱总成(主副变速箱)、机架总成、旋耕刀轴左(右)总成、灭茬刀轴左(右)总成、旋耕刀、灭茬刀、整形器、镇压器总成和限深地轮总成等装置组成。其一次作业能够完成垄上灭茬、旋耕、起垄和镇压等多项作业,使田面状况达到待播状态。田间试验表明:1GMMZ-280/4型垄作组合式灭茬、旋耕整地机的整地保墒效果明显好于多次耕整地方式。     

残膜回收灭茬联合作业机的设计与试验

开发和设计了一种伸缩杆式残膜回收灭茬联合作业机。在对国内外各种残膜回收机优化组合的基础上,进行了残膜回收机的总体设计及主要部件的结构设计,着重进行了残膜回收灭茬联合作业机的传动系统与拾膜部件机构的设计。试验和理论计算表明:各项工作部件的设计和使用都是正确的,理论、试验均满足残膜回收作业要求。     

双轴灭茬旋耕复式整地机的研究

双轴灭茬旋耕整地机一次进地可完成深松、灭茬、旋耕、起垄等多项作业,这种新的整地作业方法,目前已被农民认可。随着劳动力的转移,农村种地大户的出现,双轴灭茬旋耕整地机需求量逐年攀升,但该机具在北方作业还存在一些缺点,长春市农业机械研究所的科研人员在反复调研对比的基础上,设计开发了适合吉林省的双轴灭茬旋耕复式整地机。     

机械旋耕灭茬技术的发展

简要阐述了作物根茬处理特别是玉米根茬处理的意义，介绍了根茬粉碎技术的发展概况，对旋耕灭茬复合作业机具的作业特点和效果进行了分析，指出了我国普遍采用的旋耕灭茬机具碎茬技术中存在的问题。另外，还对机械旋耕灭茬技术的发展前景进行分析，包括旋耕灭茬机具刀具的发展以及旋耕灭茬机具结构的发展。     

SGTN-140型双轴灭茬旋耕机的设计与研究

本文通过性能试验和理论计算的方法，设计了一种新的灭茬旋耕结构。该设计结构既满足了对灭茬旋耕机工作性能的要求，又极大地降低了生产制造成本。