全膜双垄沟双幅覆膜覆土联合作业机设计与试验

为进一步提升全膜双垄沟覆膜种床机械化耕整作业效果与作业效率,基于全膜双垄沟种床双幅覆膜覆土农艺技术栽培模式,设计全膜双垄沟双幅覆膜覆土联合作业机,实现了全膜双垄沟种床构建过程中的旋耕、起垄、施肥、双幅覆膜覆土及镇压的一体化作业。在设定联合作业机传动系统的前提下,对样机关键部件进行设计与选型,确定其旋耕刀组、排肥装置、提土-种床覆土装置的工作参数与功耗,同时解析了刮板式提土装置、水平双向螺旋输土装置作业过程,得到满足双幅覆膜种床各部位覆土的必要条件。应用离散单元法对提土-种床覆土装置"提土-输土-覆土"动态作业过程进行数值模拟,分析了各工作环节输土、覆土特性,对影响覆土作业效果的相关因素进行了探讨。田间试验结果表明,当全膜双垄沟双幅覆膜覆土联合作业机前进速度为1. 10 m/s时,采光面地膜机械破损程度为39. 8 mm/m~2、种床膜边覆土宽度合格率为94. 5%、大垄垄体中心覆土宽度合格率为91. 6%、种床覆土厚度合格率为97. 5%、种床起垄高度合格率为93. 2%,试验指标均符合国家与行业标准要求,试验结果满足设计和实际作业要求,田间试验工况与仿真结果基本一致。     

自动蔬菜穴盘育苗精量播种机的设计与试验

为了满足我国蔬菜穴盘育苗播种机械化需求,进一步提高作业效率和播种精度,结合国内蔬菜育苗的技术要求,设计了一种自动蔬菜穴盘育苗精量播种机。该装备主要由穴盘铺土装置、平整装置、打穴装置、精量播种装置、覆土装置和传动装置等组成,可连续完成常见蔬菜穴盘育苗的铺土、平整、打穴、精量播种和覆土等流水线自动化作业。分别用辣椒、南瓜种子进行了样机性能播种试验,结果表明:播种机作业性能稳定,穴盘铺土均匀平整,播种单籽率高于96%,漏播率低于1.4%,多籽率低于2.5%,打穴深度一致性和覆土满足穴盘育苗作业要求。     

横腰带覆土式全膜双垄沟覆膜联合作业机设计与试验

为实现全膜双垄沟覆膜种床机械化构建,针对地膜全域覆盖膜上横腰带式覆土等要求,设计了横腰带覆土式全膜双垄沟覆膜联合作业机,可实现起垄、施肥、覆膜、覆土及横腰带铺设与渗水孔打孔的一体化作业。对样机关键部件进行设计,确定其旋耕刀组功耗和提土装置、镇压打孔装置的工作参数,同时解析了输土-种床覆土装置、横腰带覆土系统的作业过程,得到满足覆膜种床各部位覆土的必要条件。田间试验表明,当作业速度为0. 50 m/s时,采光面地膜机械破损程度为38. 6 mm/m~2、种床起垄高度合格率为89. 8%、种床垄沟中心距合格率为90. 7%、种床膜边覆土宽度合格率为95. 8%、横腰带覆土宽度合格率为95. 6%、种床覆土厚度合格率为95. 2%、横腰带覆土间距合格率为93. 5%、渗水孔间距合格率为97. 1%,试验指标均符合国家与行业标准要求,试验结果满足设计和实际作业要求。     

电驱动自走膜上打孔精量播种机设计与试验

针对部分北方地区采用起垄全膜覆盖集雨保墒种植的模式，为解决膜上精密机械化播种问题，设计了一款以农村常用电动车蓄电池为动力的电驱动自走式膜上打孔精量播种机，要求打孔时不能刮膜，且播种深度和株距符合农艺要求。同时，利用三维软件进行了结构设计和分析，介绍了其结构和工作原理。经河北省农业机械产品质量监督检验站对该机具检测，结果表明：空穴率为1.67%,穴粒数合格率为98.3%,穴距合格率为93.3%,采光面机械破损程度为39.6mm/m²,满足膜上播种作业质量评价技术规范要求。     

气吸滚筒式蔬菜育苗播种流水线设计

为提高工厂化蔬菜育苗播种的效率,设计一种集铺土、覆土、清扫土、压穴和播种多功能于一体的蔬菜育苗播种流水线。首先进行蔬菜育苗播种流水线整机结构设计,然后进行铺覆土装置、清扫土装置、压穴装置、播种装置与穴盘传输装置等关键部件的设计,最后进行样机性能试验。针对试制样机,以油菜种子作为试验对象,选择真空度、播种滚筒吸嘴孔径和吸嘴孔型三因素做正交试验,并对试验结果进行极差和方差分析得到最优因素组合。在真空度为7 kPa,吸嘴孔型为直孔,吸嘴孔径为1.0 mm的因素组合下进行验证试验,所设计的蔬菜育苗播种流水线在不同播种效率下的播种合格率稳定在93%以上,重播率低于3%,空穴率低于5%,结果表明样机播种性能满足设计参数中的穴盘育苗精量播种的精度和效率要求。     

基于篮球投篮命中率的精量播种装置系统的设计开发

在农业大规模生产方式中,已改变了传统种植技术,部分采用穴盘移栽技术进行种植。穴盘移栽是通过在穴盘中播种种子,待植物幼苗长到一定程度后将其移栽至土中,需要在穴盘中投放定量的种子,要求一定的准确率,以确保种子准确投放进穴盘中,再进行覆土。将种子放进穴盘的工作可以采用机械化生产,该工作使用的设备为精量播种装置,该装置可以保证种子投放进穴盘中,也可保证每个穴盘中种子的数量。篮球投篮命中率的高低是评价球员技术的重要指标,而球员要有高的命中率就需要不断的练习,调整自己投篮的力度、角度等因素。为此,基于篮球命中率,设计了一种气吸滚筒式精量播种装置,由滚筒、气吸泵、落种机构及覆土装置等组成,可实现精量播种且伤种率低,播种合格率满足种植需求。     

U型腔道式水稻精量穴播排种器设计与试验

为适应常规水稻轻简化精量穴直播种植，通过简化排种装置，设计了一种U型腔道式水稻精量穴播排种器。基于稻种的物理机械特性与穴直播农艺要求，设计了一种充种口与投种口分开但相通的腔道式排种盘，构建了稻种充种、投种过程的力学模型，确定了排种盘的主要结构参数。以常规稻品种“黄华占”为试验稻种，借助高速摄像仪和JPS-12型排种器性能检测试验台，分别进行了型孔数、型孔长度、型孔宽度、型孔倾角和投种角对排种器精量排种性能和成穴播种性能影响的试验研究。高速摄像试验表明：当排种盘的型孔数为20、型孔长度为10.6mm、型孔宽度为7.6mm、型孔倾角为0°时，排种器精量排种性能较优，此时漏播率为0.40%，合格率为94.00%，重播率为5.60%，种子破损率为0.13%。排种器性能台架试验表明：投种角对穴径平均值和穴径合格率影响极显著，对穴距变异系数影响显著，适宜的投种角为28°~33°，此时穴径平均值不高于27.14mm，穴径合格率不低于96.67%，穴距平均值在理论穴距140mm左右，穴距变异系数不大于7.80%。田间试验表明：排种器的播种合格率为90.28%，漏播率为0.83%，重播率为8.89%，穴径平均值为46.71mm，穴径合格率为71.67%，穴距平均值为137.21mm，穴距变异系数为12.64%，满足常规稻大田精量穴直播的种植要求。     

2ZMQ-6型高速覆膜插秧机的设计与试验

针对水稻高速覆膜插秧机作业后临界行需补充覆膜的问题，结合洋马(VP6D)高速插秧机研制了全覆盖型高速覆膜插秧机。根据农艺需求与机具结构特点，确立设计方案，研制2ZMQ-6型高速覆膜插秧机。机具在插秧机的行走部件与栽植部件之间安装梳齿形刮土机构、挂膜机构、镇压机构、封边机构及断膜机构等；覆膜幅宽1800mm,临界行地膜互相咬合，完成全覆盖覆膜插秧作业。田间试验结果表明：地膜覆盖率100%,地膜采光面宽度合格率达96%,采光面机械破损程度为37mm/m²,覆土宽度72.2mm,覆土厚度32.6mm,漂秧率2.7%,断膜成功率98%,各项指标均满足农艺要求。     

提土-全膜面覆土装置作业参数优化与试验

为进一步研究提土-全膜面覆土装置作业参数对其覆土性能及质量的影响,解析膜顶覆土过程与规律,建立了提土-覆土过程关键参数方程,确定了试验因素及其取值范围。以刮板升运带式提土器线速度、联合机前进速度和水平双向螺旋覆土装置转速为自变量,覆土合格率为响应值,进行二次旋转正交组合试验,构建各因素与覆土合格率之间的数学模型,并结合响应曲面对各因素交互作用进行分析,探知试验因素对覆土合格率影响的主次顺序为水平双向螺旋覆土装置转速、刮板升运带式提土器线速度和联合机前进速度,获得提土-全膜面覆土装置最优作业参数:水平双向螺旋覆土装置转速为432 r/min,刮板升运带式提土器线速度为1.56 m/s,联合机前进速度为0.50 m/s。田间验证试验表明,提土-全膜面覆土装置覆土合格率均值为99.6%,较优化前有显著提升;应用离散单元法进行提土-全膜面覆土装置在最优参数条件下的"提土-输土-覆土"动态作业过程模拟,仿真结果与田间试验验证工况基本一致,表明该装置作业参数的优化计算准确可靠。     

2 BMJ-3 A型基于机采棉的智能精量播种机设计与试验

为了满足棉花生产全程机械化的要求,项目组研发了2 BMJ-3 A型基于机采棉的智能精量播种机。该播种机针对应用广泛的三行采棉机进行设计,采用一膜三行等行距种植模式,一次进地可完成种床碎土、侧深施肥、种床镇压、精量播种、覆土镇压、宽幅覆膜及膜后覆土等工序,并设计了棉花精量播种装置、改进型尖角式开沟器及长度伸缩可调划行器等关键部件。田间试验表明,该播种机作业性能达到设计要求。     

油菜精量穴播机的设计与试验

为适应我国西北地区地膜油菜精量穴播作业需求,解决传统油菜精量穴播机作业中损伤种子、窝孔堵塞、漏播及排种量不稳定等问题,设计了一种油菜精量穴播机。该机采用异形窝孔轮排种器避免种子堵塞,u型槽结构避免损伤种子,且排种投种和成穴器开启同步匹配。田间验证试验表明:油菜精量穴播机在整地覆膜后播种,其空穴率、穴粒合格率及播种深度等均合格,满足油菜地膜种植的农艺技术要求。     

六行同步小区条播机的研制

根据我国田间小区育种种植模式的特点,研制了六行同步小区条播机。该机由排种装置、投种装置、抬起装置、覆土装置、开沟装置、悬挂装置及电控装置等组成,可以进行6行同步播种,并能保证小区和小区之间不混种。在机器研制过程中,通过对电控系统和部分关键装置配合工作的分析,将带盘组合周期自净时序控制排种技术、相位导向种盒整体提升技术分别应用到排种装置及抬起装置上,实现播种作业异行异种、异区异种连续播种作业,使播种操作自动化、智能化;将弹性回转限位杆控种盒同步投种技术应用到投种装置上,降低了劳动量、提高了播种质量和效率。田间试验表明:该机排种装置的转速最大为0.34rad/s,皮带打滑率趋近于0,排种孔直径至少6.7mm,可提高播种精度、排种均匀性,降低伤种率、漏种率,满足小区条播机的播种作业要求。     

紧凑型推拉式排种装置的设计与试验

针对北方玉米播种垄作区内存在的一些狭小不规则地块,设计了一种可安装在手提式或脚踏式播种机上的紧凑型推拉式排钟装置,该装置由凸轮机构、排种嘴和固定支架组成。凸轮机构的轮缘推动排种嘴开合,凸轮凹槽带动推种装置,随着凸轮运动实现连续排种。固定支架将排种装置安装在手持式或脚踏式播种机上,实现操作者单人、半自动化播种。田间试验表明:手持式播种机单穴单粒播种率为90.4%,播种深度合格率为84.5%;脚踏式播种机单穴单粒播种率为93.8%,播种深度合格率为81.3%,单粒率和播种深度均满足玉米种植的农艺要求。     

穴式铺膜播种机设计问题研究

在现有铺膜播种机的基础上,提出设计穴式铺膜播种机时应注意的问题。并对地膜撕裂、地膜一边紧一边松、覆土要求、精量穴播和种子、膜孔错位5个关键问题进行了研究分析。      

深松少耕棉花施肥覆膜播种机的设计与试验

针对山东棉花产区的抗旱播种和免耕播种的种植条件,研制了采用≥66.2k W拖拉机提供动力的2MBJ-2型深松少耕棉花施肥覆膜播种机。该播种机采用深耕单轴旋耕犁、可控施肥装置、株距可调式仿形播种装置和一体化覆膜装置,可一次性完成耕整地、灭茬、定量施肥、平整地、精密播种、覆膜和膜上覆土等田间作业。在山东省利津农机专业合作社进行田间试验,结果表明:该播种机作业稳定性高,漏播率1.875%,重播率3.45%,株距合格率94.68%,播深合格率89.5%,作业效率0.53~0.8hm2/h,各项技术指标满足铺膜播种机行业标准的要求。     

基于近等速机构的玉米全膜双垄沟穴播机设计与试验

针对传统膜上播种机具作业存在的撕膜、挑膜、穴孔错位等问题,通过应用转动导杆机构与正弦机构进行串联,结合强排播种机构、直插播种装置及排种系统,设计了基于近等速机构的玉米全膜双垄沟直插式电动穴播机,并对其关键部件结构参数进行了设计。田间试验表明,通过近等速补偿机构与放大机构相配合,对直插播种装置进行控制、协调,实现了成穴器位于播种段与出土段的水平分速为零,穴孔布置及播种作业运动轨迹合理;强排播种机构能够实现成穴器扎入覆膜种床后的准确开启投种、快速闭合,可有效缓解膜下播种多粒、空穴与成穴器堵塞问题。作业机田间播种性能试验指标均达到了国家相关作业质量评价技术规范要求,与一代样机作业性能相比有较大改进与提升,符合玉米全膜覆盖双垄沟播的农艺技术要求。     

电驱式玉米膜上直插穴播机前进速度补偿机构参数优化

为提高电驱式玉米膜上直插穴播机膜孔合格率和播种深度合格率,对前进速度补偿机构和限深机构进行了计算,应用Matlab仿真前进速度补偿机构各参数对穴播轨迹的影响,筛选出主曲柄角速度、中心距和副曲柄长度对膜下播种深度合格率和膜孔合格率影响较大;采用三因素三水平响应面法进行多因素方差分析,结果表明:影响播种深度合格率的因素主次顺序为:中心距、副曲柄长度和主曲柄角速度;影响播种深度合格率的因素主次顺序为:副曲柄长度、主曲柄角速度和中心距;以播种深度合格率为主,兼顾膜孔合格率最大为优化目标,优化结果为:当主曲柄角速度为89.10 rad/s、中心距为58.55 mm、副曲柄长为95.1 mm时,播种深度合格率和膜孔合格率的5次均值分别为94.89%、93.61%。试验表明前进速度补偿机构运行平稳可靠,试验效果满足玉米播种机相关标准要求及甘肃省玉米播种农艺要求。     

2BDG-2型谷子精少量电动播种机设计与试验

为解决丘陵山区分散小块地谷子播种量大、间苗工作量大等问题,按照谷子精少量播种要求,设计试制了2BDG-2型谷子精少量电动播种机,该播种机主要由电力驱动系统、动力传动系统以及倾斜圆盘式精少量排种装置等零部件组成,能够一次完成开沟、精少量排种、覆土和镇压等播种作业。依据谷物播种的国标,进行了排种装置的排种性能和播种机播种均匀性的试验。排种性能试验结果表明:不同地轮转速和理论穴距下的各行排量一致性和总排量稳定性的变异系数均≤1.27%、种子破损率≤0.08%。播种均匀性试验结果表明:不同作业速度和理论穴距下的穴距合格率均≥86.81%,重播率、漏播率和合格穴距变异系数分别≤7.40%、7.28%和6.97%,各项参数均达到谷物播种的国标要求。该研究可用于丘陵山区分散小块地谷子精少量播种。      

微垄式覆膜覆土联合作业机设计与试验

为实现微型垄全膜覆盖种床机械化高性能构建,通过融合旱地全膜覆盖微垄膜面种植农艺技术要求,设计了微垄式覆膜覆土联合作业机,该机可实现起垄、覆膜、覆土一体化作业。对样机传动系统、覆土系统及垄体整形镇压装置等关键作业部件进行设计,结合相关作业性能要求,完成了覆膜种床覆土量、刮板式提土装置线速度等工作参数分析,确定了试验因素及其取值范围。以联合作业机前进速度、刮板式提土装置线速度和覆土装置倾角为自变量,种床构建合格率为响应值,建立了各试验因素与种床构建合格率的数学模型,得到各因素对种床构建合格率影响的主次顺序,获得微垄式覆膜覆土联合作业机最优工作参数为:联合作业机前进速度0. 71 m/s、刮板式提土装置线速度0. 50 m/s、覆土装置倾角68°。田间验证试验表明,联合作业机种床构建合格率均值为95. 6%,较优化前有明显提升。应用离散单元法进行微垄式覆膜覆土联合作业机在最优工作参数下的"提土-输土-覆土"动态作业过程模拟,仿真结果与田间试验结果基本一致,说明联合作业机工作参数优化准确、可靠。