防堵和播深控制机构提高玉米免耕精量播种性能

免耕播种技术能够提高土壤的蓄水保墒能力、增加土壤有机质含量，因此在华北平原农作区被广为接受。该地区的耕作制度为小麦与玉米周年轮作，冬小麦在6月份收获，随后在小麦秸秆覆盖地上直接进行玉米免耕播种作业。受小麦秸秆的影响，播种后玉米种子的粒距均匀性和播种深度一致性很难保证，另外，玉米苗由于被小麦秸秆覆盖容易发生病虫害。为了解决以上问题，发明了一种安装防堵机构和播深控制单体的玉米免耕精量播种机，对该播种机和不带防堵机构和播深控制单体的普通播种机在4、6和8 km/h 3个播种速度下的播种性能进行了对比试验，测量并得出了拨草性能、播种深度、出苗率和粒距分布均匀性（合格率、重播率和漏播率）等指标参数。试验结果表明：防堵机构和播深控制单体能显著提高播种机的拨草性能、播种深度一致性、出苗率和粒距分布均匀性；防堵机构使播种机不易堵塞，播种速度为8 km/h时的凉籽率仅为1.8%；播深控制单体使播种机在所有播种速度下平均播深接近理论播深，播种速度为8 km/h时的播深变异系数仅为9.2%，使得出苗时间更集中，出苗整齐度高。以上结果说明：设计的安装防堵机构和播深控制单体的玉米免耕精量播种机能够满足小麦秸秆覆盖田玉米免耕精量播种的要求。     

免耕播种机驱动圆盘防堵单元体的设计与试验

一年两熟区前茬残留物多为玉米残茬,连同杂草易使免耕播种机播种冬小麦时造成开沟器堵塞。针对该问题,提出了驱动圆盘刀嵌入组合式开沟器联合防堵原理,设计了一种驱动圆盘式防堵单元体,并分析和确定了其主要结构参数。田间试验表明,驱动圆盘防堵单元体能够有效解决秸秆堵塞问题,保证小麦免耕播种机的通过性。与条带粉碎式小麦免耕播种机相比,驱动圆盘式小麦免耕播种机根茬切断率提高了11.2%,土壤扰动量减少了58.8%。在小麦返青期的苗情监测表明,与条带粉碎式小麦免耕播种和传统耕作播种相比,利用驱动圆盘式防堵单元体播种的免耕地,0～20 cm土壤层含水率最高,小麦分蘖数和次生根数最多,较好地满足一年两熟区农艺要求。     

正反转动力式玉米切茬防堵装置设计与试验

针对西南地区免耕播种作业存在秸秆覆盖量大、秸秆整杆覆盖和地块较小的问题,该研究基于有支撑切割原理设计了一种正反转动力式切茬防堵装置。通过参数分析设计了仿生切茬圆盘刀,对防堵装置进行力学和运动学分析揭示其防堵机理。基于离散元法建立防堵装置的数值仿真模型,选取机具前进速度、刀盘间距、正转转速和反转转速为试验因素,以粘接键断裂数量和功率为试验指标,进行二次回归正交旋转组合试验,得到防堵装置的最优参数组合为：机具前进速度0.98 m/s、刀盘间距60 mm、正转转速150 r/min、反转转速313 r/min。根据最优参数完成样机试制,并进行田间试验。田间试验结果表明,秸秆覆盖量为1.63 kg/m2时,防堵装置对玉米秸秆的平均切断率为95.72%;机具通过性合格,满足西南地区免耕播种作业要求。该研究可为秸秆覆盖量大和秸秆整杆覆盖条件下免耕播种机的设计与改进提供参考。     

免耕播种机锯切防堵装置设计及其切割机理的研究

针对我国北方旱地一年两熟地区免耕播种机堵塞现象和已有主动式防堵装置转速高(1500 r/min以上)、功耗大(单位幅宽达16～41.74 kW/m，含牵引功率)的现实问题，设计了一种新型免耕播种机锯切防堵装置，分析了该装置的切割机理，应用有限元ANSYS软件计算了锯齿圆盘切刀的应力分布，得出了锯齿圆盘切刀用于玉米秸秆切割的可行性。土槽试验表明：1)该装置采用逆转式作业，兼有无支撑和有支撑两种切割方式，切割彻底，并能借助刀齿前角和抛撒板将已切断秸秆定向抛送到开沟器后方，实现了切割、定向抛撒一体化功能；2)秸秆切碎率随转速和秸秆含水率的增大而增大，秸秆含水率高时有利于提高切割质量；3)秸秆切碎率在动定刀间隙一定时，随前进速度增大而降低，小间隙时无漏切和撕皮现象，切割质量高，功耗小。理论和试验结果表明：与其他主动式防堵装置相比，锯切防堵装置具有良好的切割性能，其转速低(650 r/min)、功耗小(单位幅宽为2.95 kW/m)、秸秆覆盖量适应性强，为改善免耕播种机防堵性能提供了一条新途径。     

免耕播种机开沟防堵单元体设计与试验

为了解决华北一年两熟区玉米秸秆覆盖地免耕播种小麦存在的秸秆覆盖量大,开沟困难,机具堵塞、功耗大等问题,该文设计了一种伸缩拨杆式开沟防堵单元体。通过正交试验和结构分析相结合的方式,确定了开沟防堵单元体的主要参数,并在玉米秸秆覆盖地进行了田间试验。试验结果表明,伸缩拨杆式开沟防堵单元体开沟能力强,防堵效果好,能够创造良好的种床,改善作业质量;与带状旋耕式开沟防堵装置相比,表层土壤扰动量减少了21.5%;在开沟深度10 cm左右时,单位面积油耗量降低了23.65%,能够减少拖拉机动力消耗。该研究对免耕播种机的推广应用具有重要意义。     

三种一年两熟地区小麦免耕播种机适应性试验与分析

免耕播种是保护性耕作技术最重要的作业环节之一，为了在一年两熟旱作区选择适合的播种机来实施保护性耕作技术，对国内目前可选用的JOHN DEERE 1590型小麦免耕播种机、2BMD-12型小麦对行免耕播种机、2BMFS-6/12型带状浅旋免耕播种机在3种地表覆盖状况下进行田间播种适应性试验，结果表明：参照播种机国家标准和农业部农机试验鉴定总站对小麦免耕播种机播种质量的检测指标，3种免耕播种机在秸秆粉碎覆盖地面条件下基本上都能满足播种要求。JOHN DEERE 1590型小麦免耕播种机不适合于在直立秸秆情况下     

秸秆还田施肥点播机粉碎抛撒装置结构设计与优化

针对小麦秸秆粉碎还田免耕播种过程中出现的堵塞、架种与晾籽问题,该文对秸秆粉碎还田施肥点播机秸秆粉碎抛撒装置结构进行设计,采用理论分析、ADAMS仿真方法对切茬甩刀、切茬定刀、切茬粉碎机构与开沟器配合尺寸等秸秆粉碎抛撒装置关键参数进行设计,通过田间优化试验最终确定开沟器前侧至切茬甩刀水平位置端面距离为2.3 cm,秸秆挡板倾斜角为22°,此时晾籽率最低,为1.65%。作业性能验证试验表明:当整机的粉碎抛撒装置采用设计参数进行作业时,播深合格率为81.3%,秸秆粉碎长度合格率为96.6%,秸秆抛撒范围合格率为90.2%,秸秆抛撒不均匀度为11.9%,均优于标准要求,满足作业要求,试验过程全程无堵塞,点播机切茬粉碎抛撒装置可使秸秆全量还田同时保持机具良好通过性,实现免耕地无残茬播种并完成高质量秸秆粉碎抛撒盖种。本研究可为从秸秆粉碎抛撒角度解决堵塞问题、为免耕播种环境的相关机具研发提供参考。     

玉米免耕播种机主动式秸秆移位防堵装置的设计与试验

针对黄淮海麦玉轮作区小麦秸秆全量还田下苗床整备前存在多机具多次下田、生产成本高以及传统玉米免耕播种机在小麦秸秆全覆盖地作业时存在开沟壅堵、架种、晾种等问题,该文设计了一种基于"秸秆移位"防堵思路的主动式秸秆移位防堵装置。运用EDEM软件构建无支撑秸秆全覆盖土壤离散元模型,在秸秆-土壤-主动式防堵装置系统中进行秸秆移位虚拟仿真,设定了主动式秸秆移位防堵装置的刀轴驱动转速为500 r/min、回转半径为120 mm、刀盘幅宽为216 mm及刀齿入土深度为10 mm,利用仿真数据对秸秆扰动位移、清秸率进行分析,检验主动式秸秆移位防堵装置结构参数和运动参数设计的合理性。田间试验结果表明,安装主动式秸秆移位防堵装置的玉米免耕播种机的作业通过性稳定,改善种床环境,开沟壅堵次数为0次,秸秆清秸率为90.21%,相比仿真减少8.29个百分点。该研究可为小麦高留茬、秸秆全覆盖地的玉米免耕播种机的设计与推广提供参考。     

小麦免耕播种机性能指标的关联度分析与灰色聚类评估

免耕播种是保护性耕作技术最重要的作业环节之一。为了在华北旱作区推广保护性耕作技术,选择适宜免耕播种机作业的地表覆盖状况,对当地目前使用的2BMF-9型小麦免耕播种机在8种地表试验处理下进行田间播种试验,得出8种不同地表试验处理下各项性能指标、出苗率和冬前分蘖数。通过灰色关联度分析得出：小麦免耕播种机的播种均匀程度、覆土性能、机具通过性对出苗率和冬前分蘖数影响很大。运用灰色聚类的原理,对被评估的8种试验处理进行类型划分,结果表明：秸秆覆盖量为3?000～3?750?kg/hm2、留茬高度25?cm以下的地块可直接播种,若适当进行粉碎处理,则播种质量更好;秸秆覆盖量为4?500?kg/hm2左右的地块必须进行粉碎处理;秸秆覆盖量大于5?250?kg/hm2的地块,除进行粉碎处理外,还应在播种前进行地表处理（如浅旋、浅耙、浅耕）,降低秸秆覆盖率。研究为该地区小麦免耕播种地表处理提供了理论依据。     

非对称式大小圆盘开沟装置设计与试验

为解决东北一年一熟区玉米秸秆覆盖地免耕播种玉米存在的秸秆覆盖量大导致机具堵塞严重和双圆盘开沟器入土困难等问题,该文设计了一种非对称式大小圆盘开沟装置,该装置采用大、小圆盘一前一后非对称设置,大圆盘预先切割秸秆、残茬,小圆盘完成秸秆拨离并开出种沟,为玉米免耕播种提供清洁种床。无秸秆覆盖下的EDEM离散元仿真试验和田间试验,预先验证了开沟装置的作业性能。秸秆覆盖下的田间试验表明:该装置在秸秆覆盖条件下仍可实现较为稳定可靠的开沟效果,平均开沟深度为71.41 mm,平均开沟宽度为38.27 mm,满足玉米免耕播种作业要求;不同秸秆覆盖条件下,该装置作业流畅、种沟整洁,无明显堵塞和连续晾仔、断条现象,切茬、入土性能良好。该研究可为玉米少免耕播种开沟装置的改进及研发提供理论支持和技术基础。     

阿基米德螺线型破茬开沟和切拨防堵装置的设计与试验

针对东北保护性耕作区玉米垄作农业技术对研发免耕播种机的要求,该文以阿基米德螺线为基础,分析了缺口圆盘刀破茬性能和理想种床对破茬刀的技术要求,进行了阿基米德螺线型缺口圆盘破茬刀的结构优化以及最优参数的优选,研制了破茬开沟和切拨防堵装置。田间试验表明,破茬开沟装置能开出"V"形沟,2片螺线型缺口圆盘刀直径为350 mm、入土深度为40 mm时,播种开沟宽度为28 mm;切拨防堵装置单片圆盘破茬装置质量为113 kg、破茬深度为70~100 mm时,开沟宽度为40~50 mm,清垄部件清垄宽度为210 mm,均达到了农业技术要求。同时,确定提高破茬率切拨防堵装置的最佳工作参数:机器前进速度为2.22 m/s,配质量为113 kg,破茬圆盘刀入土深度为7.50 cm;得出各因素对破茬率影响的主次顺序为机器配质量机器前进速度入土深度。该研究为高留茬模式和高留茬碎杆覆盖模式的保护性耕作地区的免耕播种作业提供了参考。     

正反转组合式水稻宽苗带灭茬播种机设计与试验

针对稻麦两茬轮作区,小麦收获时间短、水稻插秧费时费力、直播整地要求高的问题,利用反转灭茬技术和主动防拥堵技术,同时借鉴小麦宽幅精播技术,设计了一种正反转组合式水稻宽苗带灭茬播种机,一次完成旋耕、灭茬、防堵、深施肥、宽苗带播种、覆土和镇压功能。在稻麦两熟区进行了试验,结果表明,反转旋耕装置能很好的灭茬,正转清草装置能有效防堵,在正反旋耕的配合作用下,种床土壤细碎,播种覆土均匀,播种深度和施肥深度变异系数分别为4.58%和2.40%,种肥垂直间距变异系数为4.72%;平均苗带宽度为138.4 mm,与理论设计宽度差异不显著;不同苗带宽度上种子分布有差异但不显著,符合设计要求;苗带宽度对水稻生长有影响,苗带两侧有效分蘖和成穗率显著高于苗带中间(P0.05);机具的通过性满足农艺要求。     

小麦免耕播种机种肥分施机构的改进与应用效果

中国华北平原小麦－玉米一年两熟地区，玉米收获后免耕播种冬小麦时由于秸秆覆盖量大，免耕播种机播种部分易产生壅堵，播深一致性差，影响播种质量，针对这一问题，研发了尖角开沟器与双圆盘组合式种肥垂直分施装置，分别在玉米秸秆直立地和粉碎地进行了田间播种试验，结果表明：该组合装置中双圆盘播种机构实现了单体仿形，播种深度变异系数分别为19.8％、21.3％，种肥间距合格率达80％，提高了播种质量，同时解决了排种机构易产生壅堵的问题，通过性良好。因此本装置为小麦免耕播种机提供了技术支持，对一年两熟地区小麦免耕播种技术的推广具有重要意义。     

玉米宽窄行深旋免耕精量播种机田间试验及效果

为了解决目前玉米播种机械播种质量不高,良好农艺措施与农机不配套等问题,研发了一种基于宽窄行条带深旋免耕技术的玉米精量播种机。该文对该机作业后的土壤质量、土壤含水率、玉米出苗、群体光照、根系生长和产量等性状进行了分析。结果表明:采用该机播种后,土壤耕层容重显著降低(P0.05),土壤蓄水保水能力提高,玉米的播种质量明显提高,群体整齐度增加,群体透光性明显改善,具有显著的增产作用。与普通播种机械相比,该机播种后的玉米出苗率平均提高6.2个百分点,玉米株高变异系数降低8.33%,玉米根系生长量增加15.79%,玉米生育后期的群体光能截获量明显增加,产量增加11.15%。实现了优良农艺措施与农机的有效结合。     

固定道小麦免少耕播种机设计与试验

为了减少农机作业对农田土壤的压实，改善作物生长环境，加强农机与农艺融合，该文结合固定道和保护性耕作技术要求，开发了固定道小麦免少耕播种机，设计了一种楔刀型开沟器与“Y”型、“L”型刀具相结合的防堵开沟装置，并确定了“Y”型、“L”型刀具等关键部件的参数，田间对比试验表明，所设计的固定道小麦免少耕播种机通过性能良好，各项指标满足免耕播种机设计要求。固定道模式下机具各项性能指标均略优于非固定道，种、肥深度合格率均达到84%以上，且一致性好，种肥间距加大5 mm，合格率达到85.2%，有效减少了烧种现象。固定道免少耕作业实施2年后，与非固定道作业模式相比，作业油耗降低22.01%，节油效果显著。因此，固定道免少耕播种技术能够提高播种质量，降低作业功耗。另外，随着中国土地流转政策地推进，研究成果将对土地规模化种植、高效化管理具有一定指导意义。