Y型甩刀式秸秆粉碎还田机关键部件的设计与性能试验

新疆是我国的棉花主产区,棉花秸秆是棉花收获后的作物残体。为避免秸秆焚烧造成环境污染,棉花收获后必须把秸秆及时粉碎还田,否则直接影响来年复耕播种。本文针对目前水平旋转式秸秆还田机秸秆粉碎长度不均匀、留茬高度过高的问题,研制了一种Y型甩刀式秸秆粉碎还田机。通过对整机的结构配置、Y型甩刀的加工工艺、排列形式、刀轴转速及动平衡校核等关键技术进行理论分析,确定了其最佳结构及排列形式。通过对影响机具作业性能的主要因素进行正交试验,得出了工作参数的较优组合。经田间测试,当机具前进速度为9 km/h,滚刀转速为2 400 r/min,刀片离地间隙为10 cm时,秸秆粉碎长度合格率为87.5%,留茬平均高度为9.5 cm,完全满足设计需求。该机型对促进棉花秸秆合理有效利用,以及我国可再生能源产业发展起到一定的作用。     

4KM-1800牵引式棉秸秆收获打捆机关键参数设计及试验研究

[目的]为了棉花秸秆能得到合理有效的利用,研制回收率高,一次作业就可以完成棉秸秆收获及打捆机具.[方法]研究借鉴目前所采用的牧草打捆机理,对机具关键工作部件的结构及参数设计进行理论分析计算,通过正交试验初步确定牵引式棉秸秆收获打捆机的结构及其关键部件的形状和尺寸参数.[结果]机具工作速度≥2 km/h,秸秆回收率≥95;,工作幅宽1400～1 800 mm;生产率8～10捆/h;作业可靠性≥90;.[结论]该种机型的研制有效解决了棉秆收获打捆的技术难题,直接提升棉秆资源利用水平,降低棉秸秆的回收成本,减少农田作业次数,能合理有效地将棉花秸秆开发利用成可再生能源,有利于棉秸秆打捆技术的推广.     

基于EDEM的圆盘弹齿组合式水田平地机圆盘转辊仿真与试验

[目的]水稻秸秆全量还田是一种新的农艺技术措施,传统的翻耕与旋耕机械因出现严重的秸秆缠绕,导致工作阻力剧增,作业质量变差甚至无法正常作业,因此对水田耕整地作业机械提出了新的要求.[方法]针对水稻秸秆全量还田新农艺技术特点,以机具作业速度、圆盘转辊转速、作业深度为试验因素,以工作阻力和工作部件缠草率为试验指标进行试验研究,通过EDEM离散元软件对工作阻力进行模拟仿真,并利用田间动态遥测仪进行田间试验.[结果]各因素对机具前进阻力影响显著性由大到小分别为机具作业速度、圆盘转辊作业深度、转辊转速.[结论]最优作业条件为机具作业速度2 km/h,圆盘转辊作业深度22 cm,转辊转速300 r/min,田间试验前进阻力结果与仿真试验结果的相对误差率为29.69％.     

基于EDEM的圆盘弹齿组合式水田平地机圆盘转辊仿真与试验

[目的]水稻秸秆全量还田是一种新的农艺技术措施,传统的翻耕与旋耕机械因出现严重的秸秆缠绕,导致工作阻力剧增,作业质量变差甚至无法正常作业,因此对水田耕整地作业机械提出了新的要求.[方法]针对水稻秸秆全量还田新农艺技术特点,以机具作业速度、圆盘转辊转速、作业深度为试验因素,以工作阻力和工作部件缠草率为试验指标进行试验研究,通过EDEM离散元软件对工作阻力进行模拟仿真,并利用田间动态遥测仪进行田间试验.[结果]各因素对机具前进阻力影响显著性由大到小分别为机具作业速度、圆盘转辊作业深度、转辊转速.[结论]最优作业条件为机具作业速度2 km/h,圆盘转辊作业深度22 cm,转辊转速300 r/min,田间试验前进阻力结果与仿真试验结果的相对误差率为29.69％.     

秸秆粉碎还田机的正确使用及操作要点

秸秆粉碎还田机的正确使用与保养,是延长机具使用寿命,避免机具和人身事故,保证粉碎质量,提高劳动生产率的必要措施。正确的安装调整、使用等技术应根据机型的不同进行。1秸秆粉碎还田机的工作原理各种秸秆粉碎还田机的工作原理基本相似,现以锤爪式秸秆粉碎还田机为例来说明其工作原理。该机     

基于均匀设计—偏最小二乘回归建模的秸秆型颗粒饲料部分加工参数研究

[目的]探讨秸秆型颗粒饲料的部分最优加工参数,为甘肃省河西地区加工生产秸秆型颗粒饲料提供参考.[方法]采用均匀设计方法设计两种类型的秸秆型颗粒饲料：（A）秸秆颗粒饲料和（B）秸秆精粗颗粒饲料,通过研究不同组别的秸秆型颗粒饲料加工过程中制粒水分、秸秆粉碎粒度、粘结剂添加比例、干燥冷却时间等因素对颗粒密度、成型率及水分等指标的影响,建立回归方程,并采用偏最小二乘回归分析法确定两种秸秆型颗粒饲料的最优加工参数.[结果]当制粒水分为16.63％、秸秆粉碎粒度为5.0 mm、粘结剂添加比例为0.58％、干燥冷却时间为15.74 min时,秸秆颗粒饲料3个成品指标的综合效果最佳;当制粒水分为12.00％、秸秆粉碎粒度为2.0 mm、粘结剂添加比例为1.92％、干燥冷却时间为25.00 min时,秸秆精粗颗粒饲料3个成品指标的综合效果最佳.[结论]在制粒机本身性能不变的条件下,饲料配方、粉碎粒度、调质及冷却干燥时间等因素对秸秆型颗粒饲料质量指标均有一定影响;利用均匀设计—偏最小二乘回归建模设计试验,可在取得较好代表性结果的同时减少试验工作量,提高试验效率.     

介绍两款秸秆粉碎还田机

一、4JGH-1.68型秸秆粉碎还田机 该机是在综合了国内外同类机具特点的基础上研制开发的新型农机具,具有设计合理、性能可靠、粉碎率高、抛撒均匀等特点,可与国内各厂家生产的大、中、小型拖拉机相配套悬挂作业,对田间直立或铺放的玉米、高粱、棉花、水稻、麦类秸秆等均有良好的粉碎性能.     

基于虚拟设计技术的秸秆粉碎还田机的开发研制

设计研究一种秸秆粉碎还田机,在理论分析的基础上,通过虚拟设计的方法利用UG设计分析软件对该机进行整体结构的参数化设计。在此基础上,利用UG运动及动力分析模块对刀具的强度及刀辊的动平衡进行校核与测试,并对该机刀辊进行模态分析,确定其临界角速度的大小。通过样机的田间试验可知,该机能较好地满足田间作业的技术要求,进而为秸秆粉碎还田机的设计及研究提供参考。     

秸秆粉碎还田、回收机刀辊工作参数的研究

为了研制一种无须借助风机既可完成秸秆粉碎还田又可完成秸秆回收的作业机,通过试验和理论分析,研究了秸秆粉碎还田、回收机核心部件刀辊的主要工作参数,分别对甩刀的排列、刀辊高度及转速进行了分析和探讨,为整机的设计提供了依据。     

长期施肥对灰漠土有机质和物理性质的影响

[目的]探讨长期不同施肥措施对灰漠土有机质及物理性质的影响,阐明土壤物理性状的演变特征,以期为干旱区土壤培肥提供参考.[方法]以22 a的长期定位施肥试验为基础,选择其中6个施肥处理的当季土壤样品,测试土壤有机质、容重、总孔隙度、饱和含水量、田间持水量、含水量指标,并将测试结果与基础土壤数据进行对比分析.[结果]与CK相比,施肥可提高土壤有机质和总孔隙度,长期配施有机肥和秸秆还可以降低土壤容重、提高土壤饱和含水量;长期单施化肥(氮磷钾、氮磷)容重升高,田间持水量有提高趋势.[结论]施肥能改善或维持灰漠土土壤的有机质及物理性质,施有机肥是最有效的手段;秸秆还田表层土壤孔隙大,土壤易干旱;单施化肥土壤表层容重增大、孔隙度减少.     

玉米秸秆茎叶分离装置的设计与试验

【目的】设计玉米秸秆茎叶分离机械,为农业废弃物玉米秸秆的资源化利用提供技术支持。【方法】基于压扁碾搓法原理,设计了一种由压辊机构、剥辊机构、清理机构等组成的茎叶分离装置,以实现对玉米秸秆的茎叶分离,并采用含水率为21.68%的玉米秸秆对分离装置参数进行了正交试验优选。【结果】影响秸秆茎叶分离率的主次因素依次是压辊间隙、剥辊速比和压辊转速。玉米秸秆茎叶分离的优选方案为：压辊间隙8 mm,剥辊速比1.6,压辊转速200 r/min。在此条件下,玉米秸秆的茎叶分离率可达到92.9%。【结论】该装置可用于玉米秸秆的茎叶分离,有效提高了分离效果。     

黑曲霉ZD利用棉花秸秆固体发酵产纤维素酶条件优化

【目的】以棉花秸秆作为发酵基质,优化黑曲霉(Aspergillus niger)ZD固体发酵产纤维素酶的发酵条件。【方法】以固体发酵条件(棉花秸秆和玉米粉的比例、发酵时间、接种率、含水量和pH值)为优化因素,通过单因素试验和Plackett-Burman试验,确定主要影响因素;再由最陡爬坡试验确定优化中心点,最后通过 Box-Behnken中心组合设计确定主要影响因素及其交互作用对固体发酵产酶的影响,并对其进行回归分析。【结果】由单因素试验和Plackett-Burman试验确定碳氮比,接种量和含水率为主要影响因素;最陡爬坡试验确定棉花秸秆与玉米粉的比例4∶1,接种量10%和含水率60%为中心点;Box-Behnken中心组合试验确定最佳发酵条件:棉花秸秆和玉米粉的比例为4.4∶1,接种量8.12%,含水率60%,发酵时间40 d,pH为4,此条件下羧甲基纤维素钠酶活最高,为310.885 U/mL;比未优化条件下的酶活207.496 U/mL提高了49.8%。【结论】确定黑曲霉ZD利用棉花秸秆固体发酵产纤维素酶的最优条件,为利用该菌制备棉花秸秆发酵饲料,降解棉花秸秆纤维素含量,提供了理论依据和工艺参数。     

不同秸秆源NDF对巴什拜羊生产性能、器官发育和血清生化指标的影响

【目的】研究以玉米秸秆和小麦秸秆为中性洗涤纤维来源的日粮,对巴什拜羊采食量、日增重、屠宰率、器官发育及血液生化指标的变化,分析不同秸秆源的NDF对巴什拜羊生产性能和血液生化指标的影响。【方法】采用单因素试验设计,选取体重为(21.76±4.86) kg的羔羊20只,随机分为2个组,分别为Ⅰ组(饲喂玉米秸秆为纤维源的日粮)、Ⅱ组(饲喂小麦秸秆为纤维源的日粮),预试期为10 d,正试期为60 d。【结果】试验Ⅰ组、Ⅱ组羊平均日增重和干物质采食量、料重比、屠宰率差异不显著(P＞0.05),两组间试验羊头、蹄、肾脏、胃重无显著差异(P＞0.05),试验Ⅰ组肝脏和肺重量显著高于试验Ⅱ组(P＜0.05)。试验Ⅰ、Ⅱ组血清球蛋白、葡萄糖、乳酸脱氢酶、谷草转氨酶活性和钙磷含量均无显著差异(P＞0.05);试验Ⅰ组血清白蛋白含量、白球比、甘油三酯显著高于Ⅱ组(P＜0.05)。【结论】两种秸秆来源NDF的日粮对巴什拜羊的生长性能、屠宰性能没有显著的影响,以玉米秸秆为NDF来源的日粮对肝脏和肺部器官机体抵抗力、免疫力影响较大,以小麦秸秆为NDF来源的日粮可能更利于脂肪的消化吸收。     

气吸式巴旦木壳仁风选装置试验与优化分析

【目的】研究采用气吸式原理研究设计气吸式巴旦木壳仁风选装置,并采用软件参数优化,为巴旦木壳仁风选装备研发与优化提供理论参考。【方法】运用有限元软件Fluent18.0,对风腔三维模型进行流体仿真,风腔内部形成局部湍流现象,调节风腔过渡口相对位置适当提高清选效率。运用数据分析软件Design Expert对风选试验数据分析和计算。研究各因素对损失率影响顺序为喂入量、振动频率和风机转速。【结果】最佳参数组合为:喂入量4 kg/min、风机转速2 300 r/min、振动频率53 Hz,清选率为95.68%,损失率为2.85%。【结论】各因素对清选率的贡献率从大到小排序依次是:喂入量、风机转速、振动频率。该装置在验证试验中清选率指标明显上升。     

水稻高秆翻埋快腐还田机研究

为适应东北高寒地区水稻秸秆的机械化还田作业,降低还田作业的牵引阻力、加快秸秆的腐解,设计了具有滑切减阻特性的还田弯刀组成的高秆翻埋装置和使秸秆均匀平铺同时施入秸秆腐解剂的秸秆梳理-腐解剂施入装置。采用旋转正交设计方法设计试验方案,考察机器前进速度、刀辊转速、还田深度三个因素对牵引阻力的影响,建立牵引阻力模型,得到牵引阻力最优的参数组合：机器前进速度为1.4 m/s,刀滚转速210 r/min,还田深度为10 cm。影响阻力的因素主次顺序为：刀辊转速>机器前进速度>还田深度。     

仿人工挑带式滴灌带回收机研制与虚拟样机仿真

【目的】研究农田滴灌带人工回收劳动强度大、卸载困难、易断带等,设计一种仿人工挑带动作的挑带式滴灌带回收机。【方法】回收机主要由卷带机构、导向机构、挑带机构以及机架等组成。卷带机构由多连杆机构组成,通过移动滑块可实现滴灌带的快速卸载;建立并求解导向机构和挑带机构数学模型;利用动力学仿真软件ADAMS建立滴灌带回收机的虚拟样机模型。【结果】获得导向机构参数:曲柄长155 mm,连杆长439 mm,偏心距长248 mm时,传动效果最佳;获得挑带机构参数:曲柄长141 mm,挑杆长366 mm时,满足挑带高度500 mm的要求;仿真分析发现:随着导向机构和挑带机构转速的增加,滴灌带内张力逐渐增加,最终确定导向机构的转速为0.8 r/s,挑带机构转速0.6 r/s。【结论】仿人工挑带式滴灌带回收机1 h作业面积约1 hm²,可以快速完成滴灌带的卷带、卸载。     

具有生防功效的玉米秸秆降解复合菌系的构建

【目的】构建具有生防功效的玉米秸秆降解复合菌系,以提高玉米秸秆的降解率,并有效防治植物病害。【方法】通过对可产芽孢的11株纤维素降解菌（X₁～X₁₁）、17株半纤维素降解菌（B₁～B₁₇）、19株木质素降解菌（M₁～M₁₉）及1株生防菌（L）间亲和性的测定,构建复合菌系。测定复合菌系对玉米秸秆的降解能力,筛选出最优的复合菌系;通过16S rDNA序列分析,对组成最优复合菌系的菌株进行鉴定。以小麦种子发芽指数（GI）为指标,利用模拟堆肥试验研究最优复合菌系对玉米秸秆腐熟进程的影响;通过田间试验,研究最优复合菌系对番茄生长、产量的影响,并探讨其对番茄灰霉病的防治效果。【结果】通过亲和性试验初步构建了Z1(LM₅X₄B₂)、Z2(LM₃X₇B₅)、Z3(LM₃X₁₀B₂)和Z4(LM₅X₁₀B₁₂)4个复合菌系,其中复合菌系Z1综合效果最好,其对玉米秸秆的降解率最高（45.9%）。喷施复合菌系Z1的发酵液可加快玉米秸秆腐熟进度,堆肥第25天时GI值超过85%,玉米秸秆完全腐熟,腐熟进程较喷施清水的对照提前了4 d。秸秆还田时喷施Z1发酵液,可促进番茄生长,提高番茄产量,并且对番茄灰霉病具有一定的防治效果（防治效果为27.92%）。经16S rDNA测序,鉴定组成复合菌系的L为类芽孢杆菌、X₄为枯草芽孢杆菌、M₅和B₂为解淀粉芽孢杆菌。【结论】构建的复合菌系Z1具有生防和降解秸秆的双重功效,且使用成本低、操作简单,具有潜在的应用价值。     

双指标优化黑曲霉液态发酵条件及降解棉秆效果

【目的】以羧甲基纤维素钠酶活(Carboxymethylcellulose sodium enzyme activity,CMCase)和滤纸酶活(Filter paper enzyme activity,FPAase)作为双指标,通过响应面法对黑曲霉(Aspergillus niger)ZD产纤维素酶的液体发酵条件进行优化,研究黑曲霉对棉花秸秆的降解效果。【方法】通过单因素试验确定主要影响因素,通过Plackett-Burman和Box-Behnken设计进行因素优化和交互作用的影响,测定棉秆中纤维素含量。【结果】单因素试验确定碳源为淀粉,氮源为蛋白胨,无机盐为K₂HPO₄,培养时间168 h,转速150 r/min,温度30℃,接种量7%;利用Plackett-Burman设计筛选出影响产酶的显著因素是淀粉质量浓度、蛋白胨质量浓度、转速和接种量;最后通过Box-behnken确定产酶的最佳发酵条件,淀粉质量浓度1.21 g/100 mL,蛋白胨质量浓度0.25 g/100 mL,K₂HPO₄质量浓度0.1 g/100 mL,培养时间168 h,转速170 r/min,温度30℃,接种量7.8%,比初始发酵条件提高了35.96%。【结论】利用黑曲霉通过液体发酵降解棉秆效果显著,可以有效降解棉秆中纤维素和半纤维素,用真菌实现棉秆饲草化极具前景。