基于双圆盘覆土的种肥分施装置设计与试验

【目的】针对免耕条件下玉米播种施肥时,采用自然回土方式存在的种肥间距不稳定、种子覆土量不足等问题,采用主动覆土方法,设计一种基于双圆盘覆土的种肥分施装置。【方法】设计基于双圆盘覆土的种肥分施装置,利用EDEM对该装置的作业性能进行离散元仿真,研究圆盘直径、圆盘入土深度、圆盘张角、排种管前后间距及圆盘后方开口间距对种肥间距和种子覆土厚度的影响,并在此基础上选取圆盘直径(150,175,200,225,250 mm)、排种管前后间距(60,80,100,120,140 mm)及圆盘后方开口间距(110,135,160, 185,210 mm)为试验因素,利用3因素5水平二次正交回归试验,分析各关键因素对种子覆土厚度的影响。与不加覆土圆盘的装置进行田间对比试验,对基于双圆盘覆土的种肥分施装置作业效果进行验证。【结果】利用Design-Expert软件得出了影响种子覆土厚度的主次因素:圆盘后方开口间距、排种管前后间距、圆盘直径;最优组合是圆盘直径201 mm,圆盘后方开口间距103 mm,排种管前后间距115 mm。田间试验表明,设计的装置种肥间距与种子覆土厚度与仿真优化结果的相对误差分别为7.63%和11.45%;设计的装置种肥间距和种子覆土厚度较不加覆土圆盘的装置分别增加了14.30%和19.30%,种肥间距与种子覆土厚度的变异系数分别为5.21%和7.26%。【结论】所设计的基于双圆盘覆土的种肥分施装置作业效果满足种肥分施要求,为后续种肥分施技术与装置的研发提供了依据。     

三七育苗播种机导种管设计与试验

【目的】为提高三七Panax notoginseng育苗机械化播种精确性,针对三七小行株距的特点,研究一种新型导种管。【方法】分别建立有、无导种管情况下种子运动的力学模型。在土槽上开展了以投种高度、播种机前进速度、投种角度为试验因素,以理论播种点与实际播种点距离偏差的标准差和弹跳率为试验指标的三因素五水平二次回归正交旋转组合试验;借助Design-Expert 10.0.3软件建立了试验因素与指标间的回归方程及多目标优化数学模型,获取最佳投种参数组合;在最优参数组合下,使用高速摄像技术获取种子运动轨迹,结合运用图像处理技术和曲线拟合法进行种子运动轨迹曲线方程研究;借助EDEM软件进行导种管截面尺寸仿真分析,确定截面尺寸;用3D打印技术试制导种管并开展播种验证试验。【结果】在有、无导种管情况下,影响种子离开排种器后运动的共同因素为排种器的周围速度、投种高度和投种角度。通过正交旋转组合试验得出最优投种参数组合为投种高度20 cm、播种机前进速度7.8 m/min、投种角度42°。在未安装导种管条件下,理论播种点与实际播种点距离偏差的标准差、弹跳率分别为51.66 mm和72.31%。研制的...     

基于离散元的插装式大豆排种器改进设计及试验

2BZXJ系列插装式精量播种机配备的排种器在大豆的小区育种过程中,由于护种板结构较长导致出现严重的存种、混种现象,且排种初期存在一定的机具空行程;同时由于排种方向与播种机前进方向一致,导致种粒落地滚动弹跳落点位移较大,株距合格率低。针对上述问题,本研究设计一种改进型育种专用排种器,去掉护种板,增设清种刀以及导种凹槽用以解决存种、混种以及机具空行程的问题。通过建立投种位置的理想数学模型,同时结合排种盘实际结构,确定最佳排种位置以解决种粒落地滚动弹跳位移过大、株距合格率低的问题。利用离散元仿真软件EDEM进行仿真对比试验,模拟排种过程得出种子各阶段运动规律。仿真结果表明:改进型育种排种器投种更早、种粒落地平均位移减小至原平均位移的46%,位移均方差减小至1.95mm,平均位移波动更小,株距更稳定。田间试验结果显示,改进型育种排种盘内无残留种子,播种带提前;当播种机具作业速度为0.7m/s、排种器转速24r/min、株距为7cm时,粒距合格指数整体提高6.80%、重播指数减少3.40%、漏播指数减少3.41%,试验结果验证仿真结果的正确性。     

精密播种机覆土器研究现状分析

覆土器是精密播种机主要工部件之一,直接影响种子触土后在种床内的位置和覆土厚度,进而影响播种均匀性和播种深度。同时,覆土过程中覆土器的类型与结构参数还直接影响土流运动状态,决定是否能实现湿土覆种而影响着播后种子发芽率及出苗时间,最终影响作物产量。本文综述了国内外基于精密播种技术的覆土器研究应用现状和存在的主要问题,为优化覆土器结构参数和运动参数,进一步改进和提高精密播种机覆土器覆土质量提供理论参考。     

燃气驱动弹跳器

基于弹跳原理设计并制造了小型燃气驱动弹跳器.根据燃烧热动力学分析,通过迭代计算得到燃烧室内点燃后的气体压力与缸体位移之间的关系曲线,由此计算出高压气体作用在缸体上的功,最后得到弹跳机构的初始弹跳速度.同时,开发了无线控制系统,实现弹跳器的无线遥控.实验结果与理论计算结果相吻合,弹跳机构可以达到高度2.2 m、距离3.5 m的弹跳性能,是其自身尺寸的14倍以上.     

草地切根施肥补播开沟装置的设计与试验

为克服草地土壤坚实度高、残茬根系量大带来的开沟问题,在草地切根改良的基础上实现施肥补播,采用破土刀齿破茬-种沟双圆盘开沟器开沟覆土-肥沟双圆盘开沟器压土成沟并覆盖种沟的工艺构建种床与肥床,设计分层交错式覆土开沟装置,建立种沟与肥沟双圆盘开沟器需满足的参数关系。基于土壤扰动造成土壤坚实度下降理论,通过对比试验,确定种沟开沟器距切根沟缝的距离对土壤坚实度的影响,得到将种沟开沟器布置在距离切根沟20mm处,可使开沟器入土处的土壤坚实度下降62%。将分层交错式覆土开沟装置应用于9QFB-2.4型破土切根施肥补播复式作业机,田间试验结果表明:该装置能够实现稳定开沟,形成深47.3mm、宽29.1mm的肥床与深44.7mm、宽19.5mm的种床,施肥和播种深度合格率分别达到80%和83%,且对土壤的扰动程度小于14%,有利于草场植被的保护。     

三七育苗播种覆土镇压装置的研究设计与试验

【目的】为提高三七育苗品质,针对槽式三七育苗播种行株距小、播深浅的特殊农艺要求,设计一种集覆土、镇压功能为一体的密集型种沟覆土镇压装置。【方法】在田间试验确定三七出苗率高、种苗品级最佳的基质紧实度范围的基础上,对镇压辊与土壤接触进行动力学分析,确定覆土镇压装置相关参数;借助离散元法对覆土镇压过程进行仿真分析;以开沟深度、播种机前进速度为试验因素,以覆土厚度及一致性为试验指标进行土槽试验,验证覆土镇压装置相关结构参数是否满足要求。【结果】由田间试验得到基质紧实度范围为200～400 kPa。覆土镇压装置结构参数为:镇压轮直径150 mm、弹簧最大刚度140.5 N/mm。由仿真分析得到覆土厚度为9.77～11.40 mm,粒距偏移量为0.07～6.23 mm,行距偏移量为0.03～1.43 mm。土槽试验结果表明,最优工作参数为:开沟深度为25 mm、播种机前进速度为0.16 m/s,此时覆土厚度均值为11 mm、覆土厚度一致性为85.15%,覆土镇压后基质紧实度为300～360 kPa。【结论】由仿真分析和土槽试验可知,覆土镇压装置设计满足三七育苗播种时基质紧实度和覆土厚度的农艺要求,...     

秸秆深埋还田机覆土装置的参数优化与试验

秸秆深埋还田机在田间作业过程中,覆土镇压的效果是检验机具覆土装置设计合理性的关键。由于东北地区棕壤土玉米种植过程中,连年的化肥施用与拖拉机等机组的田间作业,导致土壤犁底层上移、理化性质变差,影响农作物产量,秸秆的焚烧又会造成严重的污染,因此寻求合理的秸秆利用方式变得十分必要。为了改善机组在工作过程中阻力过大、覆土镇压效果差等问题。设计一种螺旋式覆土装置,探究其在机具覆土作业过程中的优缺点。结合覆土原理,通过对覆土装置运动过程中土壤颗粒的运动过程进行分析,通过理论计算和优化设计,确定了螺旋叶片的主要参数:螺旋轴直径为50mm,长度为1100mm,覆土宽度为1200mm,两螺旋叶片间距为500mm,螺距为250mm,最大螺旋升角为16°,螺旋线的圈数为2圈,两螺旋叶片对称布置。为确定机具的最佳工作参数,进行三因素五水平二次回归正交组合试验,试验选取机具的前进速度、覆土器转速、开沟深度为试验因素,覆土合格率为试验指标。通过对田间试验的数据分析,改进后机组的最佳工作性能参数组合为:机具前进速度2km·h-1、覆土器转速290r·min-1、开沟深度25cm。田间试验表明:覆土合格率为97.1%,满足秸秆深埋还田的技术要求和地方标准,可以为秸秆深埋还田机覆土装置的设计与优化提供理论参考。     

自扰动内充种式大豆精量排种器的设计与试验

为提高大豆种子在排种器的活跃度和充种性能，改善大豆播种过程中机械式排种器的工作性能，设计一种自扰动内充种式大豆精量排种器。阐述排种器的结构和工作原理，依据大豆种子的外形特征及主要物理参数，对单粒种子在型孔内的3种主要不同姿态进行分析，确定了排种盘直径为140 mm、宽度为23 mm,型孔长度为7～11 mm、宽度和深度均为8 mm;根据工作原理与结构，分析排种器在充种、清种过程中种子受到扰种片的主要作用以及对排种性能的影响，并与传统结构形式的排种盘进行对比分析。为确定排种器的最佳结构参数与转速，运用EDEM仿真软件，以排种器转速、型孔长度和扰种片长度为研究对象、以排种合格率为试验指标进行正交试验。试验结果表明，影响排种质量的因素大小依次为排种器转速、型孔长度、扰种片长度；排种器最佳结构与工作参数为转速33.8 r/min,型孔长度7.3 mm,扰种片长度7.7 mm,排种合格率为95.3%。台架试验结果表明，最优参数组合下排种合格率为94.8%,与预测值基本一致，相对误差较小仅为0.5百分点，能够满足大豆单粒播种农艺需求。     

气吸式密植精量排种器的设计与试验

为提高排种器在小株距密植条件下的播种单粒性和均匀性，根据大豆-玉米带状复合种植模式的农艺要求，设计一种具有双重清种作用的小株距密植气吸式精量排种器。通过分析排种器工作原理及确定关键部件结构参数，以合格指数、重播指数和漏播指数为评价指标，以排种盘型孔数、外清种距离和内清种距离为试验因素进行三因素五水平正交试验，确定试验因素的主次顺序及最优水平；通过中心组合试验对试验因素及水平进行优化和验证。结果显示：排种盘型孔数和内外清种距离对排种性能均影响显著；玉米排种最优工作参数组合为型孔数35个、外清种距离6.2 mm、内清种距离1.6 mm；大豆排种最优工作参数组合为型孔数62个、外清种距离4.1 mm、内清种距离1.6 mm。对该参数组合下的排种性能进行试验验证，结果显示：玉米排种合格指数为95.40%，重播指数为1.50%，漏播指数为3.10%；大豆排种合格指数为97.78%，重播指数为0.32%，漏播指数为1.90%，与优化预测结果相吻合，且各项指标均满足播种需求。     

果园秸秆覆盖机抛土轮设计与试验

为实现果园秸秆覆盖机同步覆土功能,解决果园秸秆覆盖存在的火患隐患和秸秆因风雨集堆的问题,提出一种对抛式覆土方案,对对抛式覆土装置的核心部件抛土轮进行结构设计并确定抛土轮直径、叶片数、作业转速等关键参数,采用EDEM仿真软件,分析抛土轮入土深度、转速、抛土角对覆土效果的影响规律;在自行研制的试验台架上对单个抛土轮进行抛土覆土试验。试验结果表明:抛土轮覆土宽度为152.3～251.3cm,覆土厚度10.4～18.3mm,覆土厚度标准差1.4～4.1mm,漏盖率为0,符合果园秸秆层薄土盖压作业要求;分别建立了抛土角、入土深度、转速与覆土厚度和覆土宽度的模型,其决定系数分别为0.943 6和0.932 2,覆土厚度与覆土宽度模型拟合良好。     

铲式玉米精密播种机仿真及虚拟设计研究

为了克服传统播种机在地表覆盖和免耕条件下开沟播种中存在的问题，将铲式成穴器与倾斜圆盘勺式玉米精密排种器组合设计成铲式玉米精密播种机。在对铲式成穴机构成穴机理进行理论分析的基础上，实验研究了成穴器参数对成穴质量的影响，建立了穴孔长度、穴孔宽度和穴距与成穴器参数间关系的回归方程，并通过计算机仿真技术模拟分析了打穴铲的运动规律，为成穴器的设计提供了依据。通过实验研究建立了排种器排种质量与参数间关系的数学模型，并对参数进行了优化。利用Pro／E建模和装配，对铲式播种机进行了虚拟设计，并采用ADAMS对其工作过程进行了动态仿真。进而采用神经网络优化技术，确定了播种不同玉米种子时播种机的优化参数，为铲式玉米精密播种机的设计提供了系统的理论和方法。     

拼花实木复合地板激光切割制备工艺研究

为确定激光切割拼花实木复合地板的优化工艺参数,采用正交试验法,以树种、焦距、切割速度、光强和切割角度为因素设计试验方案,以缝宽、缝深、烧蚀程度为评价指标,采用体视显微镜检测试验结果。结果表明:激光切割对缝宽影响的因素主次为焦距>切割角度>切割速度>树种>光强,最优工艺是A4B4C5D1E1,焦距对缝宽影响显著;对烧蚀程度影响的因素主次为焦距>切割速度>切割角度>树种>光强,最优工艺是A1B1C2D5E4,焦距对烧蚀程度影响显著;对缝深影响的因素主次为切割速度>树种>焦距>光强>切割角度,最优工艺是A5B4C1D5E5,由于各种因素有交互作用,造成没有对缝深影响显著的因素。柞木表板激光切割参数为焦距6.0mm、切割速度30mm/s、光强75~80cd,水曲柳表板的激光切割参数为焦距6.0~7.5mm、切割速度30~40mm/s、光强40~60cd。采用合理的切割参数可以获得较好的切割质量,减少甚至无需遮盖烧蚀程度、处理拼装离缝等后续的加工工艺,即满足地板拼花的需要。      

小麦隔畦灌溉种植的节水效应研究

研究了壤质潮土条件下隔畦灌溉种植小麦的节水效应。结果表明:0-60 cm土层含水量20％情况下,60mm灌水量的明显侧渗距离可达50-70 cm;相邻旱畦的土壤水分含量随与灌溉畦距离的增加而降低;侧渗畦的小麦产量也随与灌溉畦距离的加大而降低;生产上较适宜的侧渗畦宽为100-140 cm。140 cm畦宽隔畦灌溉的水分生产效率,比不灌水高 18．1％、比灌1水高22％、比灌2水高21．3％。     

便携式割灌机U型手柄的人机工程学优化研究

该文通过模拟实验,研究了便携式割灌机Ｕ型手柄人机几何界面参数对操作者主观施力的影响。人机几何界面参数包括:U型手柄宽度,操作者至左右握持点连线的垂直距离,握持点距操作者站台的高度3个参数。结果表明,手柄宽度、握持点距身体的前后距离以及握持点距站台的高度对水平横向操作力的影响都很显著。手柄宽度与身高具有很好的线性关系,相关系数为0.975。研究结果为U型手柄割灌机以及相关类型的机械设计提供了人机工程学设计依据。      

覆盖方式对涌泉根灌枣树土壤水热效应及产量的影响

为了探明不同覆盖方式对涌泉根灌条件下黄土高原地区山地枣树的土壤水热效应、枣树产量及水分利用效率的影响,在陕北米脂试验站进行了非充分灌溉试验。结果表明,各覆盖处理对日平均地温的影响为：地膜覆盖>秸秆覆盖>对照（CK）。秸秆覆盖升温降温的变化速率最为缓慢,对土壤温度的调节能力最好。涌泉根灌灌水后各处理土壤平均含水量大小排序为秸秆覆盖（12.06%）>地膜覆盖（11.27%）>CK（10.36%）,秸秆覆盖条件下的土壤含水量变化更加稳定,保水性能优于地膜覆盖和CK。在枣树全生育期内,CK的耗水量最高,达到761.94 mm,秸秆覆盖耗水量最低,为670.24 mm。秸秆覆盖和地膜覆盖枣树耗水强度较CK分别降低0.73 mm/d和0.65 mm/d,水分利用效率较CK分别提高31.7%和18.78%;产量分别较CK提高15.8%和5.88%,三种处理间产量均存在显著性差异。秸秆覆盖枣树保水性能最佳,且能更大地提高枣树产量,是本试验条件下的最佳覆盖方式。为陕北地区山地枣树树盘覆盖模式及涌泉根灌条件下,高效节水的枣树覆盖技术的推广提供理论依据和技术支撑。     

保护性耕作的不同因素对降雨入渗的影响

通过 2次人工模拟降雨试验 ,研究了机械化保护性耕作以及秸秆覆盖、表土耕作及机具压实 3因素对降雨入渗的影响。结果表明保护性耕作有延缓径流 ,增加降雨入渗的作用 ;秸秆覆盖和机具压实是影响降雨入渗的主要因素 ,表土耕作的影响相对较小。在土壤干燥 ,降雨强度为 72 mm.h-1的条件下 ,保护性耕作处理与传统翻耕处理比较 ,其地表产生径流的时间延迟 12～ 16 min,且稳定入渗率提高 1.5～ 1.6倍 ;分析各因素的影响可知 ,秸秆覆盖使径流延迟 8min产生 ,稳定入渗率提高 1.1倍 ;机具压实使径流早 7min产生 ,稳定入渗率降低 4 7.5。进一步研究压实程度和覆盖率对降雨入渗的影响 ,结果表明 :秸秆覆盖率越高 ,径流开始的时间和土壤含水量达到饱和的时间越晚 ,且稳定入渗率越高。在所试的秸秆覆盖率范围 (0～ 70 )内 ,同等降雨条件下 ,随着秸秆覆盖率的增大 ,径流量近似按二次曲线减少。随着土壤含水量的增大 ,秸秆覆盖对降雨入渗的作用减弱而压实的影响增强 ,压实可使表层土壤的体积质量增大 ,土壤入渗性能降低。在土壤含水量较高 ,降雨强度为 82 .5 mm.h-1条件下 ,压实使径流产生时间比无压实的早 13min,使稳定入渗率降低86 .8。机器质量越大 ,压实影响的深度越大。试验表明 ,小拖拉机和中型拖拉机都使     

花生覆膜穴播机成穴机构研究

针对我国花生覆膜穴播机大都采用先播种后铺膜的传统作业方式,对土壤扰动大,不利于土壤保墒问题,设计了一种适合先铺膜后播种的小型花生穴播机的回转式成穴机构。对该机构的运动过程进行分析得到了成穴机构的穴宽、穴距和成穴深度的表达式;采用计算机模拟方法分析曲柄半径、机器前进速度和曲柄转速对成穴机构工作性能的影响,优化后的设计参数为:传动比6.5,曲柄半径4.5 cm,播种机前进速度0.25 m/s(λ=1.95),此时成穴深度约4.5 cm,穴宽约3 cm,穴距约14.42 cm,满足花生穴播的农艺要求。与目前广泛使用的轮式鸭嘴成穴器相比,其结构简单、膜孔小。     

农家肥抛撒机抛撒性能分析与试验

为研究究牵引式农家肥抛撒机性能,以自行研制新型抛撒机为对象,通过分析抛撒机工作原理和结构,建立农家肥抛撒过程运动方程。选取抛撒转速、行走速度和刮板间距为试验因素,以均匀度变异系数为试验指标作单因素和正交试验及响应曲面。结果表明,抛撒转速和行走速度对均匀度变异系数和撒肥幅宽影响较大,刮板间距在合理范围内对均匀度变异系数影响不显著,刮板间距合理范围为150~300 mm;当抛撒转速为365 r·min-1,行走速度为4.6 km·h-1,刮板间距为150 mm时,均匀度变异系数为22.6%,撒肥幅宽为2.26 m,此时撒肥幅宽满足设计要求且变异系数最小,研究结果可为农家肥抛撒机性能完善提供参考。