玉米起垄施肥覆膜及膜际播种联合作业机的设计与试验

【目的】针对旱作玉米膜上打孔种植出苗期间膜孔覆土板结及膜孔错位造成的缺苗问题，结合玉米垄面覆膜、膜际浅沟种植新技术，设计了玉米起垄施肥覆膜及膜际播种联合作业机。【方法】通过对样机关键部件的设计与分析，确定了双圆盘起垄装置、轮辐式碎土整形装置、窝眼轮式穴播装置的结构及工作参数，解析了核心部件的作业机理。【结果】设计的玉米播种机可以实现开沟起垄、垄底施肥、垄面镇压、垄上铺膜及膜侧浅沟穴播一体化作业，穴距合格率为89.5%、播深合格率为76.3%、穴粒数合格率为95.4%、膜边覆土宽度合格率为91.5%、膜边覆土厚度合格率为92.4%、种子破损率为0.6%、排肥量一致性变异系数为8.9%、总排肥量稳定性变异系数为5.6%，垄高、垄宽及坚实度不合格率分别为6%、9%及19%。【结论】该机具作业性能良好，各项性能指标均优于相关农艺要求和技术标准。     

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,...     

微耕机配套的玉米免耕播种机防堵开沟部件设计与试验

【目的】为解决我国西南地区土壤黏重,田块面积相对较小,现有免耕播种机作业时机具通过性差,播种质量难以保证等问题,设计一种微耕机配套的圆盘刀式玉米免耕播种机。【方法】应用圆盘刀与限深轮行走装置具备的破茬开沟、限深防滑功能,研究对比播种机平面、波纹与缺口圆盘刀作业时对破茬、牵引阻力和油耗等的影响;通过LS-DYNA对3种类型圆盘刀切割土壤过程进行仿真模拟,并实现关键参数的设计。【结果】田间试验结果表明,配置平面圆盘刀的免耕播种机土壤扰动量、油耗较波纹圆盘刀分别低4.03%和14.64%;较缺口圆盘刀分别低1.15%和7.51%;牵引阻力在0.54 m·s~(–1)时最低,为1.20 k N;使用3种类型圆盘刀的种肥深度合格率达85%以上,粒距合格指数为90.3%。【结论】本研究可为西南地区圆盘刀破茬的免耕播种机设计提供依据。     

基于均匀设计的种子弹跳滚动位移的试验研究

采用均匀设计方法,对双圆盘开沟器和八字式覆土器作用下种子触土后的弹跳滚动位移进行了试验研究,考察了覆土器参数(覆土距离、覆土板偏置距离和后开口宽度)与种子弹跳滚动位移的关系,建立了覆土器参数、机器速度与玉米、大豆种子弹跳滚动位移之间的回归方程,在机速一定条件下(V=6 km/h),得到了覆土器最优参数:覆土距离305 mm,覆土偏距26 mm,后开口宽63 mm。试验结果对控制株距、提高播种精度具有指导意义。     

覆土厚度对直播早稻全苗的影响

【目的】针对南方稻区水稻直播稻种裸露在泥面影响直播全苗和群体生长的问题。【方法】以常规稻中嘉早17和杂交稻陵两优722为试验对象,通过大田试验研究了不同覆土厚度(0,5,10,15,20 mm)对直播早稻出苗率、出苗响应速率和秧苗素质的影响规律。【结果】相较于不覆土处理,覆土厚度5 mm和10 mm处理直播早稻的平均出苗率分别提高18.82%和5.64%,覆土厚度15 mm和20 mm处理下出苗率则降低1.30%和10.19%;水稻直播同步覆土处理影响出苗响应速率,且随着覆土厚度增加出苗响应速率峰值产生滞后,覆土厚度5～15 mm滞后0～4 d,但覆土处理抵抗低温的能力更强;较于不覆土处理,覆土厚度5 mm对直播水稻秧苗株高、叶龄、茎叶根干物质积累的影响不显著,但秧苗株高和茎叶根干物质积累均高于不覆土处理,适宜的覆土厚度具有促进直播水稻秧苗素质提升的趋势。【结论】综合考虑出苗率、出苗响应速率和秧苗素质,水稻直播同步最佳覆土厚度以5 mm为宜,不超过10 mm。研究结果可为南方稻区水稻机械直播同步覆土技术与装置研究提供理论和试验依据。     

组合式下位分层施肥播种开沟器的研制

【目的】研制在播种的同时能将肥料分成种肥、基肥且深施播的新型播种机。【方法】在深入分析深施播机具研制存在困难及可行性的基础上,研制开发了组合式下位分层施肥播种开沟器,并将其安装在2BF-10型免耕分层施肥播种机上,对其实用性进行了检验。【结果】该开沟器具有开沟、排肥、分肥、排种逐次进行的特点,利用行进中开沟器的回土作用实现种子、种肥、基肥三者分层定量一次性深施播。该开沟器可将种子、种肥和基肥分别施于距地表5.3,11.5和17.6 cm处,达到既不烧苗,又可满足作物不同生育期对养分需要的农艺要求。【结论】研制开发的组合式下位分层施肥播种开沟器实现了种子、种肥、基肥分层施播,并能满足农艺要求。     

保护性耕作关键机具选型及要求

1免耕播种机 1．1在选型时应注意是否分层施肥施播种机及施肥方式；开沟器是否种肥分施复合型；行距是否可调；种肥播量的调整范围及调整方式；注意开沟器的型式；注意每种型式下开沟器的防堵塞功能及布苗装置；种肥排种器的驱动装置；牢靠性及工作副宽等事项。     

预切种式甘蔗种植机的设计与试验

【目的】研制一种预切种式甘蔗种植一体机,以便连续完成开沟、施肥、排放种苗、覆土、盖膜等一次性作业。【方法】利用有限元分析软件ANSYS对甘蔗种植机的机架进行模态分析,通过田间试验获取3种开沟犁的犁沟土壤扰动指数;设计液压传动系统、播种机构、开沟覆土装置、施肥机构和覆膜机构,并通过田间试验获得甘蔗种植机的种植深度合格率、覆土厚度合格率、种植密度、伤芽率、漏株率、施肥量稳定性变异系数、地膜破损率等。【结果】模拟结果表明当激励频率为134.47～514.35 Hz时,机架容易发生共振,且最大位移可达19.67 mm。田间试验表明凸线型开沟犁的土壤扰动指数为17.05,最大沟深可达19.13 cm,符合甘蔗种植沟深的标准。甘蔗种植深度合格率为83%,覆土厚度合格率为91%,种植密度为135 331 hm~(-2),伤芽率为4.7%,漏株率为4.5%,施肥量稳定性变异系数为6.1%,地膜破损率为51%,均符合甘蔗种植机的设计标准。【结论】该小型预切种式甘蔗种植一体机符合设计要求,能够显著提高甘蔗种植的效率。     

气吸式落地红枣捡拾机的设计

【目的】针对红枣捡拾机械损伤红枣严重及含杂率较高等主要问题,本文设计了一种气吸式落地红枣捡拾机.【方法】首先论述该机器的基本结构与工作原理,并对该机器的3个工作过程进行了运动分析,然后对关键零部件进行设计剖析,得到零部件的重要关键参数,最终对该机器进行试验,验证整机的工作性能.【结果】根据对该机的设计分析及试验验证,得到了风机的型号为4-79No4A,额定工作转速为2 900 r/min;确定了分选装置中2个圆盘的间隔为12 mm,厚度为2 mm;得到了筛条中的棒条间距为15 mm,直径为7 mm,最后对该机进行试验验证得:该机的伤枣率为0.93%,含杂率为3.56%.【结论】该机有效的降低了红枣伤枣率和提高了机器除杂性能,可为研制气吸式落地红枣捡拾机提供理论参考.     

基于遗传算法的螺旋双轮排肥器优化设计与试验

【目的】对传统单螺旋排肥器排肥口物料流量随时间波动变化造成排肥均匀性低的问题进行改进。【方法】通过离散元法仿真分析单螺旋排肥器的排肥过程，针对单螺旋排肥器排肥均匀性低的问题设计一种螺旋双轮排肥器；通过理论分析确定该螺旋双轮排肥器理论排肥量，并建立以中心距、螺距、叶片高度、叶片厚度、螺旋叶片内径为设计变量，有效储肥体积为目标函数的数学模型，利用遗传算法对排肥器进行结构优化，并以史丹利复合肥颗粒为肥料对螺旋双轮排肥器进行台架试验验证。【结果】优化后结构参数分别为中心距49.8 mm,螺距32.5 mm,叶片高度15.2 mm,叶片厚度2.3 mm,螺旋叶片内径13.6 mm。对优化后的排肥器进行台架对比试验，在不同转速下螺旋双轮排肥器较单螺旋排肥器排肥均匀性波动系数平均减少26.62%,实际排肥量平均提升75.41%,并得到螺旋双轮排肥器转速与排肥量的线性函数方程。【结论】螺旋双轮排肥器解决了单螺旋排肥器的现存排肥流量波动问题，优化后的排肥器排肥均匀性更好，排肥量更大，且可实现转速变化控制精量施肥。     

气力式水平圆盘马铃薯排种器的设计

【目的】针对马铃薯种薯外形尺寸差异性较大、种薯的种皮种芽易受损伤而感染病毒的问题。设计了一种气力式水平圆盘马铃薯排种器.【方法】该排种器利用间歇输种与气力排种相结合的方式来提高排种性能,降低伤种率.【结果】阐述了排种器的工作原理,并确定了排种器的主要结构和性能参数,同时分析了排种盘、间歇式输种装置及拖拉机三者的速度关系.【结论】该排种器能有效解地决马铃薯播种机具因碰撞和挤压造成的机械损伤问题,也为大粒径种子的播种提供了一个新方法.     

水稻气力式排种器清种装置设计与试验

【目的】为了改善水稻气力式排种器工作时稻种的重吸附现象,设计了一种垂直于排种盘平面的清种装置。【方法】对水稻气力式排种器工作时稻种的受力与清种装置的工作原理进行了分析,建立了吸种过程中的受力模型。采用超级杂交稻‘五丰优615’为试验对象,在有、无清种装置的条件下进行了排种器的精度试验。在吸室负压为4.0 kPa的条件下,进行了清种块厚度和排种盘转速的两因素试验分析。【结果】采用清种装置后,1～3粒/穴的占比由62.02%提升至90.00%左右,≥4粒/穴的占比由37.98%降至5.00%,改进效果较为明显。当清种块厚度为3.5 mm、排种盘转速为15、20和25 r/min时,1、2和3粒/穴的占比分别为95.18%、95.16%和95.23%,空穴率分别为2.07%、2.76%和4.56%,满足超级杂交稻的田间播种需求。【结论】当吸室负压一定时,降低排种盘转速可以提高清种装置的清种效果,提高排种器的播种精度。本文针对水稻气力式排种器的结构,设计了一种清种装置,有效地清除了排种器重吸附的稻种,为提高水稻气力式排种器的精度提供了依据。     

三七种子的大小对窝眼轮排种器充种性能的影响

【目的】探究窝眼轮排种器型孔尺寸与分级后三七Panax notoginseng种子的适配性对充种性能的影响规律,确定各级三七种子与适配型孔尺寸之间的关系。【方法】将三七种子分为4级,设计了4种不同型孔尺寸的窝眼轮排种器,利用离散元软件EDEM模拟各级种子在不同型孔尺寸排种器中的充种过程,分析各级种子在不同型孔尺寸排种器中的充种性能,得到各级种子适配排种器型孔尺寸,并进行了试验验证。【结果】各级三七种子均有适配型孔排种器,5.0～5.5和6.5～7.0 mm分级段的种子适配排种器型孔尺寸为7.5和8.5 mm;5.5～6.0和6.0～6.5 mm分级段的种子适配排种器型孔尺寸为8.0 mm。各分级段的种子在其适配排种器中充种时,合格指数均大于95.83%,漏播指数均低于2.00%,重播指数均低于2.17%。确定了种子长轴(l)与孔径(L)之间以及高轴(h)与孔深(H)之间的线性关系方程分别为L=0.58l+4.28和H=0.75h+3.96。【结论】排种器充种性能满足了三七播种的农艺要求,为窝眼轮排种器型孔尺寸的设计提供了理论依据。     

玉米全膜双垄沟直插式液态施肥机的设计及仿真

【目的】为解决我国西北地区旱地全膜双垄沟播玉米在大喇叭口和抽雄时期传统追肥存在劳动强度大、不易吸收等问题,设计了一种直插式液态施肥机.【方法】采用凸轮-曲柄连杆机构组合式设计,利用反转法根据顶杆的运动规律设计了凸轮的轮廓曲线.借助ADAMS软件对施肥针运动进行模拟,得到施肥针速度-时间关系曲线和运动轨迹.【结果】机具行驶速度为0.53 m/s时,喷肥针入土和出土时水平分速度为0.53 m/s,施肥间距为300mm,最大施肥深度为115mm,施肥轨迹符合实际工况.【结论】该施肥机可实现直插施肥,满足全膜双垄沟播玉米施(追)肥作业的农艺技术要求.     

集排滚筒式排种器气力送种系统的设计与试验

【目的】针对新疆棉花集排式排种器能耗大、投种株距均匀性差等问题,提出机械式精量取种和气力送种相结合的方案,设计了一种集排滚筒式排种器气力送种系统.【方法】确定了气力送种系统主要部件的结构与参数,建立了投种过程的动力学模型.以进气口角度、工作正压力、输种管弯曲角度、输种管直径为影响因子,株距变异系数为评价指标,采用四因素三水平正交组合试验方法,分析各影响因子对株距均匀性的影响规律.【结果】影响株距均匀性的主次顺序为进气口角度、工作正压力、输种管弯曲角度、输种管直径.最优参数组合为进气角度45°,工作正压力1.6 kPa,输种管直径20 mm,输种管弯曲角度140°,其株距变异系数达到最低为16.58.【结论】经试验验证,满足棉花精量投种的种植要求.     

稻麦联合收割开沟填草一体机的改进与设计

【目的】改进并设计稻麦联合收割开沟填草一体机,旨在实现一次作业完成作物收获、排草导草和开沟填草等工序。【方法】在现有联合收割机的基础上,通过合理的结构设计和动力选择,分别对排草口挡草板、分土导流装置和清沟铲进行改进,设计了一种集稻麦收获、开沟、填草等功能于一体的复式作业机械,并对其性能进行了田间试验。【结果】田间试验结果表明,复式作业机械的开沟作业质量稳定,梯形沟上、下口宽的平均值分别为245和150 mm,平均深度为145 mm,秸秆入沟率达82%以上。【结论】改进设计的稻麦联合收割开沟填草一体机收获和开沟性能稳定可靠,能基本满足农艺的要求。     

气吸式辣椒精量穴直播机的研制与试验

【目的】针对辣椒种植育苗移栽方式存在的成本高、劳动强度大和生产效率低等问题,结合南方辣椒种植模式和农艺要求,研制一种气吸式辣椒精量穴直播机。【方法】该机具由主机架、仿形机构、风机、传动系统、变速器、气吸式排种器、开沟装置和镇压装置等组成,可一次完成开沟、播种、覆土和镇压作业。利用负压取种和断压排种的原理,根据辣椒种子物理特性和播种要求,确定了气吸式排种器排种盘尺寸、排种孔数量和大小,满足播种精度和播种量要求。播种部分通过平行四杆仿形机构与主机架连接,可实现播种单体对地仿形,保证开沟和播种深度。【结果】播种量1～3粒/穴的平均合格率为91.16%,平均漏播率为0.18%,平均重播率为8.66%。不同穴距试验的播种穴距合格指数均大于89%,重播指数均小于4.85%,漏播指数均小于11%,穴距变异系数均小于23.77%,播深合格率为86%。【结论】整机工作性能满足辣椒种植要求,本研究可为蔬菜精密播种机的研制和开发提供参考。     

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。     

旱地冬小麦保护性耕作中的种肥分施

针对旱地保护性耕作中播种与施肥不当导致的烧苗、缺苗问题，以旱地冬小麦为例，对保护性耕作的种肥分施问题进行了试验研究，提出了出苗状况的综合评价指标——苗情指数，并通过回归分析建立了苗情指数与种肥间距和化肥施用量间的数学关系式，得出了旱地冬小麦在一定种肥间距下的化肥施用极限和在一定施肥量下的合理种肥间距，为种肥间距的合理调整及合理施肥量的确定提供了依据。     

新型玉米免耕施肥精密播种机

中国农机化研究院耕作种植机械研究所新近研制的2BJ-6型气力式玉米免耕施肥精密播种机，为半悬挂机型，行走时为悬挂状态，作业时为牵引状态。前排施肥，后排播种。采用波纹圆盘破茬和开施肥沟，在施肥部件前还装有交错双圆盘分草器。排种部分采用四连杆仿形机构，选用气吹式排种器，单波纹圆盘破茬，交错双圆盘开沟，压种轮将种子和湿土贴紧，胶轮覆土镇压。