立式驱动浅旋耙设计与参数优化

针对中国黄淮海地区保护性耕作少免耕作业、表土耕作时对地表平整度、表层碎土效果要求较高的特点。研究设计了一种立式驱动浅旋耙,通过对由作业机构参数进行设计优化、刀具的运动学分析与动力学分析,得出了影响土壤受力的因素为机具前进速度与刀具转速,并采用离散元仿真分析对影响因素进行进一步分析。通过田间验证试验,以碎土率、土壤容重、地表平整度为试验指标,对立式驱动浅旋耙进行性能优化试验。结果表明:在前进速度为1.4 m/s,刀具转速为350 r/min时,其碎土率为95.4%,土壤容重为0.82 g/cm~3,土壤平整度为16.3 mm,满足少免耕作业前碎土及秸秆覆盖要求。该研究为少免耕播种前的地表浅旋作业机具提供了参考。     

播种期液态肥精量深施系统喷肥装置研制

针对播种期液态肥精量深施的技术需求,该文提出一种液态肥对耙点施系统,并针对喷出的液态肥需满足较佳集束性和施肥量等要求,设计一种液态喷肥装置。在Fluent软件中建立锥直型、圆锥型和圆柱型三种不同形状喷嘴的流体仿真模型,对喷嘴的非淹没射流过程进行仿真,分析了不同喷嘴喷出的液态肥速度和总压的变化,得出不同喷嘴的集束性能,确定了圆锥型为最佳喷嘴形状。选用圆锥型喷嘴,以施肥量为评价指标,以液泵压力和喷嘴直径为试验因素,设计了二因素五水平全因子试验,建立施肥量与液泵压力、喷嘴直径之间的回归方程。仿真结果表明,液泵压力和喷嘴直径对喷肥装置的施肥量影响显著(P0.01),其中,喷嘴直径对施肥量的影响程度更大;台架试验结果表明,实际试验施肥量与仿真结果变化趋势一致,施肥量试验值与修正后的回归方程预测值整体平均误差为1.62%,基本满足施肥量要求。该研究为种期液态肥精量深施的进一步研究奠定了基础。     

入射角度对气力射播小麦种粒入土参数影响的试验研究

针对稻麦轮作区黏湿土壤条件下的小麦机械化播种,为避免传统接触式小麦播种技术存在的粘附堵塞严重和作业阻力、功耗大等问题,该文采用非接触式小麦气力射播技术理论,通过自制的小麦气力射播试验台,开展整洁种床土壤条件下入射角度对气力射播小麦种粒入土参数影响的试验研究。试验结果表明:随着入射角度的增加,相同加速气压下小麦种粒的射播速度垂直分量和射播深度不断增加,小麦种粒触土后产生水平滑移和弹跳的几率变小,且各入射角度下射播深度与射播速度呈正相关关系,不同入射角度下小麦种粒呈现出不同射播深度和土壤冲击效果,小麦种粒未产生损坏情况;当入射角度≥45°和射播速度垂直分量≥25 m/s时,小麦种粒可被完全射播入土壤中且出苗率大于86%,90°入射角度下的射播效果最好。同时,为实现田间作业时小麦种粒的垂直射播入土,应使射播速度水平分量与机具作业速度相等且射播速度垂直分量≥25m/s。试验结果可为非接触式小麦射播装备的研制提供基础数据和技术支撑。     

熵权属性识别模型综合评价灌溉管理模式

针对节水灌溉运行管理模式在优选过程中,各方案中指标的多属性特征,采用熵值法赋权与属性识别理论相结合,建立了熵权属性识别运行管理模式综合评价模型,通过计算各指标属性测度、灰色接近度和评分准则进行排序分析,选出最适宜模式。熵值赋权可减小因主观因素带来的误差,属性识别有效判别指标值属性测度,灰色接近度的计算从客观的角度判断了管理模式的等级。该模型评价思路清晰、便于计算,可为管理者在选用灌溉管理模式方面提供技术参考。     

滑动式开沟器关键结构参数对种床土壤特性的影响

在免耕播种过程中,滑动式开沟器的结构参数对开沟后的种床效果有显著影响,进而影响作物生长和产量。为了分析滑动式开沟器的关键结构参数对表面0~10cm土层土壤特性(土壤容重、土壤水稳团聚体(WSA)和土壤扰动量)和表层秸秆扰动量的影响,设计具有不同结构参数(刃口厚度、刃口曲线、入土隙角和入土角)的滑动式开沟器在免耕条件下进行试验。通过正交试验和单因素试验分析不同结构参数的影响。结果表明,入土角、刃口厚度和刃口曲线对种沟扰动截面积(A_f)和表层秸秆扰动量具有显著影响;入土角对土壤容重有显著影响。土壤类型和作业深度对滑动式开沟器作业时的土壤扰动量具有显著影响。凹线型滑动式开沟器会产生最少的土壤扰动量和种沟内最小的土壤容重,最大的表层秸秆扰动量和0.5mm土壤水稳团聚体(W_(SA))的含量。随着滑动式开沟器入土角的增加,种沟宽度(W_(sb))和种沟扰动截面积(A_f)分别先减小后增加,而抛土宽度(W_(st))和垄起高度(H_r)逐渐增加。入土角为60°的滑动式开沟器分别创造出最小的种沟宽度(W_(sb))和种沟扰动截面积(Af);入土角介于45°与60°间的滑动式开沟器可产生最小的土壤容重。随着入土隙角的增加,0.5mm土壤水稳团聚体(WSA)的含量会减小,而对0.5mm土壤水稳团聚体(W_(SA))含量的影响不明显。刃口厚度(2mm)对种床土壤特性的影响不明显。本文为创造适宜种床环境的滑动式开沟器的结构优化提供参考,有利于促进中小型免耕播种机的推广。     

基于FRIDA模型的轮胎-土壤接触特性研究

利用喷涂法与土壤传感器埋设法测试了不同胎压条件下轮胎-土壤接触特性,旨在研究轮胎气压对轮胎-土壤接触特性影响,对FRIDA模型在华北一年两熟区壤土区适用性进行评价并优化,结果表明,轮胎-土壤接触面面积A的均方根误差(RMSE)从0.022 m~2降低到0.013 m~2,标准偏差(Bias)的变化范围为-0.19~0.019 m~2,模拟值与实测值的回归线决定系数为0.948;轮胎-土壤接触面平均应力及最大应力的模拟值与实测值的相对误差(RE)均小于0.1,参数优化及验证后的FRIDA模型能够模拟华北一年两熟壤土区轮胎-土壤接触特性。通过田间试验结合优化的FRIDA模型,分析轮胎气压、轴载对轮胎-土壤接触特性影响的结果表明,随着轮胎气压增大,接触面形状由矩形到椭圆形再到圆形的变化过程,接触面积减小,应力分布由M型应力集中到凸型应力集中变化;随着轴载增大,轮胎-土壤接触面形状由类椭圆形变为矩形,面积增大,应力分布出现严重M型应力集中现象,且应力逐渐增大。该研究为合理选择拖拉机胎压及配套农机具提供了理论依据。     

保护性耕作双翼对称旋切式浅松刀设计与试验

在保护性耕作条件下,为了实现大量秸秆覆盖下表层土壤的松整和除草,减少土壤扰动量,设计了一种具有砍切和滑切功能的双翼对称旋切式浅松刀。通过理论分析确定了浅松刀的刃口曲线和结构参数,利用SolidWorks和Abaqus软件进行了有限元静力分析和模态分析,设计的浅松刀结构满足强度要求,不会发生共振现象。玉米收获后进行了旋切式浅松刀与传统旋耕刀、浅松铲的田间对比试验,结果表明：在玉米秸秆全量粉碎还田条件下,旋切式浅松刀在机具通过性和碎土、除草效果上优于浅松铲,在作业后的地表平整度与秸秆覆盖情况上优于旋耕刀,其中旋切式浅松刀的碎土率为92.2%,地表平整度为0.6cm,除草率为97.3%,作业后地表秸秆覆盖率为39.5%,满足保护性耕作条件下的浅松作业要求。     

联合整地作业机具的研究现状

联合整地作业机具有保护土壤、效率高、成本低、空气污染少等优点,对于促进保护性耕作及发展可持续农业具有重要的意义。为此,总结了国内外典型的联合整地作业机的研究现状,详细介绍了旋耕联合整地作业机与圆盘耙联合整地机的主要结构特点,并对同类机器进行了对比分析,指出了现有的联合整地作业机存在的缺陷和研究不足等问题,为联合整地作业机的研究提供参考依据。     

凹形圆盘式玉米垄作免耕播种机的设计与试验

针对东北垄作区免耕播种玉米存在的垄台清理效果差,机具堵塞严重,作业效率低等问题,设计了凹形圆盘式玉米垄作免耕播种机,研究了凹形圆盘式垄台清理装置,通过分析其运动特点,确定了其关键结构参数。在玉米秸秆覆盖的垄作地的试验结果显示,凹形圆盘式玉米垄作免耕播种机垄台清理效果好,能够有效防止秸秆堵塞,形成清洁种床。种肥间距为47 mm,均匀性好。土壤扰动量为22%,播种后种带秸秆覆盖率降低了75.9%,有利于提高苗期地温,改善播种质量,可较好满足东北垄作区玉米免耕播种的要求。     

田间土壤压实研究现状

在综述国内外农机土壤压实研究进展的基础上,结合土壤压实形成过程,从土壤含水量、耕作方式、农业机械3方面,内外因相结合的角度分析了影响田间土壤压实的因素。针对影响因素提出减缓土壤压实的可行性措施,总结了目前土壤压实研究中存在的问题和认识上的不足,并提出可行性建议。为进一步开展农业机械土壤压实方面研究提供参考。