旱地小麦全膜覆土穴播联合机覆土作业性能试验

为进一步提高旱地小麦全膜覆土穴播联合机覆土作业性能,以作业机前进速度、刮板式土壤升运器线速度和刮板式土壤升运器倾角为自变量,平均覆土合格率为响应值,依照Box-Behnken试验设计原理,采用三因素三水平响应面分析方法,建立各试验因素与平均覆土合格率之间的数学模型,并对各因素及其交互作用进行分析。试验结果表明:三个因素对平均覆土合格率影响的主次顺序为作业机前进速度、刮板式土壤升运器倾角和刮板式土壤升运器线速度,联合机最佳工作参数为:作业机前进速度0.55 m·s~(-1)、刮板式土壤升运器线速度1.00 m·s~(-1)、刮板式土壤升运器倾角40°。验证试验结果表明,联合机平均覆土合格率为98.6%,较优化前的覆土作业性能有明显提升。     

双垄耕作施肥喷药覆膜机工作参数优化

为进一步改进双垄耕作施肥喷药覆膜机工作性能,以作业机前进速度、土壤升运器速度、覆土侧流槽角和覆土直流槽角为自变量,采光面地膜机械破损率为响应值,依照Box-Behnken试验设计原理,采用四因素三水平响应面分析方法,建立了各因素与采光面地膜机械破损率之间的数学模型,并对各因素及其交互作用进行分析。试验结果表明:4个因素对采光面地膜机械破损率影响的主次顺序为:土壤升运器速度、作业机前进速度、覆土侧流槽角和覆土直流槽角;作业机最佳工作参数为:土壤升运器速度0.67 m/s、作业机前进速度0.70 m/s、覆土侧流槽角75°和覆土直流槽角48°。验证试验表明,采光面地膜机械破损率均值为0.216%,较优化前有显著下降。     

玉米全膜双垄沟残膜回收机的设计与试验

针对现有玉米全膜双垄沟残膜回收机存在的作业效率低、结构复杂、回收率低、适应性差等问题,设计了一种新型玉米全膜双垄沟残膜回收机。该机主要由起膜铲、输膜栅条、锥型卷膜辊、集膜箱、机架以及减速器等部件组成。阐述了该机的工作原理和设计方案,机具的田间试验表明,其残膜捡拾率达到95.3%。     

基于近等速机构的玉米全膜双垄沟穴播机作业性能试验

应用Plackett-Burman试验设计并结合玉米全膜双垄沟穴播机工作原理分析获得的8个初始参数（放大机构比例、近等速机构传动比、成穴器开启位移、成穴器角度、曲柄转速、机器前进速度、主动杆转速、成穴器播深）进行筛选,得到作业机曲柄转速、机器前进速度以及主动杆转速对穴孔错位率、采光面机械破损率影响显著。在通过最陡爬坡试验确定显著性参数最优值区间的基础上,根据Box-Behnken试验结果分别建立了穴孔错位率、采光面机械破损率与显著性参数的二阶回归模型,探究单一因素及交互因素对不同响应值的影响效应,并结合Optimization-Numerical计算方法对直插式穴播机工作参数进行优化与田间试验验证。试验结果表明：样机作业性能在符合国家标准要求前提下,各显著性参数对其穴孔错位率的影响主次顺序为机器前进速度、曲柄转速、主动杆转速;对采光面机械破损率的影响贡献由大到小为机器前进速度、主动杆转速、曲柄转速。优化所得的样机最佳工作参数条件为：机器前进速度为0.52m/s、曲柄转速为72r/min、主动杆转速为140r/min。同时在此条件下,样机田间验证试验的穴孔错位率均值为1.23%,采光面机械破损率均值为956%,较优化前穴孔错位率（1.56%~5.87%）、采光面机械破损率（10.63%~73.37%）有明显的下降,表明在优化工作参数条件下作业机能够实现零速投种,基本无穴孔错位与撕膜、挑膜现象出现,能够有效避免对采光面地膜的机械损伤,表明建立的回归模型是可靠的。     

玉米全膜双垄沟残膜回收机改进设计与试验

针对现有玉米全膜双垄沟残膜回收机作业过程中存在起膜齿仿形效果差、易拥堵,以及卷膜辊集膜、卸膜性能不理想等问题,对该机具的仿形弹齿部分和卷膜装置部分进行了改进设计。整个仿形弹齿由多个单铰接起膜齿和凸轮轴组成,每个单铰接起膜齿在凸轮轴的作用下可以实现单独仿形,且能完成相邻两起膜齿在空间上的间歇运动,以解决起膜装置局部仿形能力差、壅土及相互搂膜干涉问题;卷膜装置由主、从动滚筒及变径卷膜辊组成,其中,改进设计的变径卷膜辊依靠手动拉杆和内置弹簧实现外轮廓直径可变,优化后的活动叶片通过内外齿的啮合使其在打开与闭合状态下都能保证其外轮廓为“封闭”的圆柱体,从动滚筒外围加装了人字形输送齿,使得卷膜装置整体在工作时运转更加平稳,变径卷膜辊与主、从动滚筒可以始终保持接触,避免了因摩擦力突变引起的变径卷膜辊在主、从动滚筒上方停滞不转动的现象。通过分析偏心拨齿滚筒的搂集、抛送和脱落过程,确定了偏心拨齿滚筒的最小转速为164.92r/min。结合正交试验,以地膜回收率、缠膜率和含土率为评价指标,应用综合评分法得出作业机工作时各显著性参数对其各指标的综合性能影响主次顺序为：机具前进速度、反向刮膜板转速、偏心拨齿滚筒转速、凸轮轴转速。田间试验表明,在机具作业3.km/h、输送辊转速140.4r/min、凸轮轴转速130.6r/min、偏心拨齿滚筒转速为183.6r/min、反向刮膜板轴转速为120.8r/min时,残膜回收率为90.26%,缠膜率为1.94%,含土率为25.41%,满足全膜双垄沟残膜回收技术要求,为残膜回收机具的设计提供了参考依据。     

旱地全膜双垄沟播直插式玉米播种装置的仿真优化

针对膜上播种需求,设计了一种新型曲柄滑块机构驱动平行四杆机构直插式播种装置,该装置结构简单,能够实现播种时成穴器"零速"播种,不易挑膜、撕膜。以成穴器相对于机架x方向的速度差v、排种管入出土后水平位移差s为优化目标,在Solidworks Motion中进行了该装置结构优化仿真。得到结果为:当以0.5 m·s~(-1)为前进速度时,曲柄Ⅱ长度69 mm、连杆长度167 mm、曲柄机构转速100 r·min~(-1)的播种装置能得到较好的直插播种性能。     

弹性气吸嘴式玉米滚轮排种器排种性能参数优化与试验

针对西北旱区玉米铺膜种植特点,为提高气吸式玉米滚轮播种器的排种性能,利用弹性橡胶对气吸式排种器的吸种盘进行了结构改进。对吸种盘吸种过程进行受力分析,得到影响吸种能力的3个因素:吸种盘转速、气吸室负压、吸种盘上吸种垫吸孔直径。基于自制的弹性气吸嘴式玉米滚轮排种器试验台,根据响应曲面法的Central Composite Design试验设计原理,以播种机吸种盘转速、气吸室负压、吸种盘上吸种垫吸孔直径为因素,以单粒合格指数为主要评价指标,兼顾重播指数和漏播指数,对台架试验结果进行多元回归拟合和方差分析。结果表明,单粒合格指数、重播指数的2个回归模型可靠;气吸室负压对单粒合格指数影响极显著,气吸室负压和吸种盘上的吸种垫吸孔直径对重播指数影响极显著。由参数优化结果可知:当播种机吸种盘转速20 r/min、气吸室负压5 k Pa、吸种盘上的吸种垫吸孔直径4 mm时,单粒合格指数为95. 54%,漏播指数为0. 50%,重播指数为3. 96%。在同等条件下田间试验得到的单粒合格指数为96. 3%、漏播指数为1. 3%、重播指数为2. 4%,优化达到预期的效果。     

玉米全膜双垄沟残膜回收机优化设计与试验

针对现有玉米全膜双垄沟残膜回收机作业中存在起膜单体仿形能力差、易堵塞、根茬易被挑起及卸膜难等问题,对机具的起膜装置、卷膜装置及卷膜装置的传动方案进行优化设计。起膜装置由8个仿形起膜单体、滑块、导轨及调压弹簧组成,起膜单体能够随地形上下仿形,解决了根茬被挑起、堵塞及冲击振动问题。卷膜装置由主从动锥型卷膜辊、辅助卷膜齿和联动卸膜转臂组成。其中,卷膜辊应用了摩擦传动恒线速度机理,保证卷膜松紧程度均匀;辅助卷膜齿采用快速插接机构插接在主从动锥型动卷膜辊上,实现残膜高效缠绕;主从动卷膜辊设计为锥型结构,便于脱膜;联动卸膜转臂能够保证主从动锥型卷膜辊近似直线分开,使卸膜较为便捷。通过分析偏心伸缩弹齿的运动,确定了弹齿周向分布4个。以残膜回收率、缠膜率和含杂率为评价指标,采用正交试验得出样机最优工作参数为:前进速度3 km/h、偏心伸缩弹齿挑膜滚筒转速60 r/min、卷膜辊转速90 r/min。以最优工作参数进行了田间试验验证,结果表明,作业机残膜回收率为89.46%,缠膜率为1.93%,含杂率为25.53%,满足全膜双垄沟残膜回收技术要求。     

基于近等速机构的玉米全膜双垄沟穴播机设计与试验

针对传统膜上播种机具作业存在的撕膜、挑膜、穴孔错位等问题,通过应用转动导杆机构与正弦机构进行串联,结合强排播种机构、直插播种装置及排种系统,设计了基于近等速机构的玉米全膜双垄沟直插式电动穴播机,并对其关键部件结构参数进行了设计。田间试验表明,通过近等速补偿机构与放大机构相配合,对直插播种装置进行控制、协调,实现了成穴器位于播种段与出土段的水平分速为零,穴孔布置及播种作业运动轨迹合理;强排播种机构能够实现成穴器扎入覆膜种床后的准确开启投种、快速闭合,可有效缓解膜下播种多粒、空穴与成穴器堵塞问题。作业机田间播种性能试验指标均达到了国家相关作业质量评价技术规范要求,与一代样机作业性能相比有较大改进与提升,符合玉米全膜覆盖双垄沟播的农艺技术要求。