固定垄保护性耕作机具的研究现状

固定垄保护性耕作作为一项将保护性耕作、固定道和垄作沟灌等技术相结合的新型农业生产体系,对于促进农业的可持续发展具有重要的现实意义。为此,总结了国内外起修垄机具、垄作播种机以及其他配套机具的研制和应用情况,并对存在的问题进行了探讨,以期为固定垄保护性耕作机具的研制提供参考。     

基于SPH算法的平面刀土壤切削过程模拟

以我国华北一年两熟区保护性耕作地土壤为原型,利用ANSYS/LS_DYNA对平面刀切削土壤过程进行数值模拟,并通过理论分析和试验,验证SPH算法在模拟平面刀切削土壤过程方面的可行性。结合MAT147土壤材料模型,SPH算法及点-面侵蚀接触,运用ANSYS/LS_DYNA软件对平面刀切削土壤过程进行有限元分析。仿真结果表明,SPH算法能够直观模拟平面刀切削土壤整个过程,最大等效应力为5.851 MPa,主要集中在与平面刀接触的土壤上;平面刀切削全过程表明,土壤所受等效应力波动较小,切削过程比较平稳;稳定切削时切削功耗在10.2 kW附近波动,通过理论和试验验证,仿真切削误差不大于0.05。由此说明SPH算法进行平面刀切削过程的数值模拟是可行的。     

耕作措施对京郊冬小麦农田CO2、CH4排放通量的影响

通过设置在北京市大兴区青云店镇的不同耕作措施试验,利用静态箱-气相色谱法对2季冬小麦（2011年10月—2012年7月和2012年10月—2013年7月）各关键生育期内CO2、CH4的排放通量进行了测定。结果表明：免耕（NT）、深松（ST）、旋耕（RT）、传统耕作（CT）4种耕作措施下,冬小麦农田土壤总体表现为CO2源和CH4汇的功能,且CO2和CH4都有明显的日变化和季节变化特征。CO2日排放通量最高峰出现在0:00,最低峰出现在10:00;CO2季节排放通量最高峰出现在冬小麦播种期和收获期,最低峰出现在越冬期。CH4日排放和季节排放通量变化特征差异显著,但没有明显的变化规律。CO2排放通量与0~20cm各土层土壤温度呈正相关,与0~30cm各土层土壤质量含水率呈负相关关系。CH4排放通量与0~20cm各土层土壤温度呈正相关关系。4种耕作处理下,冬小麦农田CO2的季节平均排放通量为：传统耕作>旋耕>深松>免耕,CH4的季节平均吸收通量为：旋耕>传统耕作>免耕>深松。免耕相对于旋耕和传统耕作农田CO2季节平均排放通量降低了23.3%~27.1%;旋耕、传统耕作相对于免耕和深松CH4的季节平均吸收量增加了20%以上。因此,在京郊冬小麦农田,4种耕作措施（NT、ST、RT和CT）均能不同程度地增加CH4的吸收量,同时,采用免耕能进一步降低农田CO2排放量。     

圆盘独立驱动型圆盘犁的设计及试验

为了更好地保护土壤结构,对耕作机械结构进行优化,解决国内现有无驱动型圆盘犁入土困难、驱动型圆盘犁对土壤翻动大及耕层破坏严重等问题,设计了一种新型驱动圆盘犁,并详细介绍了其传动方案、碎土方案及圆盘相关参数等。为了新型驱动圆盘犁各零件能够安全工作,且使设计更加合理,通过SolidWorks完成圆盘犁关键零件的三维建模,运用有限元分析对犁腿和机架进行了静力学分析,并对机架进行了5阶模态分析。通过试验对圆盘犁的实际工作状态进行可行性验证,结果表明:圆盘犁整机符合静力学要求,正常的工作环境下,圆盘犁机架的固有频率避开了所有的外界激振频率,不会出现共振,不会出现影响正常工作的较大变形,在实际工作过程中,能够达到理想的工作效果。所设计的圆盘犁每个圆盘独立驱动,且具有一定的偏角和倾角,减少了土壤的侧向移动,更加符合保护性耕作的原则,可为耕整地机械提供一种适宜的选择。     

双凸轮连杆型排种施肥无级变速器设计与试验

针对目前国产机械式施肥播种机中种肥排量无级调节装置种类较少、电液式种肥排量无级调节装置成本较高,变量播种施肥作业调节范围有限、准确性与均匀性较差等问题,该文提出了一种基于连杆机构与凸轮机构实现无级变速的方法,并设计了相应的双凸轮连杆型无级变速器,它由输出机构、传动机构及调节机构共同实现对输出轴转速的无级调节.运动学仿真分析表明:无级变速器的机构设计合理,凸轮的轮廓曲面质量较高,设计方案可行;性能校验试验表明:随着传动比的变化,输出转速的相对误差值基本在0~10%的范围内波动,占空比值在其理论值附近的波动幅度不超过10%,均满足种肥排量调节的传动比精确性与传动平稳性要求.该研究可为变量施肥播种机的设计提供参考.     

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。     

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。     

基于自动监测径流场的秸秆覆盖坡耕地产流产沙过程

设计了一个可用于坡面侵蚀过程研究的自动监测径流场,该径流场主要由6个径流小区和1套模拟降雨装置组成。采用德国UGT径流测量装置,实现地表径流的自动采样和记录。用设计的径流场对秸秆覆盖坡耕地的产流产沙过程进行了研究,结果表明相对于裸露地表,秸秆覆盖能明显降低各径流小区的产流率和产沙率,延缓产流增加趋势,减少产沙总量达54.5%~63.8%。因此,增加坡耕地土壤表面的秸秆覆盖量可有效避免产流在短时间内急剧增加,并能减少对土表的冲刷作用。     

少免耕播种机条带型行间侧抛清秸防堵装置研究

针对我国华北平原一年两熟区玉米秸秆覆盖地小麦少免耕播种机作业时存在易堵塞、种床清洁率低等问题，设计了一种条带型行间侧抛清秸防堵装置。对清秸防堵装置工作时秸秆抛撒特性进行理论分析，明确影响清秸效果的关键因素为侧倾刀弯折角、弯折线夹角和回转半径。以作业扭矩、抛土量和种床清洁率为指标，通过离散元仿真并结合旋转正交回归试验，确定了清秸防堵装置较优参数组合为侧倾刀弯折角25°、弯折线夹角30°、回转半径250mm，此时种床清洁率为80.5%、作业扭矩为47.2N·m、抛土率为15.8%。配合清秸防堵装置，分别设计了一沟双行种肥分施开沟器、V型土壤导流板等部件。其中种肥分施开沟器前方装有定刀，可与防堵装置形成动定刀切割，提高了防堵性能；V型土壤导流板夹角为130°，可将抛起的土壤颗粒反弹回种床，增加了回土量。田间播种试验表明，所设计的行间侧抛清秸防堵装置未发生堵〖JP3〗塞和缠草现象，种床清洁率为82.7%，作业扭矩为2982N·m，作业质量稳定，满足少免耕播种作业国标和农艺要求。     

我国北方地区机械化深松技术的研究现状

深松技术是旱地保护性耕作体系的重要技术措施之一。随着保护性耕作技术的推广,深松技术在改善耕层土壤结构、提高土壤蓄水抗旱和渗透能力方面起着重要作用。当前,国内外学者对深松技术和相应的深松机具进行了大量的研究,并取得了较大的成果。为此,介绍了深松技术、相应深松机具、深松铲的类型和特点,并对现有深松铲的结构改进和优化、改善深松部件与土壤接触时的抗磨损性及减阻性能的措施和研究现状进行了总结。同时,分析了影响深松技术提高的影响因素,提出了进一步研究和改进深松技术的思考和建议。