玉米全膜双垄沟气动直插式穴播机设计与仿真

玉米全膜双垄沟播农艺技术抗旱、增产,实现其机械化膜上播种将是必然趋势。依据玉米全膜双垄沟农艺技术要求,设计了气动直插式穴播机,对作业机关键作业参数进行了设计计算,并结合STEP控制函数对其播种运动轨迹进行仿真分析。为揭示气动播种单体成穴器与种床土壤互作机理,借助ABAQUS有限元法构建了成穴器与种床土壤互作三维模型,分别获得了对应的Mises应力云图、空间位移云图和塑性应变云图。仿真结果分析表明:在相同的气动直插播种作用力下,锥形成穴器与种床土壤互作应力最大值约为1.541 MPa,是楔形成穴器与种床土壤最大值的1.39倍;在相同的载荷与分析步时间内,锥形成穴器对种床土壤作业下的最大塑性变形量约为19.35mm,楔形成穴器对种床土壤的最大塑性变形量约为12.35 mm。因此,锥形成穴器较楔形成穴器形成播种穴孔的能力及动土量效果更好。研究结果将为西北旱区玉米全膜双垄沟机械化播种装置的研发提供参考。     

油菜精量穴播机的设计与试验

为适应我国西北地区地膜油菜精量穴播作业需求,解决传统油菜精量穴播机作业中损伤种子、窝孔堵塞、漏播及排种量不稳定等问题,设计了一种油菜精量穴播机。该机采用异形窝孔轮排种器避免种子堵塞,u型槽结构避免损伤种子,且排种投种和成穴器开启同步匹配。田间验证试验表明:油菜精量穴播机在整地覆膜后播种,其空穴率、穴粒合格率及播种深度等均合格,满足油菜地膜种植的农艺技术要求。     

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。     

棉花精量免耕穴播机设计及关键部件运动仿真

黄河三角洲地区种棉历史悠久,但棉花种植的密度相对较低,且采用大小行交错种植,不适宜机器采摘。为此,设计了棉花精量免耕穴播机,主要由全幅旋耕灭茬装置、开沟器、全幅前镇压装置及鸭嘴式穴播器等构成。鸭嘴式穴播器主要由鸭嘴式成穴机构和垂直转勺式排种器组成,既具备精量取种能力,又具备定点投种能力。每组播种单体由两个鸭嘴式穴播器并联构成,能实现(66+10)cm的播种效果。田间试验表明:播种、施肥平均深度分别为32.6、94.6mm,出苗率达到91.04%,提高了播种质量,既满足了机采棉要求,又增加土地了利用率。