圆盘破茬刀切割玉米根茬运动特性测绘装置设计与试验

免耕播种机是保护性耕作的关键机具之一,其播种质量的好坏在很大程度上影响着保护性耕作的效果。为了优化免耕播种机的关键部件破茬刀,研制了一种圆盘破茬刀切割玉米根茬运动特性测绘装置,该装置能够实现实时地测绘出圆盘破茬刀待测点的运动轨迹。通过对三种圆盘破茬刀的运动轨迹的测绘与试验,得出光面圆盘破茬刀上待测点的运动轨迹为光滑的摆线,半圆型缺口盘和阿基米德螺线盘上待测点的运动轨迹为由不同长度的圆弧组成的云曲线。在此基础上对三种圆盘破茬刀冲击情况、入土滑切角和滑切速度变化进行了分析比较,建立了阿基米德螺线型圆盘破茬刀切割根茬运动的运动学模型。描绘出阿基米德螺线型圆盘破茬刀刃口上点的运动轨迹是由不同长度的圆弧组成的云曲线,建立了阿基米德螺线型圆盘破茬刀刃口上点的运动方程。发现阿基米德螺线型圆盘破茬刀刃口上点的轨迹具备了光面圆盘破茬刀的摆线规律,也具备了半圆型缺口圆盘破茬刀的冲击性,并且滑切角较大,滑切性能更好。通过圆盘破茬刀切割玉米根茬运动特性测绘装置的两因素三水平正交试验分析,得出阿基米德螺线型圆盘破茬刀、机具配重为100 kg时破茬效果达90%以上,破茬率较高。     

辽西褐土区灭茬深松起垄联合作业机的设计

由于旱地农业生产中持续小型农机浅耕与重用轻养,使土壤有效耕层变浅,犁底层加厚,造成耕层土壤的理化特性恶化,地力下降,导致农田干旱、水土流失,土壤养分降低等,严重制约了农作物生产力的提高。为此,在研究分析现有联合整地作业机的基础上,针对辽西褐土区的土壤合理耕层构建,研究了一种可实现灭茬、旋耕、深松、起垄和镇压等多项作业的灭茬深松起垄联合作业机。通过理论分析确定了该联合作业机的整机结构参数,利用Solid Works软件对该机具优化设计,建立了机具三维模型,且对其关键部件进行有限元分析,验证了关键部件结构强度满足设计要求。该机具工作过程中不仅可以有效打破坚硬的犁底层,改善土壤结构,同时可以提高土壤的有机质含量,达到蓄水保墒的目的。     

深松灭茬旋耕起垄联合作业机设计与试验

针对辽宁省西部褐土区常年降水量低,蒸发量较大,土壤干旱严重,严重影响作物产量问题,设计了1MXQ-4型灭茬旋耕起垄联合作业机,主要由深松装置、灭茬旋耕装置、起垄装置和镇压装置等组成。机具可一次完成深松、灭茬、旋耕、培垄和镇压等多项联合作业,实现垄沟垄台互换功能。通过对其关键部件灭茬旋耕装置的动力学分析确定了灭茬装置回转半径R为300 mm,入土深度H为8 cm,最小转速n为210 r/min。按犁体曲面的几何元线法设计原理,元线角θ按抛物线规律变化,绘制起垄铲工作曲面,确定起垄装置结构参数。通过土槽模拟土粒运动轨迹的木块试验,得出曲面楔子型培土器工作性能优于平面楔子型培土器,实现了垄台垄沟互换功能。通过三因素五水平试验,得出各因素对试验指标起垄最大高度影响主次顺序为机具前进速度、工作深度、秸秆覆盖量;各因素对工作阻力影响的主次顺序为秸秆覆盖量、工作深度、机具前进速度。利用Design-Expert软件对机具工作参数求解和实际工作验证得到最佳作业参数:机具前进速度为6 km/h,工作深度为22. 2 cm,起垄最大高度为24. 05 cm,工作阻力为12. 08 kN。满足了辽宁省西部褐土区所需的垄台垄沟互换耕作的土壤合理耕层构建技术指标要求。     

秸秆深埋还田机螺旋开沟装置的设计与试验

秸秆深埋还田机在进行田间作业时,能否开出符合机具作业要求的深沟是秸秆深埋的关键。目前国内秸秆还田机种类繁多,但具有深埋作用的机具相对较少,东北地区常年使用小四轮拖拉机进行田间作业,犁底层逐年加厚上移,导致土壤耕层变浅,土壤肥力下降,影响了作物产量。针对这一情况,设计一种具有螺旋开沟装置的秸秆深埋还田机,探究单螺旋开沟装置和并排双螺旋开沟装置的优缺点,并通过田间试验最终确定螺旋开沟装置的主要结构配置。通过对螺旋开沟过程中土壤颗粒的运动过程分析,确定螺旋叶片的主要参数,单轴螺旋线对称布置的螺旋开沟器为变螺距螺旋,最大螺旋升角为16°,双轴并排布置的螺旋开沟器恒定螺距,螺旋升角为16°。经过理论计算分析得开沟器转速为268r·min~(-1)。为寻找最合适的开沟装置,确定螺旋装置的最优工作运动参数,以拖拉机前进速度、螺旋开沟装置转速和开沟深度为试验影响因素,以单螺旋和双螺旋的开沟深度合格率和秸秆深埋率为试验指标,设计三因素三水平正交试验。试验结果表明:当拖拉机前进速度为3km·h~(-1),开沟装置转速为270r·min~(-1),开沟深度为28cm时,安装有双螺旋开沟器的秸秆还田机开沟稳定,开沟深度合格率为99.1%,深埋秸秆的效果最好,深埋率可达91.4%。试验结果可为螺旋式秸秆深埋还田机开沟装置的选择提供理论和实践依据。     

旋转锹式玉米秸秆深埋还田机的设计

针对目前秸秆存在随意堆放、大面积焚烧和利用率低等问题,在研究国内外秸秆还田机的发展现状基础上,设计了一种旋转锹式还田机。利用Solid Works软件对旋转锹式玉米秸秆深埋还田机进行了三维建模,运用ANSYS软件对其关键部件旋转锹和刀轴进行了有限元分析。力学分析表明:应力主要集中在刀片背后弯曲部分,在正切刃部分变形最大。模态分析表明:工作时刀轴的振动频率远低于固有频率范围内的最小频率,不会发生共振。研究成果可为秸秆深埋还田机的设计和改进提供参考。