玉米原茬地侧向清茬刀设计与试验

针对玉米原茬地免耕播种作业过程中残留玉米根茬和须根导致施肥播种部件堵塞、播种质量降低等问题,该文设计了一种玉米原茬地免耕播种用侧向清茬刀,分析了侧向清茬刀工作与结构参数对根茬清除率、土壤扰动率和功耗的影响。对侧向清茬刀清茬、输送、抛扔等作业过程进行分析,并依此对侧向清茬刀结构及正切刃工作曲线进行设计,确定了影响其作业性能的关键参数。应用三因素三水平正交试验和模糊综合评价方法,选取正切刃折弯角α、正切刃宽度B、清茬刀角速度ω为影响因素,根茬清除率、土壤扰动率、当量功耗为性能指标,对影响作业性能的侧向清茬刀结构和工作参数进行优化。结果表明:在作业速度7.2 km/h条件下,正切刃折弯角0.86 rad、正切刃宽度50 mm、清茬刀角速度52 rad/s时,根茬清除率为94.3%,土壤扰动率为54.3%,当量功耗为3.4 kW,工作过程中未出现堵塞与秸秆缠绕现象。研究结果可为玉米原茬地免耕播种作业提供参考。     

柔性机械式大豆精量排种器设计与试验

针对免耕播种作业时沙土和碎秸等飘浮物被气吸式排种器吸入充种室内，导致排种工作部件损坏、排种质量降低等问题，设计了一种柔性清护种机械式大豆精量排种器。对排种器工作过程进行理论分析，确定了影响工作性能的主要结构与工作参数；通过单因素对比试验确定了对排种性能影响最小的护种毛刷材料；采用三因素五水平二次正交旋转中心组合试验方法，以作业速度、充种倾角、护种距离为试验因素，以合格指数、漏播指数、重播指数和破损指数为评价指标，应用Design-Expert 8.0.6.1软件对试验结果进行方差分析。结果表明：各因素对合格指数的影响显著性由大到小依次为作业速度、护种距离、充种倾角，各因素对漏播指数的影响显著性由大到小依次为护种距离、作业速度、充种倾角，各因素对重播指数的影响显著性由大到小依次为作业速度、充种倾角，护种距离影响不显著，各因素对破损指数的影响显著性由大到小依次为护种距离、作业速度、充种倾角；当作业速度为8~12km/h、充种倾角70°、护种距离为-1.5mm时，排种合格指数大于94%、漏播指数小于3%、重播指数小于3%、破损指数小于0.2%，满足免耕大豆高速精量播种作业要求。     

纤维基地膜侧开式滑切破膜播种单体设计与试验

针对秸秆纤维基地膜覆膜播种时膜孔尺寸大、形状不规则、播种质量差等问题,设计了一种侧开式滑切破膜精量播种单体,通过对其作业过程的理论分析确定了破膜成穴器、强开凸轮和播种单体的结构和作业参数,建立了膜孔长度数学模型,明晰了相关因素与膜孔尺寸互作规律,确定了影响装置工作性能的主要参数及其取值范围。采用四因素五水平二次回归正交旋转中心组合试验方法,以作业速度、压膜弹簧刚度、破膜刀楔角、破膜刀开启相位角为试验因素,膜孔长度合格率、粒距合格指数、播种深度合格率为评价指标实施田间试验,应用Design-Expert 8.0.6.1软件进行试验数据处理,结果表明：各因素对膜孔长度合格率影响由大到小依次为破膜刀楔角、作业速度、破膜刀开启相位角、压膜弹簧刚度;各因素对粒距合格指数影响由大到小依次为作业速度、破膜刀开启相位角、破膜刀楔角、压膜弹簧刚度;各因素对播种深度合格率影响由大到小依次为作业速度、破膜刀开启相位角、破膜刀楔角、压膜弹簧刚度。当作业速度为1.6～3.4km/h,压膜弹簧刚度为2N/mm,破膜刀楔角为30°,破膜刀开启相位角为-2.4°～1.8°时,膜孔长度合格率大于90%,粒距合格指数大于90%,播种深度合格率大于85%。     

双自由度多铰接仿形免耕精量播种单体设计与试验

针对2BMFJ系列原茬地免耕覆秸播种机播后镇压效果和播种深度一致性不理想的问题,设计了双自由度多铰接仿形免耕精量播种单体,应用保守系拉格朗日方程建立了种沟深度数学模型,初步确定了影响种沟深度的关键结构与工作参数。采用四因素五水平二次回归正交旋转中心组合试验方法,选取弹簧初始增量、初始牵引角、弹簧刚度、机具作业速度为影响因素,开沟深度合格率、土壤坚实度合格率和开沟深度变异系数为性能评价指标,得到影响开沟深度合格率各因素由大到小顺序为:弹簧刚度、机具作业速度、弹簧初始增量、初始牵引角,影响土壤坚实度合格率各因素由大到小顺序为:弹簧刚度、机具作业速度、初始牵引角、弹簧初始增量,影响开沟深度变异系数各因素由大到小顺序为:初始牵引角、机具作业速度、弹簧刚度、弹簧初始增量。对试验数据进行优化处理,结果表明,在初始牵引角0°、弹簧刚度10 N/mm条件下,弹簧初始增量15～19. 5 mm、机具作业速度6. 7～7. 8 km/h范围内,开沟深度合格率大于95%,土壤坚实度合格率大于95%,开沟深度变异系数小于10%。     

玉米原茬地秸秆还田比例调节装置设计与试验

为解决免耕覆秸种植模式下秸秆全量覆盖还田导致的"低温效应"和"生化他感效应"，该研究提出一种基于2BMFJ系列免耕播种机的秸秆还田比例调节技术与配套装置，通过理论分析对秸秆还田比例调节装置相关结构参数进行设计，通过高速摄像技术对秸秆抛撒后空间分布规律进行探究，并应用四因素五水平二次回归正交中心组合试验方法，以清秸弹齿偏角、回收口面积、作业速度和田间秸秆覆盖量为试验因素，作业后秸秆还田比例为响应函数，得到各参数组合对秸秆还田比例的影响规律。分别以理想秸秆还田比例50%和70%为例，对试验指标的回归方程进行验证。当参数组合为清秸弹齿偏角21.0°、回收口面积1 120.0 cm2、作业速度5.0 km/h、田间秸秆覆盖量1.1 kg/m2时，秸秆还田比例为52.3%；当参数组合为清秸弹齿偏角21.0°、回收口面积890.0 cm2、作业速度8.0 km/h、田间秸秆覆盖量1.1 kg/m2时，秸秆还田比例为71.9%。该研究实现了秸秆还田比例的参数可调控，可为免耕覆秸种植模式在寒区的推广应用提供技术支撑。     

基于虚拟样机仿真的微型大豆割晒机设计与试验

针对中国南方一些省份的大豆创新种植模式如玉米间套作大豆,果、茶园间作大豆及田埂豆等缺少配套收获机具这一问题,研究设计了一种手扶式微型大豆割晒机。文章首先介绍其结构组成、功能特点及作业原理。其次,利用LS/DYNA模拟了回转切割器切割大豆秸秆的作业过程,并以回转切割器的行进速度、角速度及倾角为试验因素,切割能耗为试验指标,进行3因素3水平虚拟正交作业参数优化试验,结果表明:刀盘倾角为极显著影响,角速度为显著影响,作业速度无影响;切割器最优参数为作业速度1 m·s~(-1),角速度80 rad·s~(-1),刀盘倾角20°时,切削能耗最低为2.27 J,并进行了仿真验证。再次,对机具的其它关键部件传动系统、割茬高度调节装置及行走装置进行了设计。最后,选用4G-1.8型大豆割晒机为参照,对微型大豆割晒机进行了田间性能对比试验,结果表明机具可顺利进行大豆收割铺放作业,试验指标收获损失及损失率标准差均低于对照机具,这表明微型大豆割晒机具有相对较佳的作业性能及作业稳定性。     

2BMFJ系列大豆免耕覆秸精量播种机排种器选型试验研究

为2BMFJ系列大豆免耕覆秸精量播种机不同机型选择适宜的排种器,比较排种器排种性能优劣,以气吸式排种器和机械式排种器为研究对象,依据GB6973-2005《单粒(精密)播种机试验方法》,在JPS~(-1)2计算机视觉精密排种器性能检测试验台上实施正交与多重比较组合试验研究,以排种器类型、作业速度和百粒重变异系数为试验因素,粒距合格指数、重播指数、漏播指数和变异系数与经济性为评价指标。结果表明:排种器类型对于株距合格指数、重播指数和变异系数均为主要影响因素,作业速度对株距漏播指数的影响最为显著。在作业速度低于5 km·h~(-1)时,机械式排种器和气吸式排种器排种性能无显著差异,当作业速度高于5 km·h~(-1)时,气吸式排种器的作业性能优于机械式排种器。在百粒重变异系数大于7.6%时气吸式排种器的排种性能均优于机械式排种器。机械式排种器可用于2BMFJ-3/6型播种机;2BMFJ~(-1)0型播种机应采用气吸式排种器。     

立式轴流大豆育种脱粒机参数优化

为寻求对立式轴流大豆育种专用脱粒机的脱粒、分离与清选性能影响的结构与工作参数最优组合,对其进行了参数优化试验。采用二次回归正交旋转中心组合优化试验方法,以滚筒线速度、脱粒间隙、喂入量和植株体积含水率为影响因素,含杂率、破碎率、未脱净率、夹带损失率、飞溅损失率和沉积率为目标函数,对影响该机脱粒性能的结构与工作参数进行优化试验研究。结果表明:当植株体积含水率14%～20%,滚筒线速度6.5～8.3m/s,脱粒间隙为15mm,喂入量为2.4kg/min时,含杂率低于0.5%,破碎率低于1%,未脱净率低于2%,夹带损失率低于0.7%,飞溅损失率与沉积率为零。该研究可为立式轴流大豆育种专用脱粒机的产品定型设计提供依据。     

滚移式喷灌机喷头优选及水力性能优化

为解决滚移式喷灌机水力性能差的问题,拟通过单喷头试验、模拟计算和比较分析,选择出适合于滚移式喷灌机的喷头,从根本上改善机组的水力性能。同时对影响滚移式喷灌机水力性能的结构与工作参数进行优化试验,采用二次回归正交旋转中心组合优化试验方法,以喷头工作压力、喷头间距、喷洒间距为影响因素,喷灌均匀系数和喷灌强度为评价指标,得到模型回归方程。在评价指标满足设计要求的条件下获得该机组工作效率较高的参数组合:喷头工作压力0.4 MPa,喷头间距10 m,喷洒间距18 m,此时滚移式喷灌机喷灌均匀系数为0.91,喷灌强度为10.43 mm/h,喷灌效果较好。与现存的12 m?12 m的滚移式喷灌机相比,喷灌单位面积土地需要移动机组的次数减少了33.3%,工作效率大幅度提高,且减少劳动力。研究可为滚移式喷灌机的进一步发展提供参考,也可为其他喷灌设备中摇臂式喷头的选型提供理论依据。     

小麦秸秆纤维地膜垄上敷设装置设计与试验

针对利用现有塑料地膜垄上敷设装置铺设小麦秸秆纤维地膜时易出现地膜断裂和膜边破损等问题,设计了一种小麦秸秆纤维地膜垄上敷设装置。对小麦秸秆纤维地膜覆膜特性进行分析,建立了含有修正系数的垄上覆膜数学模型,探明了地膜产生断裂的主要影响因素;对关键部件进行设计和分析,确定了侧导向辊、压边覆土镇压装置的关键结构及参数范围;采用三因素三水平正交试验法,以展膜辊与压边轮的距离、侧导向辊倾角、工作速度为试验因素,以采光面展平度、采光面机械破损程度为试验指标,进行了参数优化试验和验证试验。结果表明：当展膜辊与压边轮距离120cm、侧导向辊倾角30°、作业速度3.6km/h时,采光面展平度97.4%、采光面机械破损程度12.6mm/m2,设计的小麦秸秆纤维地膜敷设装置满足烟草栽培垄上覆膜机械化作业和农艺要求。