基于勒洛多边形原理的播种机机械式离合装置研究

针对播种机传统机械式离合装置动力切换行程长、接合瞬间冲击载荷大等问题,基于勒洛多边形原理设计了一种机械式离合装置。通过理论分析对该离合装置关键结构进行设计,利用虚拟仿真技术对离合装置动力接合瞬间的冲击载荷与动力切换响应速度进行模拟分析,应用三因素三水平正交试验方法,以播种单体为试验实施载体,以轴向倾角、齿轮半径比和作业速度为试验因素,以动力接合与切断滞后距离为试验评价指标,对影响离合装置作业性能的相关参数进行试验与优化。结果表明,在参数组合为轴向倾角20°、齿轮半径比0.3和作业速度1.5 m/s时,动力接合与切断滞后距离分别为1.2、0.6 cm。对比验证试验表明,相较于牙嵌式离合装置,优化后的勒洛五边形离合装置在保证播种质量的同时,动力接合与切断滞后距离分别降低82.4%、45.5%。     

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。     

玉米秸秆残茬侧向抛出动力学模型建立与试验

针对目前国内外免耕播种机及秸秆回收机均只能实现单一作业工序的现状,为实现2BMFJ系列原茬地免耕覆秸精量播种机增设秸秆同步回收装置,通过综合考虑空气阻力、土壤干涉及其他不可控因素,分析了被2BMFJ系列原茬地免耕覆秸精量播种机清秸装置抛出机组侧向的秸秆的空间运动轨迹,对秸秆被侧向抛出过程进行动力学分析,建立了含有修正系数的秸秆被侧向抛出的动力学模型及秸秆空间运动轨迹的参数化方程,并利用高速摄影技术,通过三因素五水平二次回归正交中心组合试验建立了修正系数回归模型。利用秸秆侧向抛出动力学模型,对秸秆回收装置与清秸装置进行匹配,并进行了田间试验,结果表明:平均秸秆回收率为91.21%,不清洁度为6.08%。     

仿生包衣装置对大豆发芽与苗期植株性状的影响

为了提高大豆种子的包衣质量,促进包衣种子的发芽与苗期生长,实现苗齐苗壮,增加产量。以黑农48大豆种子为供试材料,对仿生包衣装置处理和现有包衣装置处理的大豆种子进行单因素田间试验,以未包衣大豆种子为对照组CK,仿生包衣装置处理的大豆种子为处理1,现有包衣装置处理的大豆种子为处理2,测定大豆种子发芽情况和苗期植株性状,比较2种包衣装置的包衣效果。结果表明:处理1和处理2的大豆种子发芽指标和苗期植株性状指标均高于对照组CK,处理1较处理2的发芽指数增长20.21%,根鲜重增长11.26%,主根长增长11.15%,且处理1和处理2的发芽指数、根鲜重、主根长差异显著。仿生装置处理较正常包衣处理种子生长状况更好的原因为仿生搅拌叶片更能减少搅拌叶片对大豆种子种皮和胚的损伤,增加大豆包衣的均匀性,进而提高了种子的包衣质量。通过田间试验验证了仿生包衣装置较现有包衣装置在包衣效果上的优越性,研究结果可为包衣设备改进优化提供数据支持和实用参考。     

三叶式自动清换种大豆育种气吸排种器设计与试验

为了提高大豆育种试验中小区播种环节的机械化、自动化水平和播种精确度，针对大豆小区育种播种机清换种技术难题，设计了一种三叶式自动清换种大豆育种气吸排种器。以电机为动力源，驱动三叶式辅助充种清换种机构与齿轮式排种盘协同工作，完成相邻小区之间的不停机快速清种、换种和充种。阐述了排种器基本结构与工作原理，结合育种试验的要求，运用TRIZ理论空间分离原理，对关键部件进行理论分析，并确定了结构参数。对三叶式辅助充种清换种机构进行EDEM虚拟仿真，分析了辅助充种过程，确定了达到最佳辅助充种效果时的叶片倾角。根据小区育种农艺要求，以作业速度、真空度、清换种时间为试验因素，以合格指数、重播指数、漏播指数、清换种距离为试验指标，进行了三因素五水平二次正交旋转中心组合试验，结果表明：最佳工作参数组合为作业速度5.3km/h、真空度4.6kPa、清换种时间0.3s，此时排种器合格指数95.29%、重播指数3.29%、漏播指数1.42%、清换种距离554.6mm，满足大豆育种试验的播种要求。     

原茬地种床整备侧向滑切清秸刀齿设计与试验

为探索原茬地播种机种床整备侧向滑切清秸刀齿对机具作业过程中秸秆缠绕度、振动强度、功率消耗和覆秸均匀度的影响,在阐述侧向清秸装置结构和工作原理基础上,对侧向滑切清秸刀齿结构及滑切面工作曲线进行了设计,确定了影响刀齿工作性能的关键结构与工作参数。应用四因素三水平正交试验方法,选取初始半径、起始滑切角、刀轴角速度和机具作业速度为影响因素,以秸秆缠绕度、振动强度、当量功耗和覆秸均匀度为评价指标,对影响机具作业性能的刀齿结构和工作参数组合进行优化分析。结果表明:在初始半径200 mm、起始滑切角30°、刀轴角速度42 rad/s、机具作业速度7. 2 km/h条件下,无秸秆缠绕,振动强度为159 m/s2,当量功耗为4. 9 k W,覆秸均匀度为0. 075。对比试验表明,优化后刀齿组合振动强度降低了46. 5%,当量功耗降低了29. 7%,工作过程中未出现机具堵塞现象。     

弹齿式清秸装置防止残茬回带机构设计与试验优化

为解决2BMFJ系列玉米免耕播种机清秸装置侧向抛撒残茬时,清秸工作部件残茬回带和动土量较大问题,设计了一种弹齿式清秸装置防止残茬回带机构,通过理论分析确定关键部件主要结构参数,应用三因素三水平正交试验法,以机具作业速度、清秸弹齿与带轮圆周外法线方向后偏角和主动带轮转速为试验因素,以残茬清除率和残茬回带率为评价指标,对影响清秸装置性能的结构与作业参数进行试验与优化研究,试验结果表明:在机具作业速度2. 0 m/s,弹齿与带轮圆周外法线方向后偏角30°,主动带轮转速450 r/min时,残茬清除率95. 5%、残茬回带率1. 38%。该机构在保证作业幅内残茬清除质量的同时,可有效减少残茬回带,为2BMFJ系列原茬地免耕播种机高质量种床准备、提高防堵性能提供了技术支撑。     

免耕播种机侧向清秸覆秸秸秆比例回收装置设计与试验

为解决中国麦玉豆主产区在利用秸秆促进作物绿色增产增效、保护耕地的同时,轻简化回收多余秸秆促进其资源化利用等问题,基于原茬地免耕精量播种机侧向清秸覆秸原理,设计了一种秸秆比例回收装置,借助秸秆被免耕播种机播前清理具有的机械能使其沿导流板滑移至机械能耗尽,弹齿“顺势”将其抛送至挤压装置进行回收。应用高速摄像技术探明了秸秆侧向抛撒运动规律,通过理论分析确定了影响装置工作性能的关键结构与作业参数及其取值范围,并采用三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、滚筒转速和弹齿偏角为试验因素,以秸秆回收比率和含杂率为评价指标,实施参数组合优化试验,结果表明：在参数组合为作业速度5.4～7.2 km/h、滚筒转速95 r/min、弹齿偏角49°时,秸秆回收比率大于94%、含杂率小于5%。研究结果为研制原茬地免耕播种秸秆覆盖还田同步比例回收复式作业机提供了理论和技术支持。     

基于最速降线原理的免耕播种机强制回土装置研究

针对免耕播种机在湿黏土壤条件下施肥铲回填性能弱,导致种肥同床的问题,基于最速降线原理设计了一种强制回土装置,将理论分析、虚拟仿真与试验相结合,探究强制回土装置最优结构与参数组合。应用三因素三水平正交试验方法,以作业速度、回流挡板间距和回流挡板与地表夹角为试验因素,以土壤回填率和单体通过性为评价指标,对影响强制回土装置作业性能的相关参数进行试验与优化研究。试验结果表明,在参数组合为作业速度1. 5 m/s、回流挡板间距112 mm、回流挡板与地表夹角60°时,土壤回填率为91. 2%,作业过程未发生单体堵塞现象。对比试验表明,优化后的最速降线式强制回土装置较直板式强制回土装置的土壤回填率提升了16. 5%。