基于双圆盘覆土的种肥分施装置设计与试验

【目的】针对免耕条件下玉米播种施肥时,采用自然回土方式存在的种肥间距不稳定、种子覆土量不足等问题,采用主动覆土方法,设计一种基于双圆盘覆土的种肥分施装置。【方法】设计基于双圆盘覆土的种肥分施装置,利用EDEM对该装置的作业性能进行离散元仿真,研究圆盘直径、圆盘入土深度、圆盘张角、排种管前后间距及圆盘后方开口间距对种肥间距和种子覆土厚度的影响,并在此基础上选取圆盘直径(150,175,200,225,250 mm)、排种管前后间距(60,80,100,120,140 mm)及圆盘后方开口间距(110,135,160, 185,210 mm)为试验因素,利用3因素5水平二次正交回归试验,分析各关键因素对种子覆土厚度的影响。与不加覆土圆盘的装置进行田间对比试验,对基于双圆盘覆土的种肥分施装置作业效果进行验证。【结果】利用Design-Expert软件得出了影响种子覆土厚度的主次因素:圆盘后方开口间距、排种管前后间距、圆盘直径;最优组合是圆盘直径201 mm,圆盘后方开口间距103 mm,排种管前后间距115 mm。田间试验表明,设计的装置种肥间距与种子覆土厚度与仿真优化结果的相对误差分别为7.63%和11.45%;设计的装置种肥间距和种子覆土厚度较不加覆土圆盘的装置分别增加了14.30%和19.30%,种肥间距与种子覆土厚度的变异系数分别为5.21%和7.26%。【结论】所设计的基于双圆盘覆土的种肥分施装置作业效果满足种肥分施要求,为后续种肥分施技术与装置的研发提供了依据。     

一种振动式苜蓿地土壤—根系破碎机设计

针对目前苜蓿多年种植地土壤板结加剧,致使耕地土层结构密实且坚硬,压实效应过分显著,所引起犁底层坚硬,土壤容重增大,土壤营养成分迅速下降等问题,基于传统深松技术的基础上进行创新研究,设计出一种自激振动式苜蓿地土壤—根系破碎机。通过对破碎机的工作原理和根系破碎过程进行分析,计算确定主要结构参数,并对灭茬装置、整地碎土装置、限深装置等关键部件进行设计,以期为苜蓿地土壤—根系复合体机械化耕作机具的研发提供参考与借鉴。     

深松铲横向间距对土壤水分入渗的影响

深松铲横向间距是影响深松作业效果的主要因素之一,对土壤水分入渗性能产生重要影响。为此,以箭型深松铲为对象,综合应用离散元仿真、Hydurs2D数值模拟和田间试验,研究不同铲距对土壤垂直剖面内水分入渗特性的影响。结果表明:离散元仿真及Hydrus2D的模拟值和实测值拟合程度较好;铲距对土壤水分入渗速率有重要影响,铲距增加会引起土壤扰动面积增大,加速水分入渗;湿润锋垂直运移距离随着铲距的增加略有波动,整体呈减小趋势;通过调整铲距可以改变土壤水分富集区的位置。在农业生产中,可根据作物需水特性选择合适的铲距,以提高深松土壤水分的利用效率和效益。     

免耕播种机切茬导草组合式草土分离装置设计与试验

针对玉米免耕播种机在麦茬地作业时机具通过困难、苗带草土混杂、作业质量差等问题,提出驱动切茬和被动导草联合作业的技术思路,设计了一种切茬导草组合式草土分离装置,实现了秸秆及杂草的切割拨抛和引导分流。对凹面缺口圆盘刀和导草板等关键部件与秸秆及杂草间的相互作用规律进行理论分析,确定了关键影响因素及其取值范围;运用CFD仿真技术确定了导草板的最优参数;借助EDEM离散元仿真技术建立了草土分离装置-土壤-秸秆相互作用的仿真模型,确定凹面缺口圆盘刀的最优结构参数组合;通过田间试验对该装置的作业性能进行了验证。研究结果表明:影响切茬导草组合式草土分离装置作业性能的主要结构参数为凹面缺口圆盘刀刀盘入土深度、刀齿高度和刀盘偏角。当刀盘入土深度为73. 63 mm、刀齿高度为69. 70 mm、刀盘偏角为23. 41°时,该装置机具通过性良好,且作业性能稳定,苗带秸秆清除率和土壤扰动量平均值分别为90. 16%和20. 85%,符合玉米免耕播种作业农艺和技术要求。