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。     

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。     

玉米播种机水平圆盘排种器型孔设计与试验

为满足水平圆盘排种器在高速条件下的精密排种要求,从排种器的工作原理出发,对排种盘型孔的结构形状和尺寸进行分析,设计出一种带倒角的周边式倾斜长方形型孔的水平圆盘排种器。为了得到排种器的最佳性能参数,以排种器转速、型孔倒角长度、型孔倾角为试验因素,以排种合格指数、重播指数、漏播指数为试验指标进行三元二次回归正交旋转组合试验,建立试验指标与试验因素间的数学模型。应用响应面法对回归方程进行多目标优化,得到最佳参数为:排种器转速为33 r/min,倒角长度为7 mm,型孔倾角为61°,此时排种的合格指数为92.47%,重播指数为3.56%,漏播指数为3.97%。在最优参数组合下,台架试验验证排种器的排种合格指数为92.13%,重播指数为4.01%,漏播指数为3.86%,田间验证试验表明,当排种器转速调整为33 r/min时,其线速度为0.41 m/s,播种机组前进速度为8.6 km/h,水平圆盘排种器的播种性能指标满足单粒精密播种的农艺要求,且对不同品种的玉米种子具有良好的适应性。该研究可为机械式精密排种器的优化设计提供理论参考。