秸秆还田机抛撒装置设计与试验

秸秆还田机是将农作物秸秆切碎抛撒还田的常用机械,其作业性能好坏直接影响秸秆还田效果,针对目前还田机抛撒装置普遍存在的调节功能单一、可调角度小及操作繁琐等问题,本文设计了一种还田机抛撒装置。在简述其结构与原理基础上,对抛撒装置零件进行了结构与参数设计,其中导向叶片宽×厚设计为30 mm×2 mm,其后端内、外弧半径为300 mm×330 mm,推杆长×宽设计为863 mm×30 mm,其上相邻孔距为194.5 mm,凸轮长、短半轴长度为145 mm、45 mm,调节轴、套相对可调长度为46.3 mm。应用Solidworks建立了抛撒装置零件模型,根据零件间对应关系进行了虚拟装配,得到了抛撒装置仿真模型,应用ANSYS对导向叶片进行了应力分析,结果表明导向叶片所受最大应力远小于其材料的屈服强度。通过对步进电机输出轴添加虚拟马达、对调节套施加旋转力,实现了抛撒装置左右与上下调节机构的运动仿真。仿真结果表明,建立的抛撒装置零件间无运动干涉,导向叶片左右摆动周期为10.2 s、摆角为+30°～-30°,导流板上下摆动周期为9.9 s、摆角为-15°～+15°,与设计值比较一致,经田间试验可得,秸秆抛撒幅宽、距离的可调范围分别为0～0.69 m、0～0.18 m,所有2因素3水平下的秸秆抛撒不均匀度均小于等于20.26%,符合国标中不高于30%的规定要求,这表明设计的秸秆抛撒装置能够根据作业需要适时调整秸秆抛撒幅宽与距离,进而为类似装置设计与试验提供了参考。     

可调节式秸秆粉碎抛撒还田机设计与试验

针对秸秆粉碎还田机粉碎后的秸秆抛撒均匀度差和幅宽不可调节等问题,设计了一种可调节式秸秆粉碎抛撒还田机。该机主要由曲面机壳、粉碎装置、抛撒装置和传动装置等组成,可以实现玉米、小麦秸秆的粉碎和粉碎后秸秆的抛撒还田。曲面机壳包括对数螺旋线型前壳体、左侧板、右侧板和后挡板等。Fluent仿真分析结果表明,曲面机壳相比传统折线型机壳有利于提高秸秆在机壳内的流动性。粉碎装置包括粉碎刀轴、组合甩刀、定刀等,其中粉碎刀轴两端装有扇形叶片,提高了曲面机壳内流体流动速度和曲面机壳入口处秸秆喂入性能。在曲面机壳出口处增加了装有导向叶片的导流板,并设计了一种同步调节所有导向叶片的导向叶片同步调节装置,实现了粉碎后秸秆抛撒幅宽、均匀度的可调节。田间试验表明,在拖拉机前进速度为1.8 m/s,秸秆平均含水率为78.4%,拖拉机动力输出轴转速为540 r/min的未收获玉米地里,秸秆粉碎长度合格率达90.01%,平均抛撒幅宽达2 223.3 mm,平均留茬高度为62.0 mm,抛撒不均匀度为22.95%,各项性能指标均满足要求。     

双定刀滑切防缠式香蕉秸秆粉碎还田机设计与试验

针对我国香蕉秸秆粉碎还田作业过程中香蕉秸秆粉碎质量差,秸秆缠绕堵塞等问题,设计了一种双定刀滑切防缠式香蕉秸秆粉碎还田机。基于滑切定理,解析了粉碎刀随轴转动过程中的动态滑切角和粉碎定刀滑切角的相对作用原理,以等速螺线设计L形粉碎定刀刀刃曲线,确定了粉碎刀结构参数;对香蕉秸秆缠绕粉碎刀辊进行受力分析,设计防缠绕板并确定装配数量与结构参数;以装置前进速度、粉碎刀辊转速、防缠绕板高度为试验因素,以香蕉秸秆粉碎合格率、抛撒不均匀度和香蕉秸秆缠绕数量为评价指标进行三因素三水平正交试验,建立因素与指标的响应面数学模型。试验结果表明,最优参数组合为作业机前进速度1.5 m/s、防缠绕板高度41.6 mm、粉碎刀辊转速1 800 r/min,此时香蕉秸秆粉碎合格率为93.8%,香蕉秸秆缠绕数量为26,香蕉秸秆抛撒不均匀度为12.1%。以最优组合进行田间试验验证,试验结果表明双定刀滑切防缠式香蕉秸秆粉碎还田机整机防缠性能优越,满足设计要求。     

全喂入稻麦联合收割机配套秸秆切碎抛撒装置的研制

秸秆直接还田是农作物秸秆的有效利用途径之一,在联合收割机上配套秸秆切碎抛撒装置对秸秆直接还田有着重要作用。介绍了秸秆切碎抛撒装置的一般结构,以及所配置的4DMQ-35A稻麦秸秆切碎抛撒装置、纵轴流稻麦秸秆切碎抛撒装置的技术参数。上述两种秸秆切碎抛撒装置与目前国内生产的稻麦联合收割机主要机型相配套,应用情况良好。     

秸秆捡拾粉碎掩埋复式还田机设计与试验

针对黄淮海地区存在玉米秸秆量大、后续播种难度大等问题,设计了一种秸秆捡拾粉碎掩埋复式还田机,能一次完成秸秆捡拾、粉碎、输送和开沟掩埋等作业。应用典型弹齿滚筒式捡拾装置工作原理,通过弹齿捡拾秸秆过程的分析,确定了弹齿滚筒式捡拾装置的导轨中心线轨迹和捡拾相位,并对弹齿进行了基于实际作业情况的运动学分析,其运动轨迹与速度变化规律能够满足捡拾秸秆的需求。采用动定刀支撑切割方式粉碎秸秆,并利用粉碎腔体内的高速气流和置于腔体后侧的挡草板,实现秸秆掩埋还田比例调节和部分秸秆抛撒还田。开沟装置、秸秆输送导向装置出草口和圆盘覆土装置从前向后依次布置,顺序完成开沟、秸秆入沟和覆土掩埋工序。田间试验表明,当作业速度为3 km/h时,秸秆捡拾率为93.5%,粉碎长度合格率为92.6%,开沟深度稳定性系数为95.0%,秸秆入沟率与预先设定的掩埋比例基本一致,各项技术指标满足技术要求。     

“同轴异速”内置式秸秆粉碎抛撒装置的设计

安徽省江淮平原区秸朴循环利用技术集成研究与示范课题在油菜秸秆机械化直接还田技术试验中,提出当前农村急需的油菜秸秆粉碎抛撒装置的研发任务。农机子课题组针对现有联合收割机上安装的主流秸秆粉碎装置作业时存在的主要问题,确立了改外挂为内置,脱粒滚筒与油菜秸秆粉碎装置同轴异速,碎秸秆抛撒宽度可控及装置必须安全可靠的设计思路。试验表明内置式油菜秸秆粉碎及抛撒装置不占空间,可有效降低动能损耗排出的短秸秆由于被可控制抛撒宽度的导向板的阻挡减小了抛撒速度,并顺着导向板均匀地撒在田间,能按需要控制抛撒宽度,秸秆粉碎的安全性、效率和效果均得到了明显的提高和改善。该装置对水稻、小麦等其他作物秸秆粉碎抛撒作业时均能达到预期的优良效果。     

半喂入联合收割机配套稻麦秸秆抛撒还田机研究

秸秆还田工作在我国现阶段具有十分重要的意义,探索秸秆机械化还田技术势在必行。在秸秆机械化还田过程中,秸秆粉碎抛撒对随后进行的旋耕灭茬作业产生影响,是重要技术环节。对半喂入联合收割机切草机粉碎处理后的稻麦秸秆抛撒过程进行研究,设计正反双螺旋铰龙抛撒机构,分析秸秆抛撒运动过程,找出影响抛撒均匀度的因素,并对正反双螺旋铰龙进行优化设计。     

锯盘式秸秆粉碎还田机的设计与试验

秸秆还田机工作部件入土工作,磨损严重、功耗增加等问题,设计离地切碎的锯盘式秸秆粉碎还田机。利用SolidWorks绘制出锯盘式秸秆还田机的三维图。计算得出甩刀的数量及排列方式,利用ANSYS软件对甩刀轴进行模态分析,确定甩刀轴的转速为2 000r/min。仿真分析秸秆被后抛时的运动轨迹,确定锯盘式秸秆切割器的安装位置。对锯盘式秸秆切割器的刀盘上某一点在不同转速下的运动轨迹进行动态仿真,通过比较不同转速下的运动轨迹确定锯盘式秸秆切割器的转速为900r/min。田间试验结果表明,秸秆粉碎长度合格率高出国家标准5.64%,抛撒不均匀度低于国家标准12.2%,灭茬率高出国家标准6.45%。     

东北稻区水稻收获秸秆处理方式综合效果研究

为了研究水稻收获秸秆处理方式对东北稻区秸秆还田效果、耕整地质量、水稻生长和产量的影响,以及进行收益综合评价,本文根据秸秆还田的农艺要求,结合不同秸秆处理机具,设置了3种秸秆处理方式：收获时粉碎抛撒（CK,联合收获机自带粉碎抛撒装置）、收获后秸秆处理1（T1,联合收获机自带粉碎抛撒装置+收获后二次抛撒）、收获后秸秆处理2（T2,联合收获机不带粉碎抛撒装置+收获后粉碎抛撒）,进行了秸秆还田对比试验。结果表明,3种秸秆处理方式均能实现秸秆全量还田,能够保证正常的田间机具作业和水稻生长。其中,T2的综合效果最优,能实现较好的秸秆粉碎抛撒效果和秸秆掩埋效果,有较高的水稻地上部生物量及产量。在秸秆粉碎抛撒质量方面,T2与CK、T1相比,其秸秆粉碎平均长度及秸秆粉碎长度合格率均有显著性差异,均优于CK、T1;秸秆抛撒均匀程度显著优于CK,与T1无显著性差异。在后期耕整地质量方面,T2与CK相比,其地表以下和8cm深度以下的植被覆盖率均有显著性差异,均优于CK;T2与T1相比,其地表以下植被覆盖率有显著性差异,8cm深度以下植被覆盖率无显著性差异。在水稻生长及产量方面,T1和T2处理的产量较CK分别提高1.5%和4.4%,且T2与CK达到显著性差异。本研究结果可为东北稻区水稻秸秆处理方式及配套机具的选择提供理论参考。     

水稻秸秆激荡滑切与撕裂两级切割粉碎装置设计与试验

针对东北稻区秸秆还田作业中存在的粉碎效果差、秸秆腐解速率慢的问题,提出了适合该区域秸秆翻埋还田秸秆粉碎状态,为5~10cm撕裂状态。结合预达到粉碎后秸秆形态及现有机具使用情况,设计了具有激荡滑切和撕裂两个阶段并与联合收获机装配的秸秆粉碎装置,通过理论分析对粉碎过程关键参数进行了设计。单因素试验表明：秸秆含水率从69.77%减少到29.34%时,秸秆因受干物质含量和弯曲强度改变影响,秸秆粉碎长度合格率和破碎率分别下降6.44、9.55个百分点,抛撒幅宽有先增加后减少趋势;秸秆粉碎长度合格率和破碎率随收获速度增加有较大幅度降低,抛撒幅宽减少0.22m;粉碎刀轴转速从2100r/min提高至2850r/min时,秸秆粉碎长度合格率和破碎率都有显著提高,抛撒幅宽也有较大幅度增加;两级定刀直线间隔变大,秸秆粉碎长度合格率和破碎率有小幅度增加,抛撒幅宽减小0.11m。正交试验表明：秸秆粉碎长度合格率和破碎率受收获速度和粉碎刀轴转速影响规律基本一致,收获速度和粉碎刀轴转速对秸秆粉碎长度合格率和破碎率影响更显著（P<0.05）;粉碎刀轴转速和两级定刀直线间隔对抛撒幅宽影响较显著（P<0.05）。设计的装置对东北稻区秸秆还田关键技术问题具有重要意义和应用价值。     

玉米秸秆聚拢排菌覆土还田机的设计与结构分析

秸秆还田是一种直接有效的秸秆资源利用方法。为了加快玉米秸秆还田后腐熟进程,充分发挥秸秆降解菌的作用,设计了集秸秆聚拢、排菌、镇压及覆土多功能于一体的玉米秸秆聚拢排菌覆土还田机。阐述了该机具的总体设计方案及结构工作原理,并分析了聚拢装置的运动轨迹,得到了影响秸秆聚拢性能主要因素的偏角和倾角的较优值。该机具有良好的作业稳定性,联合作业的效果满足农艺要求。     

水稻秸秆反旋深埋滑切还田刀优化设计与试验

针对水稻秸秆深埋还田时,还田刀作业功耗过高和缠草的问题,结合还田机作业过程,分析还田刀功耗过高和缠草的原因,设计了一种反旋深埋滑切还田刀。使用阿基米德螺旋线设计还田刀侧切刃,提高还田刀的滑切性能,计算并验证侧切刃曲线的动态滑切角满足土壤-秸秆滑出还田刀的条件,使用圆弧曲线设计还田刀正切面,以耕宽和正切面安装角为依据确定圆弧半径为60mm。运用离散元仿真软件EDEM进行了反旋深埋滑切还田刀与传统还田刀的仿真对照试验,结果表明反旋深埋滑切还田刀的秸秆还田率、抛土性能与传统还田刀基本一致,作业功耗降低18.19%,选取留茬高度、刀辊转速和机具前进速度为影响因素,选取作业功耗为评价指标进行正交试验设计,确定影响还田机作业功耗的因素从大到小依次为：刀辊转速、机具前进速度、留茬高度。田间试验结果表明：在土壤含水率为20%~30%,地表秸秆覆盖量为336~353g/m2,拖拉机作业速度为低速一挡（1.5km/h）,刀辊转速为250r/min时,秸秆深埋滑切还田刀作业后,平均耕深为18cm左右,秸秆还田率为87.9%~89.7%,地表平整度为2.1~3.7cm,作业指标均满足秸秆还田的农艺要求。     

无驱动式自动调平水田埋秆起浆整地机设计与试验

为解决东北稻区秸秆全量还田条件下,现有驱动式搅浆机存在动力消耗大、严重破坏土壤结构并使得秸秆漂浮等问题,设计了一种无驱动式自动调平水田埋秆起浆整地机,机具前排星形耙片细碎土壤并掩埋秸秆,后排轧滚进一步碎土埋秆,平地装置平整地表,由电液控制系统实现自动调平,能够为水稻插秧作业创造优良地块条件。通过理论分析和优化设计,确定了优化后星形耙片的各项结构参数和排列方式;设计了带有齿板和刀齿的轧滚,倾斜布置的齿板和直立的刀齿分别对土壤进行横向与纵向的滑切,可提高碎土埋秆效果;改进设计了平地板,〖JP2〗确定了板高为150mm,并针对前进速度、板宽、推压角开展了仿真试验,得到最优工作参数为：前进速度2.4km/h、板宽290mm、推压角44°;采用中心不动法的调平策略,设计了基于倾角传感器和PID算法的自动调平电液控制系统,实现了自动调平系统的快速平稳控制。田间试验结果表明,整机作业后地表平整度为0.73cm,秸秆覆盖率为91.4%,压茬深度为5.98cm,泥浆度为1.18g/cm3,机具各项指标均优于国家标准,该设计可为东北稻区秸秆全量还田条件下水整地机具研究提供参考。     

秸秆混肥还田机设计与试验

东北地区玉米秸秆产量大,秋季玉米收获后可还田作业时间短、秸秆腐烂慢,为秸秆还田带来困难。为满足东北地区秸秆快速还田和腐烂要求,研制了一种秸秆混肥还田机,可将粉碎秸秆或站立秸秆切碎收集,并与N肥混合后被输送到还田机的一侧,或成条堆放在田间,或喂入到由铧式犁开出垄沟内。利用三维软件SolidWorks对秸秆粉碎捡拾和输送装置进行了参数设计和实体建模,利用有限元ANSYS Workbench对所设计的粉碎刀进行静力学分析验证了其结构的合理性,并通过分析粉碎刀的秸秆粉碎过程和运动轨迹确定了当粉碎刀受力最小时的最佳排列方式。试验结果表明:当秸秆粉碎捡拾装置转速为2250r/min、还田机前进速度为1.27m/s时,秸秆还田率为95%,秸秆剪切长度合格率为95.5%,秸秆混肥不均匀度为20.5%,作业性能达到了设计要求,可为秸秆混肥还田机的改进设计提供参考。     

稻麦秸秆还田技术发展现状与趋势

土壤有机质对土壤的物理、化学和生物性质都有着积极影响,它也是土壤肥力的主要标志,秸秆还田是恢复和保持土壤有机质含量的基本途径。阐述了我国稻麦秸秆还田技术的发展和研究现状,并按照秸秆还田的深度进行了详细的归纳和分析,从中梳理出秸秆还田作业机的发展历程和方向,并对今后秸秆还田技术的研究提出了意见和建议。      

新型秸秆还田犁翻旋耕复式作业机结构设计

为了解决目前稻麦秸秆还田作业机具作业效果不理想、秸秆埋覆深度浅及保墒蓄水能力差等问题,将秸秆犁翻旋耕技术与保护性耕作要求相结合,设计了一种能够发挥犁翻旋耕等多种耕作方式优势的可调深复式耕整作业机,可一次性地完成犁翻、旋耕及深松等多项作业。为此,重点介绍整机结构及其工作原理,确定了机具关键部件的结构形式和主要参数。试验结果表明:该机具在工作时性能稳定、秸秆埋覆粉碎效果好、作业效率高、通用性强,能够满足多种条件下的稻麦秸秆还田复式作业要求。     

香蕉秸秆还田技术研究与装备设计

研究香蕉秸秆的生物学特性,分析种植过程中秸秆的现有处理方式。在此基础上,设计香蕉秸秆的还田工艺路线,对还田机械的传动系统、总体结构、工作原理进行详细介绍,给出还田装备的主要技术参数。文中重点对粉碎机构的破碎原理、刀具结构、安装方式和除根/还田机构的破茬原理、刀辊总成和布刀形式进行研究和设计。该香蕉秸秆机械还田技术既能够处理地上的蕉茎蕉叶,又能够彻底清除埋于地下的球茎根系,可以解决制约香蕉大规模种植所面临的秸秆处理难题,具有重要的经济效益和生态价值。     

收获粉碎式秸秆压块打包一体机的设计

针对国内秸秆打包机不能进行田间收获打包作业的现状,设计了收获粉碎式秸秆压块打包一体机。以7 3.5 k W拖拉机作为牵引机,利用捡拾收割装置进行秸秆捡拾收获,通过二次粉碎抛送装置完成秸秆的二次粉碎与抛送,实现了秸秆的田间收获压块打包作业。田间试验表明:该机捡拾收获效果良好,损失率低,作业效率达到了2.84t/h,草捆密度133.4kg/m~3,满足农作物秸秆收获作业要求,为秸秆综合利用提供了技术支持。     

秸秆肥料化利用研究进展

秸秆是一种重要的生物质资源,在诸多利用方式中,作为肥料回归土地、回归农业,是最符合农业生态系统物质循环的一种利用方式。目前秸秆还田是秸秆肥料化利用的主要技术之一,分析了秸秆肥料化利用的发展优势,阐述秸秆直接还田、堆肥还田和过腹还田等常用的利用形式,指出秸秆多元化肥料利用的途径,并展望其发展趋势,以期引发对秸秆高效资源化利用及农业可持续发展的思考,为推动秸秆肥料化利用提供参考。