单体仿形双行绿豆播种机的设计与试验

为满足北方旱坡丘陵地区绿豆大垄双行栽培的农艺技术要求,设计了一种单体仿形双行绿豆播种机。该机采取单体独立悬挂结构设计,通过仿形连接装置连接多个单体施肥播种机,具有在旱坡丘陵地播种深度一致、适应能力强的特点;设计了精量播种、大垄双行种植结构,在实现节本增效的同时,使田间植株分布更加合理。试验结果表明:单体仿形双行绿豆播种机作业后,可实现大垄双行种植,双行间距为60~80mm;播种平均深度为33.8mm,施肥平均深度为65.8mm,种肥间距为45.6mm,株距为147mm。该机可一次性完成开沟、施肥、精量播种、覆土及镇压等作业,作业质量符合绿豆种植农艺要求。     

小麦宽苗带等深播种装置设计与试验研究

针对当前播种机仿形效果差、播种深度稳定性差影响播种质量等问题,采用机械执行部件优化与电气控制相互配合的方法,设计了小麦宽苗带等深播种装置。设计出等高位宽幅播种开沟器和刮土整备器,优化了开沟器与覆土器;通过PLC系统对地表的镇压轮垂直反力的监测,采用闭环控制实现播种深度的实时控制。并对装置进行试验,试验结果表明:理论播种深度为25、30、35mm时,实际播种深度均值为25.7、29.4、35.7mm,播深稳定性系数为92.6%、93.2%、90.8%,播种深度一致,满足了播深稳定性要求。     

2BDB-6(110)型大豆仿生智能耕播机设计与试验

针对中国东北地区春季播种时耕种层地温回升较慢和土壤水分不足,严重阻碍大豆发育的问题,设计了2BDB-6(110)型大豆仿生智能耕播机,该机一次进地可同时完成浅松、碎土、播种、扶垄和镇压等作业,在完成播种施肥作业的同时,有效提升耕种层土壤温度和含水率。本文运用逆向工程和曲线拟合等方法,设计出具有减粘降阻功效的仿野兔爪趾浅松铲和仿穿山甲鳞片扶垄铲;运用STC89C52单片机设计了具有镇压力实时监控功能的镇压力自动调节系统。通过田间单因素对比试验,发现仿生浅松扶垄耕整机构可提高一定深度范围内的土壤温度,与传统耕整机构相比可降低作业阻力13%~20%;镇压力自动调节系统可显著提高镇压作业稳定性,提高平均土壤含水率(0~100 mm)1.36%;通过参数优化试验得出耕播联合作业最佳参数组合为浅松深度20 cm,镇压强度48 k Pa;通过对比验证试验发现,浅松、扶垄耕播联合作业与传统播种作业模式相比,可分别提升10、20、30 cm深度土壤温度0.7、1.3、0.9℃,提升平均土壤含水率(0~100 mm)0.47%,缩短大豆出苗时间0.52 d,提高大豆产量2.05%。     

2BDB-6(110)大豆仿生智能耕播机设计与试验

针对中国东北地区春季播种时耕种层地温回升较慢和土壤水分不足,严重阻碍大豆发育的问题,计了2BDB-6(110)大豆仿生智能耕播机,该机一次进地可同时完成浅松、碎土、播种、扶垄和镇压等作业,在完成播种施肥作业的同时,有效提升耕种层土壤温度和含水率。本文运用逆向工程和曲线拟合等方法,设计出具有减粘降阻功效的仿野兔爪趾浅松铲和仿穿山甲鳞片扶垄铲;运用STC89C52单片机设计了具有镇压力实时监控功能的镇压力自动调节系统。通过田间单因素对比试验,发现仿生浅松扶垄耕整机构可提高一定深度范围内的土壤温度,与传统耕整机构相比可降低作业阻力13%～20%;镇压力自动调节系统可显著提高镇压作业稳定性,提高平均土壤含水率(0～100mm)1.36%;通过参数优化试验得出耕播联合作业最佳参数组合为浅松深度20cm,镇压强度48k Pa;通过对比验证试验,发现浅松、扶垄耕播联合作业与传统播种作业模式相比可分别提升10、20、30cm深度土壤温度0.7、1.3、0.9℃,提升平均土壤含水率(0～100mm)0.47%,缩短大豆出苗时间0.52 d,提高大豆产量2.05%。     

小型马铃薯播种施肥联合作业机的设计

针对现有马铃薯播种机械漏播和重播等问题,研究设计出一种马铃薯播种施肥联合作业机,可一次性完成开沟、施肥、播种、覆土、起垄、覆膜等作业。该机采用独特的手指状取种播种机构,使漏播率和重播率降低;使用了旋耕起垄装置,种沟均匀覆土的同时能够完成起垄作业,大大提高了作业效率和质量。该机具无论播种质量(包括株行距、漏重播率、起垄覆土、覆膜等),还是作业效率,均能达到行业相关标准要求。田间试验表明,该马铃薯联合作业机具的平均漏播率为0.91%,平均重播率为1.17%,平均株距偏移率为7.28%。     

机械式小麦射播排种器设计与试验

针对现阶段小麦播种机接触式播种形式存在的覆土后种子深度均匀性差,播种效果易受播种部件影响的问题,同时为简化播种工艺,设计了一种适用于华北地区壤土的非接触式小麦机械射播排种器。阐述了对排种器整体结构和射播工作原理,对排种器关键部件尺寸进行设计,分析了小麦种子在排种器内部携种加速过程及投种过程,得出影响小麦射播效果的因素,并进行仿真与试验台试验。选取排种器转速、前进速度、射播高度为试验因素,播种深度变异系数、排种量变异系数、射播速度、射播深度为指标进行单因素试验与正交试验,并进行了验证试验。试验结果表明,机具前进速度为1.0m/s,排种器转速为1100r/min,射播高度为100mm时,播种深度变异系数为8.3%,排种量变异系数为13.9%,射播速度为35.2m/s,射播深度为34mm。试验验证了所设计的机械式射播排种器在华北平原地区壤土作业时,满足小麦播种的作业要求。     

大豆垄上双行免耕播种机锯齿式开沟器设计与试验

在玉米-大豆轮作免耕种植模式下,针对玉米根土结合体较大且垄向分布不均匀,阻碍大豆垄上双行播种开沟器垄向运动,导致播种深度均匀性和行距一致性较差等问题,设计了一种锯齿式大豆垄上双行播种开沟器。在阐述锯齿式大豆垄上双行播种开沟器结构和工作原理的基础上,对前刀曲线进行了设计,推导出前刀曲线方程;分析了侧刃切割根系力学模型,确定侧刃为锯齿形;对玉米根土结合体进行农艺学测量,确定了锯齿形侧刃的关键参数;根据大豆播种的农艺要求,明确了开沟器主体内导种管以交错形式布置,同时确定了锯齿式开沟器的入土隙角为5°。离散元仿真试验结果表明:锯齿式开沟器能有效切断玉米根系且有较优的工作稳定性,进而验证了设计的合理性。在机组前进速度7 km/h、开沟深度50 mm条件下,以根系切断率为主要指标进行田间性能试验,结果表明:锯齿形侧刃有较强的锯切能力,平均根系切断率达97.25%。与双圆盘开沟器进行田间对比试验,结果表明:锯齿式开沟器比双圆盘开沟器开沟深度变异系数降低43.33%、种子横向距离变异系数降低60.81%。仿真试验和田间试验均表明锯齿式开沟器满足免耕大豆垄上双行播种农艺要求。     

2BMK-6型铺膜铺管施肥播种机的设计与试验

针对甘肃省灌区玉米等作物机械化铺膜铺管施肥播种技术缺乏有效机具的现状,研究设计了2BMK-6型铺膜铺管施肥播种机,介绍了机具的工作原理,对整地镇压机构、开沟覆土机构、施肥播种铺管机构等关键部件进行了设计,分析了穴播器的设计和工作过程,确定了满足工作的结构和鸭嘴数量,保证了满足农艺要求播种质量;分析了旋土筒的设计和工作受力过程,确定了满足旋土筒送土量的导土板数量和螺旋夹角。田间试验结果表明,施肥深度平均为80 mm,播种深度平均为38 mm,穴播数量平均为1.5粒,空穴率平均为2%,地膜错位率平均为1%,滴管纵向拉伸率平均为0.8%,滴管横向拉伸率平均为18%,试验指标达到了设计要求和相关农业行业标准要求。     

新型窝眼轮式玉米排种装置的设计与试验研究

为满足玉米芽种穴盘精播育苗的机械化要求,设计一种新型窝眼轮式玉米芽种排种装置,对主要结构和工作原理进行介绍。用UG NX软件对关键零件进行设计和装配。选择窝眼直径、窝眼深度和播种作业速度作为主要参数进行三因素三水平的正交试验,确定较优参数组合,并进行验证试验。试验结果表明:当其他参数固定,窝眼直径为14mm,窝眼深度为6mm,作业速度为100mm/s时,性能指标播种合格率为91.31%,重播率为4.08%,漏播率为4.61%,满足技术要求。     

2BH-6型绿肥旋耕混合播种机的设计与试验

针对目前新疆果园广泛存在的土壤贫瘠、养分积累较少及机械化程度低的实际问题,提出了果园行间混合播种绿肥的土壤改良复合作业工艺,并设计了2BH-6型绿肥旋耕混合播种机,该机能够一次性完成播前碎草、旋耕整地、混合播种和镇压覆土等多项作业。田间试验结果表明:样机作业松土深度平均110mm,播种深度平均31mm,播种深度合格率95%,滑移率2.5%,断条率2%,播后地表平整、镇压连续,作业参数指标达到了设计要求,符合播种机农业行业标准。研究结果可为北方旱地果园行间机械化播种提供参考依据,对于提升土壤肥力和促进果品提质增效具有重要的现实意义。     

旋转拨刀式小麦免耕播种机的设计与试验

针对我国一年两熟区免耕播种小麦机具易堵塞问题,设计了旋转拨刀式小麦免耕播种机。主要设计了动力传动方案、开沟器、立式拨刀防堵装置等关键部件,并确定了其主要结构参数。田间试验表明:该机能够有效清除秸秆、杂草,保证机具的通过性,播种深度为41.5mm,施肥深度为89.6mm,种肥间距为45.2mm,一次可以完成拨茬、开沟施肥、播种、镇压等作业,土壤扰动量少,作业质量满足农艺要求。     

切抛组合式小麦宽幅沟播破茬清秸防堵装置设计与试验

针对西北地区玉米秸茬覆盖地小麦免少耕宽幅沟播时,由于玉米根茬阻碍秸秆流动导致的秸茬聚集壅堵、土壤扰动大、种带清洁率低、播种质量差等问题,提出先被动切割、后主动抛撒的种带清理方法。设计了一种切抛组合式破茬清秸防堵装置,通过纵向布置的倾斜缺口圆盘与旋抛装置配合作业对种带残茬与秸秆进行清理。适配防堵装置设计了分流式开沟器,实现行距稳定的一沟两行播种。分析确定了缺口圆盘倾角与偏角参数;依据滑切理论设计计算了平直旋刀与侧倾旋刀刃线结构参数;建立MBD-DEM联合仿真平台并采用正交旋转组合试验方法,以种带清洁率、秸茬粘结键破碎率与土壤扰动宽度为指标进行旋抛装置关键参数优化仿真试验。基于仿真结果建立各指标回归模型并通过响应面分析与多目标优化得出,当侧倾旋刀倾角为20°、回转速度为310r/min时,防堵装置种带清洁率达到96.9%,秸茬粘结键破碎率为26.9%,土壤扰动宽度为139mm。在玉米秸茬覆盖地进行小麦播种试验,结果表明切抛组合式小麦宽幅沟播破茬清秸防堵装置通过性良好,种床清洁率为90.1%,破茬率为96.2%,土壤扰动宽度为127mm,土壤扰动量为6.9%,整机作业质量稳定且播种后小麦出苗均匀,满足宽幅沟播小麦免耕播种农艺要求。     

Effects of different ridge:furrow ratios and supplemental irrigation on crop production in ridge and furrow rainfall harvesting system with mulches

The ridge and furrow rainfall harvesting (RFRH) system with mulches is being promoted to increase water availability for crops for higher and stable agricultural production in many areas of the Loess Plateau in northwest China. In the system, plastic-covered ridges serve as rainfall-harvesting zones and stone-, straw- or film-mulched furrows serve as planting zones. To adopt this system more effectively, a field study (using corn as an indicator crop) was conducted to determine the effects of different ridge:furrow ratios and supplemental irrigation on crop yield and water use efficiency (WUE) in the RFRH system with mulches during the growing seasons of 1998 and 1999.The results indicated that the ridge:furrow ratios had a significant effect on crop yield and yield components. The 120:60 cm ridge and furrow (120 cm wide ridge and 60 cm wide furrow) system increased yield by 27.9%, seed weight per head by 14.8%, seed number per head by 7.4% and 1000-seed weight by 4.7%, compared with the 60:60 cm ridge and furrow (60 cm wide ridge and 60 cm wide furrow) system. No differences in WUE were found between the two ratio systems. For corn and winter wheat, the optimum ridge:furrow ratio seems to be 1:1 in the 300-mm rainfall area, 1:2 in the 400-mm rainfall area and 1:4 in the 500-mm rainfall area. The optimum ridge:furrow ratio seems to be 1:3 for millet in the 300-mm rainfall area, although it is unnecessary to adopt RFRH practice in regions with more than 400 mm rainfall. The most effective ridge size for crop production seems 60 cm in the Loess Plateau. Implementing supplemental irrigation in the RFRH system is also a useful way to deal with the temporal problem of moisture deficits. In the case of corn, supplemental irrigation at its critical growth stage can increase both grain yield and WUE by 20%. The combination of in situ RFRH system with supplemental irrigation practice will make the RFRH system more attractive.     

稻麦联合收获开沟埋草一体机播种系统设计与试验

目前免耕播种机多为收获后免耕播种作业,未有将免耕播种系统与收获、秸秆还田相结合的复式机型,为了满足此种集成作业需要,达到抢农时、提高作业效率、减少机器下地次数的目的,设计了一种免耕播种系统与稻麦联合收获开沟埋草一体机相结合的机型,该播种系统主要由排种装置、种沟开沟装置、抛土装置构成。性能试验结果表明:设计的小型免耕开沟器开沟深度为3.1 cm,开沟宽度为3.6 m,破茬率为83.4%;延伸板长度为12 cm的抛土装置单侧抛土幅宽为105 cm,覆土厚度为2.2 cm,碎土率为97.8%,抛土均匀性为91.7%。播种系统水稻旱直播田间试验表明:当播种系统播种水稻干种、湿种播量分别为112.5 kg/hm~2、135 kg/hm~2时,产量分别为6 532.4、6 510.0 kg/hm~2,满足一体机免耕旱直播的播种需求。     

小麦高低畦宽苗带播种机设计与试验

根据井灌区小麦的种植特点,设计一种新型的小麦高低畦宽苗带播种机,集造畦、施肥、播种、镇压于一体,实现小麦高低畦宽苗带种植,解决传统小麦小畦种植模式土地利用率低、光热损失大、小麦群体不足等问题。设计浮动式播种单体,提升播幅内播深一致性;设计错位组合式双圆盘开沟器组,实现小麦宽苗带播种,苗带宽度达到9 cm以上;设计“凸”形螺旋绞龙高低畦成形机构,疏松的土壤在大绞龙螺旋叶片的作用下沿导线方向分向两侧,堆积的土壤在小绞龙螺旋叶片的作用下继续沿导线方向输送并完成土壤的搅匀,最终形成剖面呈“凹”型的高低畦地表构造,实现小麦高低畦种植;设计悬浮式播种施肥驱动装置,滑移率减小到2%以下,减少漏播率。田间试验表明,播深平均为3.2 cm,播深合格率为93.6%,高低畦高度差平均为10.32 cm,该播种机作业性能达到设计要求,符合当地农艺要求。     

基于作物生长模型的冬小麦灌溉方案研究

利用作物生长模拟模型(PS123),以黄淮海平原曲周砂壤土种植的冬小麦为例,对2 280个不同淡水灌溉方案和2 055个微咸水灌溉方案进行了模拟研究,分析了不同灌溉方案对作物生产力、水分利用效率的影响。结果表明,曲周地区多年冬小麦平均生产潜力为11.27 t/hm2,冬小麦最高生产潜力的最小需水量为240 mm,与目前节水灌溉试验相吻合;通过灌溉方案模拟,提出了在冬小麦生育期淡水灌溉1到4次,获得高产的最佳灌溉方案;在灌溉4次的冬小麦生产体系中,建议冬前用淡水灌溉,返青后可以考虑1～2次微咸水灌。     

冷浸田起垄平整装置设计与试验

针对冷浸田终年积水、水土温度低及排水不良,需进行垄作栽培水稻的生产要求及目前缺乏相关机具的生产现状,设计了一种适宜于冷浸田作业的起垄平整装置,该装置主要由起垄辊、微垄开沟器及平整部件组成,实现大垄排水、微垄蓄水作业,利于冷浸田排水及水稻种子生长发育。根据《冷浸田机械起垄水稻栽培技术规程》,对起垄辊、微垄开沟器及平整部件关键参数进行了设计,确定起垄辊回转半径为560 mm、锥形面倒角为28°,微垄开沟器宽度为50 mm、高度为40 mm及平整部件可调节角度为5°。基于DEM-FEM耦合仿真分析确定了装置较优运行参数,当机具前进速度为0.6 m/s、旋耕刀辊转速为230 r/min、起垄辊转速为120 r/min时,土壤回流率为3.51%,并进行了起垄辊应力应变分析。田间试验结果表明,平均垄沟沟深为160.03 mm、沟顶宽为174.84 mm,平均垄顶宽为1 888.89 mm,平均厢面平整度为11.26 mm,平均微垄沟沟宽为60.16 mm、沟深为36.48 mm,各项指标均满足冷浸田机械化起垄作业要求。     

不同种植模式冬小麦耗水特性及产量试验研究

通过田间试验,研究了两种种植模式（传统平作和垄植沟灌）不同水分处理对冬小麦耗水特性和产量的影响。结果表明：相较于传统平作种植模式,垄植沟灌冬小麦的全生育期耗水量减少26.26~31.92mm,穗粒数和千粒重分别增加6.09%和3.79%,增产150.57~237.63kg/hm2,水分利用效率提高9.43%~10.39%;两种种植模式的耗水量和产量与水分处理呈正相关,但随着水分控制下限的提高,水分利用效率则先增大后减小;确定垄植沟灌为冬小麦适宜种植方式,并在L-70水分处理获得了最优的水分利用效率,达到1.91 kg/m3,产量达到7589.96 kg/hm2。     

土壤分流式宽苗带小麦少耕播种机设计与试验

为实现长江中下游农业区宽苗带小麦少耕播种需求,本研究结合区域小麦种植农艺特点,设计一种土壤分流式宽苗带小麦少耕播种机.通过对表土盖种装置结构与抛土运动学分析,设计耕抛刀辊结构参数,得到覆盖种带运动学条件;通过对沟土匀摊装置结构及螺旋叶片作用下土壤受力与速度分析,设计沟土匀摊装置结构参数,明确影响播种深度与其稳定性关键因...