1GMC-70型船式旋耕埋草机的设计

针对我国南方多熟制稻作区秸秆难以用人畜力及常规机械埋覆还田的生产实际,研制了1GMC-70型船式旋耕埋草机.该机由船式拖拉机(机耕船)和悬挂于船尾的左、右旋螺旋埋草刀辊组成.机组前进时,机耕船船底板将秸秆压伏于地表;船尾刀辊回转,将稻秆、麦秆、油菜秆、绿肥、杂草等秸秆及植被埋覆还田.经试验表明,该机平均耕深可达117 mm;秸秆覆盖率95.6%,生产率0.133～0.167 hm2/h,适用于泥脚深度350 mm以下、秸秆高度700 mm以下的水田耕整作业要求.     

船式旋耕埋草机螺旋刀辊作业功耗试验

基于LabView软件平台开发了功耗测试系统。采用相位差原理,对船式旋耕埋草机的螺旋刀辊进行了中稻收获后的水田适度耕整与秸秆埋覆还田功耗试验。在功率测试平台上对测试系统进行了标定,结果显示系统测量误差在5%以内。在田间对螺旋刀辊作业功耗进行了实时检测,通过分析各因素对功率消耗的影响,得到了船式旋耕埋草机较优作业模式：实行2次耕整,刀辊转速310r/min,其中第1次作业耕深55mm,其平均作业功耗为7.13kW,第2次作业耕深达到110mm,其平均作业功耗为7.59kW,两次耕整后秸秆埋覆率达到95%以上。     

农户对水田高茬秸秆还田耕整机应用测试与耕整技术示范

为了检测高茬秸秆还田旋耕机的田间作业适应性能,对水田秸秆还田耕整机开展水稻秸秆田块的田间试验研究,得到该机具对田块及秸秆的适应范围;开展机具结构参数(刀辊结构),作业参数(前进速度、刀辊转速、耕深)等因素对耕整作业性能的田间试验研究,获取该机较优作业参数范围,为机具的田间作业提供参考;进行机具实际应用调研测试,为机具的进一步优化设计与推广应用提供参考。     

水田秸秆还田机作业性能指标分析与建议

分析了目前与大、中拖配套的水田秸秆还田机作业性能指标及采标情况,并通过对2005～2007年集中进行的20个企业30个不同型号、结构还田机产品作业性能指标测试数据的分析,提出了水田秸秆还田机作业性能指标制定建议：耕深≥12cm、耕深稳定性≥85%、耕后地表平整度≤3cm、地表植被分布地表无明显的秸秆堆积现象,取消起浆溶度指标。     

高茬黏重稻茬田油菜直播埋茬防堵深施肥复合装置研究

针对长江中下游稻油轮作区油菜直播作业时,因土壤黏重板结,地表前茬水稻留茬高、留存秸秆量大,导致旋耕部件易缠绕,秸秆埋覆率低,致使深施肥铲易挂草壅堵,作业厢面拖堆不平,难以实现深施肥作业。本文设计一种适应高茬黏重稻茬田的油菜直播埋茬防堵深施肥复合作业装置,确定埋茬防堵部件深旋弯刀、浅旋弯刀、防堵直刀和深施肥铲的结构参数及刀片和深施肥铲排列安装方式。利用EDEM仿真分析了机具作业后的秸秆埋覆、空间分布及颗粒肥料深施后的分布深度,结果表明：作业速度为2.5 km/h、耕作深度为150 mm、埋茬防堵部件刀辊转速为345 r/min时,秸秆埋覆率为86.53%、施肥深度为83～106 mm。开展了油菜直播机4种田间作业工况验证试验,结果表明：埋茬防堵深施肥复合作业装置田间作业性能良好,实现了肥料深施,秸秆埋覆率为86.69%～90.35%、厢面平整度为16.48～22.65 mm、施肥深度为87.4～109.5 mm、碎土率为81.24%～92.13%。     

稻油轮作区铲锹式油菜直播种床整备机设计与试验

针对长江中下游稻油轮作区土壤黏重板结、秸秆量大等问题,油菜直播种床整备采用传统旋耕方式常导致耕层浅、埋茬效果不足和平整度较低的实际问题,本文结合油菜种植农艺要求,设计了主动铲锹切土、抛土,并集成被动式开畦沟、碎土、平整厢面装置,实现适宜油菜直播的土壤翻耕、碎土、秸秆埋覆、平整等功能的铲锹式种床整备机;根据铲锹入土角、耕深、切土节距等要求,建立了曲柄连杆机构运动学模型,基于Matlab软件分析得出曲柄连杆机构结构参数;根据铲尖运动轨迹、切土节距、沟底凸起高度等要求,确定了左右交错式铲锹和螺旋式的曲柄排列方式,开展了机组运行参数的匹配设计,得出了机组前进速度vm为0.4~0.5m/s、曲柄转速n为240r/min;同时开展了土壤被铲锹抛出后运动过程分析,确定了罩壳安装参数;建立了基于离散元方法的耕作部件-土壤-秸秆相互作用仿真模型,应用EDEM 与ADAMS软件耦合分析了机具的秸秆埋覆性能,仿真结果表明,平均秸秆埋覆率为91.64%,可实现秸秆深埋还田。田间试验表明,在高茬水稻秸秆工况下,铲锹式种床整备机的平均作业耕深为215.3mm,与传统旋耕方式相比,平均耕深提高99.2mm;秸秆埋覆率为89.43%,相比传统旋耕方式的埋覆率提升了27.61个百分点,且机组无缠绕和堵塞,通过性好,整机作业质量达到稻茬地油菜直播种床整备的要求。     

人字型水旱两用旋埋刀辊设计与试验

为适应长江中下游水旱轮作多熟制稻作区的秸秆还田与土壤耕作,降低现有组合刀辊的作业功耗和轴向负载,开展了螺旋横刀排列方式及结构参数的相关研究。根据对刀辊轴向受力的理论分析,提出平衡刀辊轴向力的初步方案,采用离散元软件模拟不同排列形式的螺旋横刀对土壤的切削过程,仿真结果表明,人字型排列方式的轴向受载稳定性与切削阻力优于锯齿型和交错型。基于人字型排列原则,重新规划旋耕刀的布局并设计配套刀盘,形成一种人字型水旱两用旋埋刀辊。为了进一步降低刀辊功耗,建立螺旋横刀切削土壤的数学模型,分析安装角与刀宽对切削阻力及秸秆埋覆效果的影响,并进行优化。为验证刀辊优化后的区域适用性及减阻效果,进行了田间试验。试验结果表明:人字型水旱两用旋埋刀辊适用于大多数水稻田的秸秆埋覆与土壤耕作,其中耕深均值为18. 10 cm、耕深稳定性系数均值为92. 75%、耕后单幅平整度均值为2. 00 cm、秸秆埋覆率均值为92. 60%,均满足设计要求。同时,在不降低秸秆埋覆率的前提下,人字型刀辊较交错型刀辊降低功耗0. 34%～17. 01%; 50°安装角的螺旋横刀的刀辊较35°安装角螺旋横刀的刀辊降低功耗6. 81%～16. 46%,达到了优化目的。     

水稻水直播机械化高产栽培关键技术研究

基于我国长江中下游地区水稻直播生产发展的良好态势,根据笔者近些年的研究与实践,遵循农机与农艺密切结合的原则,重点阐述了直播稻生产过程中的适度耕整、适时匀播、合理促控和综合防治4大关键技术。围绕关键技术的实施,介绍了笔者最新研制的船式旋耕埋草机和水稻播种施肥机。前者能实现水田适度耕整、秸秆埋覆还田;后者能实现地表平整、开沟作畦、底肥深施、均匀条播。两种机械技术与栽培技术有机结合,为当前水稻水直播生产提供了先进适用的装备。     

大幅宽激光整平水田埋茬耕整机的设计

为实现水田高效秸秆埋茬与耕整为目标,补充和平衡土壤养分,减少环境污染,设计了一种大幅宽激光整平水田埋茬耕整机。阐述了耕整机总体结构和工作原理,重点对耕整机的宽幅、激光整平以及配套拖拉机功率进行了详细的设计分析。该机耐用耐磨损,功率消耗低,操作灵活,可完成旋耕、打浆、埋茬、耕地整平等多方面作业。     

1ZS-4200型水田振捣起浆平地机的设计与试验

针对水田耕整农艺要求，设计了一种能够一次作业完成碎土、根茬压埋、根系生长土层起浆以及平地等多道工序的水田振捣起浆平地机，主要由机械传动装置、机械式高频激振机构、圆弧埋茬梳齿、船型拖板以及新型隔震传动装置组成。通过分析确定了机械传动装置参数，并设计了水田振捣起浆机的机械式高频激振机构和圆弧埋茬梳齿。田间试验表明：当机械式高频激振机构的激振频率为43Hz、机具前进速度为3km/h时，埋茬率为90.6%,平整度为20mm,泥浆度为1.30g/cm³,综合指标达到最佳，满足水田耕整的农艺要求。     

反旋深松联合作业耕整机设计与试验

针对现有深松旋耕联合作业机多为深松部件在前、旋耕部件在后的组合结构,较少考虑各工作部件作业时之间的相互影响,本文基于深松部件、旋耕部件作业之间的交互作用,设计一种用于深耕的反旋深松联合作业耕整机,通过旋耕、深松、镇压多工序实现表层土壤细碎、秸秆埋覆,深层土壤疏松目的。整机以提高作业质量、减少作业阻力为设计目标,运用离散元仿真与正交试验、有限元仿真结合进行整机参数优化。离散元仿真结果表明:机具作业速度v_m为1.8 km/h、刀轴转速n为350 r/min、旋耕刀类型X为IIT195弯刀时,机具作业壅土量为5 283个土壤颗粒,植被覆盖率为98.37%,此时综合作业质量较优;有限元仿真结果验证了深松铲设计强度满足作业要求。以较优参数组合为基础的田间试验结果表明:反旋深松联合作业耕整机旋耕深度、深松深度、地表平整度、土壤膨松度分别为182.8 mm、388.4 mm、18.3 mm、17.22%;旋耕深度稳定性、深松深度稳定性、植被覆盖率均在90%以上,完全满足深层土壤整地需求;与深松旋耕联合整地机相比,反旋深松联合作业耕整机在不影响作业效果前提下,提高了耕深稳定性、植被覆盖率,同时使牵引阻力降低了16.21%,作业稳定性、可靠性较好。     

双辊秸秆还田旋耕机试验

阐述了粉碎刀辊正转、旋耕刀辊反转的双辊秸秆还田机结构特点和作业机理.基于土槽试验台设计了室内旋耕耕作部件试验装置.室内试验结果表明,双辊作业模式具有良好的植被性能和相对较低功耗,其应用于双辊秸秆还田旋耕机是可行的.研制了双辊秸秆还田旋耕机并进行了玉米秸秆还田性能试验,试验结果表明双辊秸秆还田旋耕机可一次完成直立玉米秸秆还田、旋耕碎土等联合作业,秸秆粉碎合格率、根茬破碎率、植被覆盖率、碎土率等可达90％以上.     

水稻秸秆深埋整秆还田装置设计与试验

针对目前我国水稻秸秆还田机械普遍存在的耕作深度浅、秸秆还田深度不满足农艺要求、旋耕部件缠草严重等问题,运用旋耕理论和数值计算分析方法设计了水稻秸秆深埋整秆还田装置。根据实际情况对土壤颗粒进行假设,运用离散元法建立土壤颗粒力学模型,应用EDEM软件进行整秆还田仿真虚拟试验,仿真结果表明,耕深在20 cm时,土壤表层覆盖率为93.87%。通过土槽台架试验得到:在作业速度为1.25 km/h、刀辊转速为237 r/min时,耕深可达到22 cm,地表以下15~20 cm翻埋的秸秆占秸秆总量的80%,秸秆还田率为91.63%,同时刀辊轴不缠草。试验结果表明,秸秆还田深度达到水整地环节的要求,秸秆还田率较高。通过虚拟仿真和台架试验相互验证,证明新型整秆还田装置一次作业可实现切土、碎土、埋草、压草及覆土的功能,满足农艺要求。     

1GK-210型水旱两用旋耕机设计

设计了1GK-210型水旱两用旋耕机,介绍了其总体结构,确定了主要技术参数,并创新性设计了旋耕刀辊和托板装置。该机既适合于南方中性以上黏土性质的水田,能一次完成翻耕、埋茬、碎土、起浆和平地等多项作业;也适用于旱地粮食作物秸秆还田作业,耕整效果满足粮食作物种植农艺要求。      

小区自走式旋耕机的设计优化与试验研究

以小区自走式旋耕机为研究对象,对其结构组成及工作原理进行了分析,并针对玉米根茬地旋耕作业的要求,采用Box—Behnken中心组合试验设计方法对玉米根茬地进行了较为详尽的田间试验。结果表明:当旋耕机前进速度为0.6m/s、刀轴转速为224r/min、刀齿齿数为11片时,旋耕深度达到13cm,玉米根茬破碎率达到9 5%以上,基本满足了小区作业要求。     

秸秆-土壤-旋耕机交互下秸秆位移与埋覆效果研究

分析秸秆-土壤-机具之间的交互关系,明确秸秆运动规律及分布效果,对秸秆管理及耕作机械优化设计具有重要的作用。为探究秸秆-土壤-旋耕机交互下的关键作业参数对秸秆位移和埋覆效果的影响,利用Design-Expert软件,根据Box-Behnken试验原理进行了室内土槽试验。以旋耕埋草作业中的秸秆长度、耕作深度、刀轴转速为影响因素,以秸秆位移和埋覆率为指标进行三因素三水平的二次回归正交试验。通过建立响应面数学模型,分析了各因素对旋耕埋草效果的影响。试验结果表明：影响秸秆埋覆率和位移的主次顺序为耕作深度、秸秆长度、刀轴转速;秸秆长度与耕作深度交互作用对秸秆埋覆率和位移影响显著,其余参数交互作用不显著。多目标优化结果表明：当秸秆长度为5 cm、耕作深度为14.99 cm、刀轴转速为320 r/min时,埋草效果最优,其对应指标秸秆埋覆率与位移分别为95.5%和27.6 cm。利用优化后的参数进行试验验证,秸秆埋覆率与位移分别为93.3%和28.1 cm。研究结果可为旋耕埋草作业参数调整提供参考,为秸秆-土壤-机具交互机理研究提供理论支撑。     

1MC-150型灭茬旋耕机的研制与开发

摘要：为了解决的漏耕问题,设计了一种灭茬旋耕机,可以一次性完成灭茬和旋耕作业,经田间试验测试,灭茬深度150mm,旋耕深度180mm,作业效率0.40hm2 /h。其创新点是在灭茬轴和旋耕轴的一端交错设置L型灭茬弯刀和驼型旋耕弯刀,优势是耕幅内不产生漏耕现象。     

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。