旋耕—碎茬通用刀片结构参数优化试

以L型碎茬刀及宽型旋耕刀为基础,设计了9种旋耕-碎茬通用刀片.通过土槽单刀功率消耗(扭矩)试验确定了通用刀片的结构参数为:弯折角67°、弯曲半径20 mm、正切刃滑切角12°、单刀作业幅宽60 mm.并分别进行了通用刀片与国标旋耕刀的旋耕对比试验及通用刀片与批量生产的碎茬刀切断对比试验.试验结果表明,通用刀片单位幅宽功率消耗小于国标旋耕刀,但大于常用碎茬刀;单刀幅宽相同条件下,通用刀片功率消耗低于旋耕刀及碎茬刀,表明通用刀片结构参数选择合理可行.     

北方旱作农业区耕作体系关键技术

对构成北方旱作区蓄水保墒耕作体系的关键技术进行了阐述,以地表覆盖、少耕免耕技术为核心,以联合作业为手段,达到蓄水保墒、培肥地力的目的.总结出了6项新技术:一次完成玉米秸秆、根茬粉碎并部分覆埋复合作业的秸秆根茬联合处理技术;在同一刀辊与刀盘上完成旋耕、碎茬两种作业的旋耕碎茬通用技术;只在种床部分进行少量耕作(或只开沟)的条带少(免)耕精密播种技术;垄上覆膜沟内播种的起垄膜侧沟播技术;利用仿生学设计土壤耕作部件的机械仿生减阻技术;无秸秆种床进行免耕播种的免耕播种秸秆防堵技术.同时给出了耕作体系构成图.     

驱动圆盘犁与双刃型旋耕刀组合式耕整机设计与试验

针对传统旋耕式耕整机在稻-油或稻-稻-油水旱轮作的油菜种植模式下进行耕整地作业易存在整机通过性、适应性差,旋耕装置作业碎土率低、刀辊易缠草、秸秆埋覆性能差等问题,设计了一种驱动圆盘犁与双刃型旋耕刀组合式耕整机。提出先主动犁耕后双刃旋耕、两侧开畦沟的工作方式,分析确定了驱动圆盘犁组主要结构参数以及驱动圆盘犁组-开畦沟前犁布局方式;分析确定了一种应用于驱动圆盘犁与双刃型旋耕刀组合式耕整机的双刃型旋耕装置关键结构参数。依据滑切原理确定了具有长刃部和短刃部的双刃型旋耕刀片关键结构参数;根据驱动圆盘犁组结构布局确定了双刃型旋耕装置为双头螺旋线排列方式。利用离散元仿真方法分析了整机的秸秆埋覆性能以及对土壤耕层交换的影响,结果表明整机作业平均秸秆埋覆率为94.69%,且整机作业后土壤耕层混合均匀。在秸秆留茬量不同的两种工况下进行田间性能试验,田间性能试验表明,驱动圆盘犁与双刃型旋耕刀组合式耕整机作业后平均秸秆埋覆率为96.45%,平均碎土率为95.30%,犁组不堵塞,刀辊不易缠草,机组通过性好;田间播种试验表明,整机播种后油菜出苗均匀,整机作业各项指标均满足稻茬地油菜直播种床整备要求。     

基于螺旋线算法的旋耕机执行部件设计及优化

为了提高旋耕刀使用寿命、降低旋耕能耗,基于阿基米德螺旋线,对旋耕刀切削刃进行了设计,并对旋耕刀和刀辊进行了优化设计。采用阿基米德螺旋线设计切削刃,优化切削刃受力,发现侧切刃终点半径到折弯直线之间的夹角α可以显著影响正切刃性能。采用静力学和能耗分析法,对其进行优化,结果表明:当α=57°时,能耗最低,且该角度下最大应力和形变满足强度要求。采用左右对称布置刀辊,3螺旋线对刀辊上旋耕刀具分布进行优化,并对优化后的刀辊和旋耕刀进行能耗测试。测试结果表明:优化设计可以有效降低生热量和能量消耗。     

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.     

开沟旋耕机渐变螺旋升角轴向匀土刀辊设计与试验

针对长江中下游农业区开厢沟后旋耕作业地表平整度差、土壤轴向分布不均匀等问题,设计了一种渐变螺旋升角轴向匀土刀辊。分析了旋耕刀轴向运土力学条件,建立了匀土刀辊旋耕刀扰土体积参数方程和旋耕刀渐变螺旋升角排列螺旋线方程,并分析确定了影响匀土刀辊轴向匀土性能的关键因素为刀辊转速、旋耕切土节距、初始螺旋升角。运用离散元法模拟匀土刀辊作业过程,以耕后地表平整度为试验指标,以刀辊转速、旋耕切土节距、初始螺旋升角为试验因素,进行了正交试验,建立地表平整度回归方程。利用Design-Expert分析软件得到最优参数组合为：刀辊转速260r/min、旋耕切土节距8.3cm、初始螺旋升角71°,此时仿真地表平整度为17.35mm。在最优参数组合下进行了田间试验,结果表明,匀土刀辊作业后,地表平整度、土壤轴向分布均匀度、耕深稳定性系数、碎土率的均值分别为14.5mm、8.82%、92.34%、81.66%,整体耕整效果优于常用旋耕刀辊。     

烟秆拔秆机刀辊参数优化与试验

针对烟秆拔秆机存在拔秆作业能耗高、工作不稳定、刀辊受力不均等不足,对其核心工作部件刀辊的结构参数和工作参数进行优化与试验研究。首先,对刀辊旋耕刀切土轨迹、沟底不平度、切土节距、拔秆入土深度和旋耕速比进行了理论分析,并结合刀辊拔秆工作原理和拔秆农艺要求,确定了拔秆机刀辊较优参数设计组合为:拔秆机前进速度v_m=0.3 7 m/s,切土节距S=1 0 0 mm,旋耕速比λ=8,刀辊转速n=1 1 0 r/min。其次,对影响刀辊工作质量和功率消耗较大的旋耕刀参数及排列进行了研究,包括旋耕刀侧切刃、正切刃、正切部弯折半径、工作幅宽及刀辊回转半径等,得到适合于反转拔秆的旋耕刀参数为:螺线起点的极径ρ_0=1 6 3 mm,螺线终点的极径ρ_n=2 4 0 mm,螺线终点的极角θ_n=3 1.8°,弯折半径r=3 0 mm,旋耕刀幅宽b=3 0 mm,并提出了旋耕刀在刀辊上的4n±2最优数列双螺旋线排列法。田间作业试验表明:刀辊拔秆作业质量较好,性能稳定,设计合理。     

双轴式旋耕灭茬机灭茬刀辊结构设计与试验

针对农机具节能减排和提高秸秆根茬粉碎率等问题,优化设计了一种与大功率拖拉机配套的旋耕灭茬播种机的灭茬刀辊系统,系统由刀片、刀盘和刀轴等组成。根据灭茬机理,设计出灭茬刀具,并采用三维软件建模。同时,运用EDEM离散元仿真软件进行旋切虚拟试验,检验设计的刀辊系统的工作性能。通过仿真试验对比,测定灭茬刀辊的扭矩与切削速度、刀辊转速的关系,观察分析秸秆根茬被灭茬刀辊切断粉碎情况及灭茬刀辊对土壤的扰动情况。田间试验结果表明:各项指标均达到了国家相关标准的技术要求,整机的作业速度和刀辊的工作转速在0.4m/s、600r/min条件下刀辊碎土性能最好;整机的作业速度、刀辊的工作转速相比灭茬深度对碎茬率的影响比较显著,作业速度和刀辊的工作转速在0.6m/s、600r/min条件下刀辊灭茬性能最好。该研究可为灭茬刀辊系统设计提供参考。     

深施肥机旋耕部件关键参数设计与试验

为使深施肥机达到目标耕深合格率和碎土率,利用深施肥机试验台,以旋耕刀类型、旋耕速比、刀辊直径为因素,以耕深合格率和碎土率为评价指标,进行三因素三水平正交试验,并设置一列误差列。试验结果表明:影响根深合格率的主次因素为刀辊直径、旋耕速比、旋耕刀类型;影响碎土率的主次因素为旋耕速比、弯刀、刀辊直径。综合考虑各因素对耕深合格率和碎土率的影响程度,得出最优组合方案:旋耕刀类型选用旋耕弯刀,旋耕速比为8.1,刀辊直径为26cm。本研究为贵州烟草农业机械的改进设计提供了参考依据。     

微耕机旋耕刀辊弯刀排列优化仿真分析

旋耕刀辊弯刀排列是决定微耕机耕作性能的重要因素,本文对微耕机旋耕刀辊进行优化设计并建立其数学模型,研究刀辊各项参数间的影响因素。根据相关文献对一种微耕机旋耕刀辊弯刀进行优化设计,参考旋耕刀辊排列准则建立排列数学模型,得到旋耕刀辊弯刀排列优化设计方法。基于SPH算法建立本文提出的旋耕刀辊弯刀排列方法的刀辊有限元模型,并进行动力学仿真,由仿真结果可知,优化后的旋耕刀辊相对于传统旋耕刀辊在切土时能达到减阻降振、减小冲击和节约能耗的效果。     

灭茬旋耕深松起垄通用机传动系统的研究设计

为实现用一种机型解决灭茬、旋耕两种机型通用问题，在分析现有驱动式作业机传动系统的优缺点和存在的问题基础上，采用了拨叉式变速，双侧边链传动和过载保护的传动方案，实现了灭茬、旋耕通用；并提高了传动系统的工作可靠性。     

正转旋耕灭茬机刀片的曲线设计

旋耕刀片是旋耕机的主要工作部件,主要由侧切刃、过渡刃和正切刃组成.刀片的形状与参数直接影响旋耕机的工作质量和功率消耗.因此,从功耗最小的角度出发,对正转旋耕灭茬机刀片上的各条刀刃曲线进行分析对比研究,得出在功耗最小时的各条刀刃理想刀片曲线,并着重分析了正切刃在功耗最小情况下的理论曲线方程,为旋耕灭茬机整机性能的提高提供了依据.     

秸秆还田覆盖播种施肥复式作业机设计

针对目前播种施肥复式作业机工作效率低、机具配合性差及作业效果达不到农艺要求的问题,设计出一种高效的播种施肥的复式作业机。通过对整机工作原理的分析及减速齿轮、侧边v带、风机、灭茬刀、旋耕刀等关键部件的设计计算,确定了复式作业机的技术参数和结构特征。实践表明:该机具具有设计紧凑、适用范围广及生产效率高等特点。     

基于离散元法的筑埂机旋耕切削性能研究

为提高水田筑埂机筑埂质量和工作效率,探究旋耕弯刀的结构参数和工作参数对筑埂机旋耕切削性能的影响,构建了旋耕弯刀—土壤的离散元模型,同时对旋耕弯刀工作时复杂的受力情况进行分析。以IT245旋耕刀为基础,设计了几种不同的旋耕刀片,分别以旋耕弯刀结构参数和工作参数为试验因素,单位幅宽扭矩和扭矩为试验指标,进行两组正交试验。通过极差分析,得到影响旋耕弯刀功耗的3种主要工作参数,并探究其对旋耕弯刀碎土效果的影响规律。综合分析得到旋耕弯刀参数最优组合为:正切面端面刀高60mm,侧切刃包角27°,弯折角120°,幅宽60 mm,工作转速300 r/min,前进速度0. 3 m/s,工作深度100 mm。该研究为探讨刀具与土壤相互作用机理、降低水田筑埂机作业能耗及提高碎土效率提供了参考。     

自激振动旋耕刀设计与减扭降耗性能分析

为实现旋耕作业减扭降耗,在国标IT245旋耕刀基础上设计了一种自激振动旋耕刀装置,对其工作原理进行了阐述。通过运动受力分析,完成了其大弹簧参数选型与弹簧心轴腰型孔设计。基于DEM-MBD技术,建立土壤-旋耕刀相互作用仿真模型,分析5种刀轴转速下国标旋耕刀与自激振动旋耕刀所受三向阻力与扭矩变化规律。仿真试验中,刀轴转速为150、200r/min时,减阻降扭效果不明显;转速为250、300r/min时,自激振动旋耕刀相比国标旋耕刀的减阻降扭效果较好,垂向阻力分别降低6.96%、10.41%,且平均扭矩降低率较大,分别为9.80%和19.63%,而转速达到350r/min时,减阻降扭效果下降。通过对2种旋耕刀仿真与土槽试验的平均扭矩进行分析,得出了国标旋耕刀与自激振动旋耕刀平均扭矩变化曲线的相关系数,分别为0.997与0.998,基本验证了DEM-MBD耦合仿真模型的准确性。对土槽试验中采集的Y向（耕作时刀刃振动主要发生方向）振动加速度数据进行频域分析表明,随着刀轴转速的增加,Y向功率谱密度幅值总体呈上升趋势,转速达到300r/min时,激振频率达到装置Y向的固有频率附近,此时发生共振,Y向功率谱密度幅值达到最大值。即此时旋耕刀获得最大能量,扭矩降低幅度最大,减扭降耗的效果最佳。     

1GMMZ-280/4型垄作组合式灭茬旋耕整地机

为了解决寒地垄作(主要是玉米)区保护性耕作的残茬处理问题,在研究分析传统联合整地机的基础上,研制出垄作组合式灭茬苗带旋耕整地机。该机具由减速箱总成(主副变速箱)、机架总成、旋耕刀轴左(右)总成、灭茬刀轴左(右)总成、旋耕刀、灭茬刀、整形器、镇压器总成和限深地轮总成等装置组成。其一次作业能够完成垄上灭茬、旋耕、起垄和镇压等多项作业,使田面状况达到待播状态。田间试验表明:1GMMZ-280/4型垄作组合式灭茬、旋耕整地机的整地保墒效果明显好于多次耕整地方式。     

灭茬深松旋耕起垄机的研究

在原有灭茬旋耕机的基础上,增加深松功能,设计一种新型的灭茬深松旋耕起垄机。介绍该机的整体结构和工作原理,阐述机具主要部件的设计方案。该机一次进地可完成灭茬、深松、旋耕、起垄、镇压等联合作业,能够有效打破犁底层,改善作物生长的土壤条件,具有一定的推广价值。     

基于Delphi可视化编程的旋耕埋草机功耗检测研究

旋耕埋草机在作业过程中受到的阻力较大,尤其是在土壤粘重的地区作业,其功耗问题是制约该机发展的重要因素。针对高茬秸秆还田旋耕埋草机实际功耗大小不清楚、刀辊作业时运动参数与功耗的关系不明确等问题,根据功耗检测的基本原理,采用Delphi可视化编程软件,设计了一种新的旋耕埋草机功耗检测系统。该系统由4个模块组成,包括设计采集模块、传感器模块、数据分析模块和Delphi可视化显示模块。将该系统安装在旋耕埋草机上,对其性能进行了检测,并得到了转速、力矩和功耗等检测结果。该检测结果通过数据处理可以在Delphi开发的界面上进行可视化显示,为旋耕埋草机动力分配和节能降耗的研究提供了可借鉴的数据参考。     

固定式天然橡胶自动割胶机设计与试验

为解决天然橡胶夜间割胶作业劳动强度大、割胶工短缺、割胶效率低等问题,设计一种固定式天然橡胶自动割胶机,采用行走电机与丝杆电机分别驱动割胶刀绕树转动以及沿竖直方向运动,2种运动复合形成割胶刀螺旋线作业轨迹,实现割胶机根据橡胶树生长状况调节螺旋线升角,保证排胶顺畅。采用丝杆电机与旋转编码盘配合,实现割胶机耗皮量的调整,通过仿形双弹簧实现割刀割深均匀稳定,适应不同割胶需求,降低橡胶树损伤。以螺旋线升角、割刀运行速度、耗皮量为试验因素,以割胶机能耗、耗皮量变异系数为试验指标,进行三因素三水平正交试验。试验结果表明：螺旋线升角为25°、割刀运行速度为0.6 m/min、耗皮量为0.8 mm时,试验结果最优,平均耗电量为0.48 W·h,耗皮量变异系数为7.61%,割深变异系数为4.78%,试验结果满足要求。