玉米根茬机械化处理技术研究现状与发展趋势

玉米根茬热值高,是重要的生物质能燃料。目前对玉米根茬的机械化处理方式主要集中在根茬粉碎还田和免耕模式下的根茬处理,缺少根茬收获方面的相关研究。为此,通过系统分析玉米根茬特性以及不同处理模式的特点,提出玉米根茬收获、根茬还田、免耕作业相互轮作的玉米根茬处理模式,旨在为今后根茬处理方法的选择提供有效途径。     

机械旋耕灭茬技术的发展

简要阐述了作物根茬处理特别是玉米根茬处理的意义，介绍了根茬粉碎技术的发展概况，对旋耕灭茬复合作业机具的作业特点和效果进行了分析，指出了我国普遍采用的旋耕灭茬机具碎茬技术中存在的问题。另外，还对机械旋耕灭茬技术的发展前景进行分析，包括旋耕灭茬机具刀具的发展以及旋耕灭茬机具结构的发展。     

弹齿对辊式玉米根茬收获机的设计与试验

玉米根茬是一种极具开发性的清洁生物质燃料,为充分利用玉米根茬,研制了一种玉米根茬收获机。其采用偏置式铲刀、弹齿对辊式根茬捡拾与根土分离机构,一次性完成玉米根茬的挖掘、捡拾、脱土等收获环节。为此,以玉米根茬挖掘率和脱土率为性能指标进行田间试验。试验表明,研制的玉米根茬挖掘收获机性能满足使用要求,解决了人工挖掘劳动量大了田间焚烧造成土壤板结和环境污染等问题,为我国生物质资源利用的农业装备制造业提供了技术装备支撑。     

1JGHY-140型玉米秸秆带状切碎灭茬机的试验研究

针对双轴击切式玉米秸秆还田机破碎秸秆和根茬作业中存在的问题，提出利用秸秆收拢、单轴压切及碎秸秆、碎根茬与切土分离的原理，设计了玉米秸秆带状切碎灭茬机。试验结果表明：机具一次可同时完成秸秆切碎、根茬切碎联合作业；秸秆切碎合格率、根茬切碎合格率均高于国家标准规定的评价指标；实现了秸秆残茬覆盖率可调控性。机具能够满足保护性耕作技术的要求．并通过了部级鉴定。     

玉米根茬收获机设计与试验

在大量试验的基础上设计了集挖茬、拾茬、清茬、引茬、集茬和侧位条铺于一体的玉米根茬收获机。整机主要由根茬挖掘装置、清理捡拾装置、链式输送装置及悬挂和液压系统等组成。适用于玉米、高梁等作物根茬的挖掘和集铺。该机具采用偏置柄式挖掘铲和弹性伸缩式捡拾机构,实现了对非藕联玉米根茬的地表下捡拾。田间试验结果表明:根茬漏拔率小于2.8%,生产率0.955～1.086 hm2/h,作业幅宽2.6 m,整机可靠性系数96.8%。     

垄作保护性机械化耕作技术中玉米根茬处理模式

通过分析玉米根茬处理技术的现状,结合垄作保护性机械化耕作的特点,提出了苗带浅旋处理玉米根茬模式及大垄多行种植技术避茬播种模式,并分析了两种模式实施的可行性及其各自的特点.     

垄膜玉米地表残膜及根茬清理机设计

针对覆膜玉米收获后残留地膜、根茬不易回收等问题,研究设计了一种残膜及根茬清理机。起膜起根装置将根茬、土壤及地膜铲起送入链板输送装置,前地轮驱动偏心轴使得链板输送装置产生振动,同时拾膜、脱膜装置将在链板上输送的地膜拾起并清理至集膜箱,剩余的土壤、根茬进入双轴粉碎机构粉碎。工作速度3～5 km/h,幅宽1 100 mm,可将200 mm深的玉米根茬和100 mm的土与地膜铲起,回收残膜的同时可对玉米根茬进行清理与粉碎,并对土壤进行疏松。有限元分析结果表明起膜起根铲强度满足要求。该机可完成残膜、根茬的清理及根茬的粉碎工作,满足作业要求。      

玉米根茬挖切装置功耗影响因素试验研究

针对秸秆还田机对根茬处理效果较差、功率损耗较大等问题,提出了一种安装在玉米秸秆还田机上的玉米根茬挖切装置。以刀轴转速、台车前进速度、挖茬深度为因素,挖茬功耗为指标,运用二次回归正交旋转试验方法安排试验,建立了挖茬功耗与各影响因素之间的回归数学模型。通过Design-Expert 8.0软件对试验参数进行优化,确定刀轴转速640r/min,台车前进速度1.2m/s,挖茬深度31mm为最佳参数组合,此时玉米根茬挖切装置的挖茬功耗为615W,表明该组合下试验误差较小。同时,对刀轴转速做了单因素试验,用Origin 8.0进行数据拟合并绘图,计算显示:固定挖茬深度为31mm、台车前进速度为1.2m/s条件下,完成根茬挖切作业的最低刀轴转速为626r/min。     

玉米根茬与地膜分离技术研究

玉米是我国的主要粮食作物之一,内含丰富的营养,玉米丰收之后需要将玉米根茬和地膜进行分离。为此,从玉米根茬与地膜分离的技术角度出发,研究玉米地膜回收技术,旨在有效提高玉米地膜的回收效率。本研究主要介绍了国内外关于玉米根茬与地膜分离的技术,分析了玉米根茬与地膜分离的必要性,介绍了玉米地膜回收技术,并从环保角度提出了玉米地膜回收的相关建议及未来地膜回收的发展趋势。     

秸杆根茬还田联合作业机的研究与设计

通过对秸杆根茬还田联合作业机的结构和性能参数的探讨，阐述了新型秸杆与根茬粉碎还田联合作业机的总体设计思路；在对秸杆粉碎刀辊工作部件、根茬粉碎部件以及两种部件同时工作试验研究的基础上，提出合理的工作参数。其研究结果为秸杆根茬还田联合作业机的设计和推广提供依据和参考。     

斜置驱动圆盘免耕播种机设计与试验

针对一年两熟地区免耕播种小麦时存在的问题．提出利用斜置驱动缺口圆盘作为灭茬、开沟装世。对结构的关键参数进行了分析和确定。田间对比试验结果表明．单位面积油耗比条带旋耕免耕播种机有所下降，地表动土量减少20％，保留秸秆榭盖量提高20％，同时斜置驱动圆盘免耕播种机通过性能良好．入土能力强．可创造良好的种床条件。     

免耕播种机玉米根茬处理装置破茬性能试验

在有玉米根茬的未耕地上免耕播种时存在玉米根茬影响播种质量的问题,为此在播种机上设计了处理玉米根茬的装置。采用4种结构类型的切挖刀和切刀进行室内土槽单刀试验和组合试验,研究其阻力矩和破茬质量。试验结果表明,A4型刀和切刀组合时破茬质量最好,玉米根茬切茬率达92%、清除率达96%,可以创造基本无玉米根茬的种床条件,有利于种子生长发芽。     

驱动圆盘刀切断玉米秸秆和根茬的土槽试验

通过动力驱动的平圆盘和缺口圆盘切断玉米秸秆和根茬的土槽试验研究表明，随着刀轴转速和机器前进速度增加驱动圆盘刀功率消耗随之增加。当刀轴转速为350r／min、机器前进速度为0．65m／s时，在有秸秆和根茬土壤地表上缺口圆盘刀消耗的功率是平圆盘刀的45％。当刀轴转速大于350r／min即圆盘圆周速度大于7．4m／s时，缺口圆盘刀秸秆切断率和根茬切断率达到97％以上。     

小麦免耕播种机驱动双向螺旋刀开沟防堵装置

针对河北省一年两熟地区小麦免耕播种机存在的问题,提出利用驱动双向螺旋刀作为向种行两侧推开秸秆和切断种行上玉米根茬的开沟装置,通过分析确定了双向螺旋刀、弧形种肥开沟器的主要参数和双向螺旋刀在刀轴上的排列方案。田间试验表明,驱动双向螺旋刀具有较强的向种行两侧推开秸秆的能力,能够有效地切断或切碎种行上的玉米根茬,安装双向螺旋刀与弧形种肥开沟器的小麦免耕播种机通过性能较好;施肥深度为8．56cm,播种深度为4．3cm;出苗情况表明作业质量能够满足小麦播种要求。     

一年两熟地区玉米秸秆根茬处理和小麦免耕作业方式的分析

为了在一年两熟地区大面积推广实施全程保护性耕作小麦免耕播种作业技术,分析了国内外玉米秸秆根茬处理技术和我国一年两熟地区玉米收获后小麦免耕播种的作业方式,指出现有小麦免耕作业方式存在小麦免耕播种机易堵塞、动土量大、刀轴转速高、安全性差的问题;秸秆被重复切断,秸秆覆盖播种带,影响小麦出苗和幼苗的生长;拖拉机进地次数多,压实土壤。提出了利用斜置驱动圆盘刀和驱动双向螺旋刀装置实现粗粉碎秸秆、低速驱动刀推开播种带秸秆和切断根茬的作业方式。     

一种新型玉米免耕破茬防堵装置

针对在辽西地区留有玉米根茬垄作地进行免耕播种时破茬装置入土困难、易带土和杂物以及开沟器容易缠草堵塞的问题,设计了一种新型破茬防堵装置.该装置起到切断根茬杂草和清理开沟器前杂物的作用,并使杂物最大限度地不脱离地表.为此,确定了防堵装置的主要部件-倾斜波纹的圆盘刀和弹性压杂装置,并且进行了田间试验.     

玉米根土复合体剪切性能试验

以玉米品种沈农46自然状态的根土复合体为试验材料,在电子万能试验机和自制的试样周围压力系统上进行剪切力学性能试验。试验结果表明：含水率是影响极限剪切应力的最显著自然因素,极限剪切应力基本随着含水率增加而增大;距离根茎中心约20 mm的竖直剖面极限剪切应力最大,通过根茎中心的剖面次之,对于大于20 mm的其他剖面,距离根茎中心越远,极限剪切应力越小,结合垄作规格,破茬刀在距离垄台中心40 cm左右的剖面进行作业是合理的;在该剖面地表下20~60 mm位置,玉米须根最发达,抗剪切应力最大,约为5.20~7.15 MPa,是破茬装置功率损耗最大的工作段。     

基于玉米植质钵育的供苗机构设计与研究

为克服黑龙江垦区积温不足、无霜期短等问题,设计了一种基于植物秸秆制作钵盘,采用钵育移栽模式种植玉米的供苗机构,并对横向供苗和纵向供苗机构进行了分析和设计。该供苗机构的研发成功从本质上改变了玉米的种植模式,为黑龙江垦区玉米种植提供了新的栽培装备和技术。      

夏玉米穴施肥作业机械设计与试验——基于新能源技术

为了探究夏玉米中耕施肥机械化,设计了一种基于新能源技术的精准定穴施肥试验机械,可以在600mm等行距的玉米田间完成两行的精准定穴施肥。该机包括行走机构、整体机架及电控机构,可升降及水平滑动调节的施肥单体机构、玉米植株探测机构及穴施肥距离保持机构等。其中,玉米植株探测采用自复位式行程开关实现植株的识别;施肥单体采用电磁式推拉杆、3D打印槽轮和鸭嘴等关键结构实现施肥单体的入土扎穴精准施肥;穴施肥距离保持机构采用自复位式行程开关与电推杆结合,实现了施肥单体的横向移动,保证扎穴点与植株合适的距离。初步试验表明:作业机械经过每株玉米时可以实现扎穴施肥,且施肥量变异系数均小于6,满足中耕追肥机的技术标准,可为利用新能源技术实现玉米的机械化精准施肥提供技术参考。