全秸硬茬地碎秸行间集覆小麦播种机设计与试验

针对我国稻麦轮作区常规稻茬麦机械化播种时存在田间稻秸量大、耗工耗时和播期延误等问题,提出了全量碎秸行间集覆、洁区种带宽幅播种的技术思路,设计了一种全秸硬茬地碎秸行间集覆小麦播种机,该机能一次性完成碎秸清秸、行间覆秸、种带施肥旋耕、播种镇压等工序,适宜在稻收后未作任何秸秆移出及耕整地处理的全秸硬茬地作业。对秸秆粉碎装置、碎秸导流装置和种带旋耕装置等关键部件进行了理论分析,确定了相关结构与参数;为在种带内高质、顺畅、满播小麦,设计了播种及镇压装置;以粉碎刀辊转速、径向距离和作业速度为试验影响因素,以清秸率和种带宽度变异系数为评价指标,设计了三水平三因素正交试验。结果表明,工作参数为粉碎刀辊转速2200r/min、径向距离20mm、作业速度0.8m/s和旋耕刀辊转速300r/min时,对应田间试验的碎秸平均长度为110mm、平均碎秸合格率为91.47%、平均种带清秸率为92.58%、平均种带宽度变异系数为10.91%、平均播深为41mm、平均播深合格率为97.32%;长势跟踪及测产结果表明,与常规播种方式相比,未出现明显缺苗弱苗现象,两种播种方式的产量基本相同。     

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%。     

油菜精量联合直播机覆秸装置设计与试验

在长江中下游稻油轮作区,前茬水稻机收后秸秆全量留田,当接茬进行油菜精量联合直播作业时,浮秸易缠绕直播机触土部件,造成机具堵塞、种子落在秸秆上难以出苗等问题。为此,结合油菜覆草种植农艺措施,提出适于油菜直播水稻秸秆覆盖还田的机械化作业方案,设计了一种与油菜精量联合直播机配套的覆秸装置。通过理论分析,确定了覆秸装置关键环节工作部件的结构参数、安装位置与安装角及工作转速范围。控制秸秆喂入量分别为0.9、1.1、1.3kg/s,进行性能测试试验,验证了理论分析确定的各部件工作转速的适宜性和秸秆输送顺畅稳定性,结果表明,当播种覆秸作业机组配套69.9kW拖拉机、前进速度0.7m/s、捡拾装置滚筒转速80r/min、集秸装置螺旋输送器转速270r/min和链式提升装置转速270r/min时,机具作业顺畅,秸秆捡拾率达到90%以上。控制均匀铺放装置转速分别为210、240、270、300、330r/min,当转速为300r/min时,秸秆覆盖均匀率最高,超过92%。田间试验表明,覆秸直播机秸秆通过性能良好,各环节工作部件作业稳定,各项设计指标均满足技术标准要求,设计的覆秸装置与油菜精量联合直播机集成,一次作业可完成水稻浮秸的捡拾、堆集、输送、覆盖以及旋耕整地、开畦沟、施肥、油菜播种等工序,适宜在水稻机收后秸秆未作任何处理的稻茬田作业。     

全量秸秆粉碎条铺与种带分型清秸装置设计与试验

为全面实现秸秆禁烧还田资源化利用,针对长江中下游稻麦轮作区秸秆量大、传统秸秆粉碎还田机后茬作物播种难、缠秸增阻、功耗高等问题,结合江苏地区稻茬地小麦播种农艺要求,利用动刀高速反转捡拾粉碎功能形成秸秆流充斥型腔,设计了一种全量秸秆粉碎条铺与种带分型清秸装置,可一次完成秸秆粉碎、行间覆秸、种带清秸以及配套后续种床整理、施肥播种、覆土镇压等复式作业工序。对秸秆捡拾粉碎装置、分流调控装置、传动系统等关键部件进行理论分析,确定相关结构和位置参数,以旋转刀轴转速n、导流板径向距离τ、整机行走速度v为性能试验影响因素,选取碎秸合格率ε_1和种带清秸率ε_2为评价指标,设计三因素三水平正交试验。结果表明:影响评价指标ε_1、ε_2显著性的主次因素分别为n、v、τ和τ、v、n,综合分析选择较优的因素水平组合为n=2 000 r/min、τ=20 mm、v=1. 0 m/s,此时ε_1=93. 42%、ε_2=92. 71%,能够发挥整机最佳工作性能;田间验证试验结果表明:较优的因素水平组合下ε_1均值为91. 25%、ε_2均值为90. 54%,符合相关行业技术标准和农艺要求。     

全量碎秸覆埋还田施肥播种机的设计与试验

稻麦轮作区稻秸秆数量多,若全部埋入土壤或全部覆盖地表会影响小麦播种作业质量。为此,综合秸秆的还田效应和覆盖效应,研制了一种全量碎秸覆埋还田施肥播种机,可一次完成秸秆粉碎、除茬混土、智能施肥播种及覆秸镇压等复式作业,且具有种肥余量监测、施肥播种异常报警功能,使整个施肥播种过程在智能调控监测系统下有序顺畅作业。进行机具的田间作业性能试验,选取秸秆粉碎长度、秸秆粉碎合格率、覆盖率、施肥和播种质量等关键参数进行试验测定,结果表明：机具作业顺畅,作业质量高,各项作业指标均符合稻麦轮作区小麦种植生产要求。     

1GH系列水田秸秆还田机的推广应用

1GH系列水田秸秆还田机是由徐州市农机技术推广站研究开发的新产品。现有175型、180型、200型及220型,可与多种型号拖拉机配套使用。该机采用了复合式埋草刀具和弹性拖板装置。集旋耕、碎土、切草、埋草和平整土地一体。可直接将稻、麦的整秸秆、高留茬或绿肥等农作物茎秆一次性直接埋覆还田。秸秆还田有利于插秧机和人工栽植水稻。另外,该机通过更换刀具,可适用旱地旋耕,从而实现了以一机多用功能,有利于提高机具利用率和使用效益。     

前置式大垄原茬地种床整备装置设计与试验

为解决东北寒区部分播种机在秸秆重度覆盖还田地区无法正常播种作业问题,基于2BMFJ-DL4型原茬地免耕精量播种机侧向清秸覆秸原理,结合玉米大豆1.1m大垄轮作宽窄行种植模式,设计了一种前置式原茬地种床整备装置。通过理论分析和计算机仿真,设计了装置结构和液压系统,确定了其作业关键参数范围,液压系统分析结果表明,液压悬挂系统和液压驱动系统各执行元件的同步性能、转速和扭矩均满足作业技术要求。应用Design-Expert 8.0.6软件和三因素三水平正交试验方法,以作业速度、种床整备单元组刀轴转速和种床整备刀齿入土深度为试验因素,以清秸率、覆秸均匀度和每个种床整备单元组刀轴旋转功耗为评价指标,实施参数组合优化田间试验。结果表明,在参数组合为作业速度7.2km/h、种床整备单元组刀轴转速600r/min、种床整备刀齿入土深度30mm时,清秸率为91.03%,覆秸均匀度为92.61%,每个种床整备单元组刀轴旋转功耗为7.96kW,性能满足生产农艺技术要求;研究结果为提高播种机利用率和原茬地免耕覆秸播种机械化技术模式在玉米秸秆全量还田地区的推广应用提供了技术支持。     

稻茬麦覆秸还田播种机均匀抛撒机理分析与机构优化

针对传统稻茬麦机播设备费工费时、效率低下的问题,对稻茬麦覆秸还田播种机均匀抛撒机构的作业机理进行了研究,并进行了抛撒作业的原理分析、作业过程的受力分析。在EDEM中构建了粉碎后水稻秸秆的模型,对其抛撒过程的运动进行了仿真分析、运动特性研究、运动速度变化和轨迹分析。在仿真分析和理论分析基础上,利用Design-Expert软件开展响应面分析,以抛撒作业幅宽合格率Y₁、抛撒不均匀度Y₂作为稻茬麦覆秸还田播种机抛撒叶轮机构作业的评价指标,以抛撒叶轮杆齿形打散叶片数、抛撒叶轮倾斜角、抛撒叶轮回转轴转速作为试验因素,对机具均匀抛撒叶轮机构进行优化试验。软件优化的最佳机具参数为：抛撒叶轮杆齿形打散叶片数为4排、抛撒叶轮倾斜角为向上倾斜15°、抛撒叶轮回转轴转速为1 195 r/min,此时抛撒作业幅宽合格率和抛撒不均匀度的优化值分别为80.79%和9.24%,在此基础上进行了田间验证试验,调整到最佳参数时,抛撒作业幅宽合格率和抛撒不均匀度的实际作业平均值分别为80.84%和9.32%,满足作业要求,误差小、符合预期结果,说明仿真试验结果可靠且机具作业效果...     

稻收麦播秸秆覆盖还田一体化装备的设计与试验

为提升秸秆还田条件下稻茬麦播种质量、提早播期与提高工作效率的需要,设计稻收麦播秸秆覆盖还田一体化装备。以久保田PRO688Q联合收割机为母机,将小麦播种装置安装在收割机输送装置上方,通过链轮将收割机驱动轮轴的动力传输至种子箱内的排种轴进行排种,种子经6根均匀分布的输种管下落至地表,秸秆随后覆盖。测试作业试验结果显示,在播量被分别设置为150、225和300kg/hm2时,实际播量的变异系数分别为6.2%、3.3%和2.5%;在收割留茬25cm条件下,稻收麦播秸秆覆盖还田一体化作业效率为0.277hm2/h,田间切碎秸秆分布的变异系数为19.3%。该装备可替代传统的零共生人工稻田套播小麦作业,同时为稻麦轮作地区稻田套播小麦与秸秆还田复式作业机械的研制提供了研究思路。     

各具特色的秸秆还田机械

1.集粉碎、抛撒、破茬、掩埋于一体的新型玉米秸秆还田机 该机与36.8千瓦拖拉机配套,可一次完成玉米秆秸粉碎、抛撒、破茬、掩埋复式作业。采用潜土逆转旋耕方式 实行秆秸掩埋覆盖 效果良好 具有结构紧凑、用料省、成本低的优点。经测试,玉米秆秸切碎率达92.6％,覆盖率达97.9％,根茬破碎率达87.3％ 生产率为0.22公顷/小时。 2.新型秸秆还田机械—水田旋耕埋草     

机械化小麦秸秆还田作业工艺

为解决小麦机收遗留高茬、秸秆与夏季复播、伏耕的突出矛盾,根据运城地区实验,提出小麦高茬秸秆还田2种模式、6种方法的作业工艺。一、复播还田模式的2种作业方法1.旋耕复播还田技术采用旋耕播种机一次完成旋耕、灭茬、施肥、播种、镇压等作业工序。作业后一部分秸秆埋入耕作层,一部     

2BMFJ-3型麦茬地免耕精播机防堵装置

针对黄淮海一年两熟地区小麦机收后地表残留的秸秆量大且根茬过高,致使免耕播种下茬作物时易发生堵塞的现象,设计了一种用于麦茬地免耕精播机的防堵装置。为确定该装置合理的结构与作业参数,采用三因素三水平正交试验方法进行了优化试验,得到最优参数组合:机组作业速度4.5 km/h、清秸覆秸刀齿排布4-3-4、刀轴转速400 r/min。田间试验结果表明,当清秸覆秸刀齿切茬深度为20～30 mm时,防堵装置土壤扰动量为63%～76%,防堵效果好,能够创造良好的种床,提高播种质量。     

水田高茬秸秆还田耕整机设计与试验

设计了一种双轴水田秸秆还田耕整机。阐述了该机工作原理及其总体结构设计,并进行田间试验检测其性能。田间试验结果表明,该机可一次性实现水田高茬秸秆的埋覆还田、旋耕碎土、平整地表等多项功能,耕深158.7 mm,耕深稳定性为84.86%,秸秆埋覆率94.19%,耕后地表平整度25 mm,生产率0.87 hm2/h,能够满足水稻播栽对耕整地的农艺要求。     

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。     

湿烂田地稻茬麦旋耕灭茬施肥播种复式作业机设计与试验

在南方稻茬麦播种季节雨水较多、田块湿烂,应用现有的旱地施肥播种复式作业机械作业会导致种管堵塞、镇压辊黏土、沟型不整和沟内积土多等问题。为解决以上问题,设计一种适用于湿烂田地的集稻茬麦旋耕、灭茬、施肥、播种、选择性开沟功能于一体的复式作业机,提出复式作业机的总体改进方案,进行旋耕与后挡土装置、覆土装置、选择型开沟机等关键装置的结构设计,开展机具传动轴、旋耕部件、开沟抛土部件等运动部件的运动分析以及整机功耗计算,最后进行样机试制与试验。试验结果表明所设计的复式作业机能够一次完成旋耕、灭茬、施肥、播种、覆土、开沟作业;耕地平整,植被覆盖率达93.5%;种管防堵效果好,晾籽率为0.5%;开沟作业的沟型完整、沟槽清洁。所设计复式作业机的各项作业满足设计要求,能较好地适应高湿田地的作业环境。     

玉米苗带秸秆还田旋耕施肥播种机设计与试验

为解决麦茬地小麦收获后留茬高、秸秆覆盖量大而导致的土地板结、整地质量差、出苗不整齐和全幅灭茬、整地动力消耗大等问题,设计了一种新型苗带秸秆还田旋耕施肥玉米播种联合作业机,可一次完成苗带秸秆还田、苗带旋耕、施肥、播种和覆土镇压等多道工序。田间性能试验表明:该机结构合理,通过性良好,秸秆粉碎长度小于10cm的达到90%以上,播种深度、施肥深度变异系数分别为21.5%、19.8%,粒距变异系数为27.7%,播种机作业性能满足设计要求。     

秸秆后覆盖小麦播种机设计与试验

针对华北平原麦-玉两熟区,小麦在玉米秸秆覆盖地撒播易出现秸秆堵塞、麦种架空、晾籽等问题,利用正转旋耕抛土模型以形成土壤、秸秆顺序覆盖,设计了一种秸秆后覆盖小麦播种机,可一次完成旋耕、均匀撒播、覆土、覆盖秸秆、镇压等作业。旋耕刀采用对称螺旋线排列;通过抛土运动分析确定了被抛物料运动的最大高度为0.52 m,水平方向最大位移为0.79 m,并确定了导土板的位置参数;通过性能试验优选分种装置与水平方向夹角为35°,分种板间的距离为50 mm。在河北涿州试验站进行了整机田间试验,结果表明:正转旋耕装置能有效抛土、抛秸秆,避免秸秆、根茬堵塞分种装置,耕深稳定在148~152 mm内,耕深稳定性系数为95.5%,多功能行走轮滑移率约为5.3%,机具通过性能符合国家标准(GB/T 20865—2007)要求;机具作业后秸秆覆盖量平均为1.07 kg/m2,达到作业前秸秆覆盖量的80%;播深稳定在30~35 mm内,播深合格率为91.1%,不同位置幅宽内10 cm×25 cm矩形框内麦种数量稳定在29~30粒,符合农艺要求。     

自由振动深松开沟施肥播种复式作业机的设计与试验

针对目前我国稻秸秆还田作业存在的问题,设计了一种适应稻秸秆全量还田的自由振动深松开沟深施肥播种复式作业机具,解决我国浅旋耕埋茬全量还田带来的土壤秸秆比太高影响下熟作物生长问题。创新和发展我国局部耕作秸秆露地越冬工艺,解决了一般机具作业效率低、播种离散度大、深施肥易堵塞等问题。     

自由振动深仫开沟施肥播种复式作业机的设计与试验

针对目前我国稻秸秆还田作业存在的问题,设计了一种适应稻秸秆全量还田的自由振动深松开沟深施肥播种复式作业机具,解决我国浅旋耕埋茬全量还田带来的土壤秸秆比太高影响下热作物生长问题。创新和发展我国局部耕作秸秆露地越冬工艺,解决了一般机具作业效率低、播种离散度大、深施肥易堵塞等问题。     

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。