大豆苗间除草松土机的设计

针对我国北方旱作农业地区使用的大豆中耕除草机,作业时针齿盘经常发生夹带土块、石块、土壤掩埋作物株苗以及锄草齿缠绕秸秆和杂草等现象,存在锄草质量差、伤苗率高和作业效率低等问题,设计开发了大豆苗间除草松土机.该机采用单体仿形旋转锄组件,可一次完成行间除草松土和苗行间苗除草松土等作业.田间试验结果表明:在平播、垄播、大垄或小垄状态下,可按需要随时调整行距,对大豆、芸豆、土豆和玉米等中耕作物进行间苗除草松土与苗前灭草,作业质量符合农艺要求,机具结构设计合理,为我国北方旱作农业地区中耕作物田间管理提供了技术支持.     

垄台培土与垄沟松土装置设计与试验

为解决中耕时期玉米垄台回土量大、垄沟土壤透气性差等问题,设计了垄台培土与垄沟松土装置,并介绍了整机结构与工作原理。对弧面培土圆盘和弓齿滚筒的结构参数进行了理论分析与设计,并对关键受力部件弓齿滚筒进行了有限元静力学分析,结果表明其刚度和强度均满足设计要求。以回土量为弧面培土圆盘试验指标,以土壤坚实度差值和入土深度稳定性为垄沟松土装置试验指标,进行田间性能试验,结果表明：所设计的垄台培土与垄沟松土装置回土量为15.4%,土壤坚实度差值为27.2N/cm²,入土深度稳定性为87.5%,满足中耕作物苗期垄台培土与垄沟松土作业的性能要求。     

3ZFD-440中耕施肥机设计与试验研究

为解决东北玉米大垄双行种植模式试验推广过程中,由于缺少与播种机配套使用的中耕施肥机具,出现的中耕施肥效率低,效果差等问题,设计一种基于玉米大垄双行种植技术的驱动式中耕施肥机。该机利用分组驱动式旋耕装置和地轮驱动施肥装置,能够一次完成玉米行间松土、碎土、除草、施肥和培土等多项作业。通过对中耕碎土直刀的运动轨迹分析,得出碎土直刀不出现漏耕带的理论数值,建立碎土直刀刃口的数学模型,设计出碎土直刀的结构。根据中耕施肥机的工作原理,对其进行科学合理的整体布局,得出整机的技术参数。田间性能检测和试验考核结果表明:作业速度1.22 m/s、刀轴转速1 000 r/min、中耕深度118.34 mm,得到较优工作参数,此时伤苗率为3.85%,除草率为85.86%,符合玉米中耕施肥要求,实现优良农艺与现代农机的结合。     

垄台修复中耕施肥机关键部件的改进与试验

针对东北垄作区原垄免耕播种后,垄形破坏,玉米出苗后需进行垄台修复施肥,但作业过程中存在机具堵塞严重,行间玉米秸秆被机具挑起伤苗,以及机具作业过程中动力消耗大等问题,设计改进了垄台修复中耕施肥机的关键部件,优化了关键参数.田间试验表明:平板直刀型破茬松土方式动力消耗小、防堵效果好,采用的凹面双圆盘进行垄形修复,起土效果好,能够有效防堵.     

丘陵山地马铃薯中耕施肥机设计与试验研究

目前,绝大多数马铃薯机械多以大型为主,中耕施肥机械成本高,维修保养难,作业效率高等。丘陵山地的耕地地块较小,大型中耕施肥机行走、调头、转运不方便,因此不能适应小地块的马铃薯中耕作业。通过经验总结法深入了解马铃薯种植要求、特别是中耕培土和施肥有关情况,利用模型法建立中耕施肥机三维模型,并对其进行模态分析和试验研究。试验结果表明该中耕施肥机高速工作时垄性饱满度平均值在75.6%,耕深稳定性为78.0%,低速工作时垄性饱满度平均值在85.1%,比高速作业情况高9.5%,耕深稳定性为84.4%,比高速作业情况高6.4%,但均满足作业实际要求。且该机器设计结构紧凑,刀片在工作时未发生共振现象,刀片设计合理;整机适用于云南黏重土壤特性,能一次完成中耕过程中所需松土、施肥、培土及筑垄功能农艺作业需求。     

大豆清苗除草机对比试验

大豆清苗除草机是在原旋转梳齿式苗间除草机的基础上,经多年试验改制而成,主要用于大豆田间中耕管理。１主要特点该机一机多用,适用于大豆、玉米、高粱和谷子等中耕作物定苗前的头遍、二遍垄帮和苗间除草及松土作业;采用３点悬挂,易地作业方便;地轮上装有抓地爪;...     

3ZC型中耕除草机的开发

为解决因农药除草实施过量药剂,残留量过高,现有机械除草过程中作物苗间与秧苗附近杂草较难铲除、伤苗严重以及除净率低等问题,研制出与拖拉机配套使用的3ZC型中耕除草机。该机在玉米、大豆等作物中耕作业过程中能完成苗间松土、除草、起垄和培土等作业。论述了3ZC型中耕除草机的结构、工作原理及关键部件设计。田间试验表明,该机用于玉米行间杂草除净率≥98%,伤苗率≤3%,其他各项技术性能指标均符合设计标准,可满足旱田作物中耕管理作业的农艺要求。     

3XZ-6旋转锄

3XZ-6旋转锄是为适应环保型绿色农业的需要而开发设计的.它吸收了传统型苗间中耕松土除草机的特点,生产率上又有了大幅度提高,适合高速作业.该机在大豆、玉米出苗前使用,可破碎地表板结层,起到松土、保墒、提高地表温度,进而促进种子提早发芽并尽快破上出苗作用;出苗后使用,还可以起到苗间除草和松土效果;配上除草铲还可进行垄帮松土、除草作业.     

3XZF-5型旋转中耕追肥机

目前使用的传统中耕机械,其工作部件是进行直线牵引的各种类型的锄铲及培土器,这种工作部件在粘重土壤、水浇地和间套作地及杂草过多的地块中作业时,达不到所要求的作业质量,往往因碎土不佳而造成大土块压苗,灭草率低,部件容易缠草堵塞。旋转式中耕机具有碎土性能好、灭草率高、不易缠草、可以减少护苗带、减少中耕作业次数、耕后地表平整等优点。目前,兵团正在大力推广小麦套种玉米(大豆等)技术,该技术在小麦收获后需要及时进行灭麦茬、碎草、中耕、松土、追肥、开沟、浇水。传统中耕机无法灭麦茬,麦茬地土壤板结,作业时容易堵草,灭草效果…     

液压调节行距马铃薯中耕培土机设计研究

由于各地马铃薯种植习惯和马铃薯种植机械的限制,马铃薯的垄距不尽相同,土壤性质也有较大的差异。马铃薯的中耕作业设备调节行距装置仅限于机械调节方式,操作不灵活且影响中耕效率。为此,研制了一种液压调节机组行距的中耕机,以适用于不同垄距的马铃薯中耕培土作业。该中耕机液压调节装置可同时调整松土铲和培土器组成的机组,培土器也可根据土壤性质无级调节培土幅度。经过在胶州马铃薯种植田地的中耕培土试验,结果表明:液压调节行距马铃薯中耕机实用性强,中耕伤苗率较低,培土垄型符合要求,可为以后的马铃薯中耕设备液压调控、智能集成提供理论依据。     

3ZFD-440型玉米大垄双行动力中耕追肥机设计与试验

针对我国玉米大垄双行栽培技术缺少复式中耕联合作业机具的问题,设计适配于118.4～154.4 kW系列拖拉机的3ZFD-440型玉米大垄双行动力中耕追肥机。该机具一次作业可完成垄沟碎土除草、垄底深松、多苗带侧深施肥、垄台培土等多项工作。根据玉米大垄双行中耕作业的农艺要求,通过理论计算和试验分析完成施肥系统、碎土除草部件、导流式培土器的设计。碎土刀选用凿形直刀,回转半径为235 mm,刀片厚度为10 mm,碎土刀入土夹角选择35°,刃口宽度为2 mm,侧刃长度10 mm;采用导流式培土器,基础元线角为32°、导曲线切线与垂直面夹角为30°、导曲线切线与垂直面夹角增量为5°、导曲线半径为248 mm。田间试验结果表明：该机具在作业时能充分发挥大功率拖拉机的动力优势,作业时垄台台顶宽度变异系数为1.64%,垄台深度变异系数为4.34%;导流式培土器性能稳定,作业后垄形规范。碎土率为91.7%;垄沟沟底浮土厚度为4.6 cm;排肥一致性变异系数为3.1%,完全达到设计要求和国家标准。     

自动化玉米移栽机送苗装置的运作试验研究

为进一步提升玉米移栽机的移栽效率与自动化水平,结合当前国内外玉米移栽机的研究现状,在玉米移栽机的工作原理与送苗装置的结构组成的基础上,对其展开优化研究。依据横纵向送苗机构的运动协调控制与结构参数设计,加入智能自调节控制程序、相应传感器装置及自动检测系统,实现设计目标并通过给定前置条件进行运作试验。试验表明:X、Y轴送苗方向上的参数均得到理想优化效果,最大提升值分别可达7%、15%左右;优化送苗装置作用下,整体移栽伤苗率小于8%,漏栽率控制在5%之内,成功取苗率达93%以上,符合送苗装置及关键机构的设计优化初衷,试验可靠有效,对玉米移栽机的进一步改进和类似作物移栽机械开发有一定的参考价值。     

玉米苗期收膜机结构设计与试验

为解决玉米苗期收膜机卸膜工序复杂、困难的问题,设计出一种新型既捡拾又卸膜的机构,建立了玉米苗期收膜机的三维模型,并应用ADAMS软件进行虚拟样机的仿真,得到该机构的相对和绝对运动轨迹。对苗期地膜进行地膜力学特性试验,测出地膜的撕断力FΔ和延伸率δ,并通过对捡膜齿出土过程的力学分析找出捡膜齿对残膜水平作用力F与残膜捡拾滚筒最大角速度ω之间的关系。同时,以玉米苗期残膜捡拾机为研究对象,设计了玉米苗期残膜捡拾卸膜机构,选取机具的前进速度、入土角度、入土深度为影响因素,以地膜收净率和伤苗率为试验指标进行土槽模拟试验。结果表明:该机设计简单、合理,收膜效率高,能够满足预期的设计要求。     

基于HYDRUS-2D/3D的玉米全膜双垄沟水肥运移规律与根系响应

为研究西北旱区玉米全膜双垄沟种植模式下土壤水肥运移规律,通过HYDRUS-2D/3D模型对甘肃省定西市玉米全膜双垄沟土壤水肥运移规律及根系响应进行数值模拟,分析全膜双垄沟播种植模式下土壤含水率及垄沟内种肥浓度的分布规律,在合理播深处设置观测点以表征土壤含水率及膜下氮、磷、钾水肥互作运移变化规律。模拟结果表明,全膜双垄沟膜下渗水孔与种穴位置处土壤水肥发生环状侧渗现象,其中土壤含水率范围为15.20%~17.12%,垄沟内氮肥转化浓度趋于15.38mg/L,磷肥转化浓度趋于5.15mg/L,钾肥转化浓度趋于12.21mg/L,水肥主要集中在垄沟位置,保障了苗期水肥需求;通过施加根系吸水和水肥运移模拟表明全膜双垄沟模式下土壤水肥条件满足玉米出苗需求。研究模型与结果将为玉米全膜双垄沟农艺技术的优化提升提供理论依据。     

自动化玉米移栽机送苗装置的研究

玉米是我国主要农作物之一,其生产效率与生产质量的好坏,直接关系着我国粮食安全。传统的玉米播种方式,不仅生产效率、作业质量和标准化程度均比较低,无法实现高效率全自动大面积玉米播种或者套种的实际需求。在新时期,随着城镇化进程加快,农村劳动力日益短缺,加上社会经济发展与科学技术的进步,为我国玉米移栽机自动化技术开发设计提供了必要的支撑条件。为此,对我国东北地区玉米试验田进行相关研究,就自动化玉米移栽机及其送苗装置技术的研发、设计进行探究,并重点阐述其基本工作原理。     

玉米植株抗弯特性对分禾器结构的影响分析

玉米收获机分禾器结构直接影响玉米植株的分禾和输送效果,是决定机具能否正常作业的重要因素。通过田间试验,对玉米植株抗弯特性进行了测定,测量出玉米植株的横向最大偏移量,并计算出玉米植株偏折角。得出了分禾器宽度与玉米植株抗弯特性之间的关系方程,找到了影响分禾输送效果的一个重要因素——植株自身的抗弯特性,为分禾器的设计提供了新的依据。在理论上解释了作业时分禾器离地越高越不易碰伤植株的现象,且对比了不同地区品种玉米植株抗弯强度的差异性,结论是最佳收获期内山东省、北京市地区品种的玉米植株抗弯能力比吉林省地区品种强。     

条带深松清垄秸秆混埋联合作业机的设计与试验

东北三省是全国最大的玉米主产区,玉米种植面积达1.53×107hm2,每年可收集的玉米秸秆量超过1.1×1 011kg。但是,东北玉米秸秆的总利用率不到5 0%,大部分秸秆被废弃或燃烧掉,在浪费大量农业资源的同时更造成了严重的环境污染。秸秆还田能够有效增加土壤有机质含量,改善土壤结构,也可以解决中国因秸秆过剩而产生的堆集、焚烧造成的环境污染问题。根据合理耕层构建中深耕改土、间隔耕作、秸秆还田农业技术要求,设计了一种一次作业可完成防堵深松、清垄、混埋及镇压等多功能秸秆混埋还田联合作业机。通过对关键部件防堵深松装置、清垄装置和混埋装置等结构优化设计和运动分析,确定了各关键部件的结构形式和参数,以及各部件的配置关系和整机性能参数。田间试验表明:该机在前进速度为5km/h时,秸秆覆盖量为1.0kg/m2;秸秆混埋深度为15.43cm时,混埋率为95.06%,碎土率为96.02%。该机作业性能达到了设计要求,为东北平原构建合理耕层配套机具的设计、改进和评价提供科学依据与方法。     

马铃薯杀秧机的优化设计与分析

马铃薯收获前的杀秧处理对后期的收获效率及马铃薯品质有着非常显著的影响。为此,针对当前马铃薯杀秧机存在作业效率低、留茬高度不均匀及带薯率高等问题,设计了一款新型高效的马铃薯杀秧机。本机可根据不同地块、不同马铃薯品种的需要调节留茬高度,提高了后续收获的流畅性;刀具采用甩刀的形式并在杀秧轴上呈仿垄形分布,极大降低了带薯率及伤薯率。同时,对关键部件进行了有限元分析,结果表明:所设计的部件均满足强度要求。对样机进行了田间试验,试验结果表明:杀秧效率明显提高,留茬高度均匀,带薯率显著降低,均满足马铃薯的杀秧作业要求。本研究对提高马铃薯杀秧机的作业效率及后续收获效率、更好地适用于马铃薯的大规模收获具有重要意义。     

倒V型稻田株间除草装置虚拟仿真及验证

针对现有稻田株间除草装置除草率低、伤苗率高的问题，对已设计的倒V型稻田株间除草装置进行有限元虚拟仿真。采用ALE多物质单元体算法建立土壤—水耦合模型，运用罚函数法，对除草爪与土壤—水模型进行流固耦合。采用二次正交旋转组合试验设计方法选取机器前进速度、除草爪转速与水层厚度进行虚拟仿真试验与分析，得到各因素及其一级交互作用对除草爪与土壤—水模型扰动率的影响规律，影响扰动率因素为除草爪转速>水层厚度>机器前进速度。通过对虚拟仿真试验结果进行优化设计，得到倒V型株间除草装置最佳因素参数组合为机器前进速度为053 m/s，除草爪转速为180 r/min，水层厚度为0.01 m。通过对仿真优化设计结果室内试验验证可知，倒V型稻田株间除草装置在最佳因素参数组合下进行除草作业平均除草率85.04%、平均伤苗率3.62%，满足稻田机械株间除草农艺要求。     

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。