机械浅翻深松耕作技术的应用现状及发展前景

一、机械浅翻深松耕作技术的概念和特点 1.浅翻深松耕作技术的概念 浅翻深松耕作技术是少耕法的一种,是在我国东北地区试验成功的深松耕法基础上发展而来的旱作农业增产新技术.     

机械化深松整地技术应用(续1)

机械深松整地及其对作物产量的影响 1.深松耕作法与机械深松整地技术 土壤耕作的各项作业往往根据气候、土壤、作物、作业手段等条件的不同,需要有多种土壤耕作措施配合完成.多种土壤耕作措施相互协调配合的土壤耕作体系,称为土壤耕作方法.从目前世界范围来看,主要有翻耕耕作法、深松耕作法、耙茬耕作法和保护性耕作法等.     

机械化深松整地技术应用(续5)

1SNL系列等浅翻深松机结构特点及其安装调试 1SNL系列浅翻深松机是一种浅层由铧式犁翻耕,下部由单柱凿式带翼松土铲深松的浅翻深松机. 1.结构特点 1SNL系列浅翻深松机主要由梁架、松土铲柄、松土翼铲、松土铲、小犁体等组成.梁架可以安装松土铲柄等深松部件,进行土壤深松作业,也可以安装铧式犁犁柱等部件,进行土壤翻耕作业.松土铲柄由下自上安装有松土铲、松土翼铲和小犁体.小犁体高度方向可以上下调整,松土铲可更换,松土翼铲和小犁体可拆除.松土铲横向间隔35cm,小犁体单体作业幅宽30cm.限深轮在机架一侧,深松深度通过调节限深轮相对机架高度实现.使用中可以卸去小犁体,成为单柱凿式带翼深松铲式深松机.     

保护性耕作拟合曲线型深松铲设计与试验

针对东北地区深松整地作业中,深松铲土壤扰动量和耕作阻力大的问题,以离散元(EDEM)软件仿真分析铲尖对土壤的作用为依据,设计了拟合曲线型深松铲。采用离散元软件模拟深松铲铲尖在土壤中的运动,获得铲尖上方土壤颗粒运动轨迹的拟合曲线和拟合方程,采用线元设计法对线形优化,获得铲柄外形曲线;同时设计了刃部、切削刃角、入土角,并通过铲柄与铲尖的互作效应试验验证了分层的可行性与合理性。土槽对比试验表明,拟合曲线型深松铲有效降低了土壤扰动量和耕作阻力,比折线式深松铲土壤扰动量减少了53.6%,耕作阻力减少了36.23%;比圆弧式深松铲土壤扰动量减少了66.18%,耕作阻力减少了29.18%。田间对比试验表明,拟合曲线型深松铲比折线式深松铲回土面积增加了81.03%,比圆弧式深松铲的回土面积增加了146.95%。土槽和田间试验表明,拟合曲线型深松铲土壤扰动量小、耕作阻力小,满足深松作业的要求。     

深松铲减阻性及耕作阻力影响因素研究——基于LS-DYNA

为研究不同触土曲面深松铲的减阻效果及不同工作参数对深松铲耕作阻力的影响,设计了5种典型准线的深松铲结构,并通过ANSYS/LS-DYNA软件对深松铲切削土壤过程进行了仿真,对比分析了不同结构深松铲切削土壤时所受到的阻力,选择出减阻性能最好的深松铲结构。以优选的深松铲作为研究对象,对入土角、工作速度及工作深度等因素进行单因素试验,研究上述因素对耕作阻力的影响。试验结果表明:仿生变曲率深松铲的减阻性能最好,其耕作阻力最小(601 N);入土角为24°时,深松铲耕作阻力最小;耕作阻力随工作速度和工作深度的增加而增大。该文可为深松铲结构的设计以及工作参数的选择提供一定的技术支持。     

土壤机械化深松技术

机械化深松技术是在不翻土、不打乱原有土层结构的情况下,通过深松机械疏松土壤,打破犁底层,增加土壤耕层深度的耕作技术。深松可熟化深层土壤,改善土壤通透性,增强蓄水保墒能力,促进作物根系生长,提高作物产量。深松按作业方式分为全方位深松、间隔深松、振动深松作业等。全方位深松采用单柱带翼或异型铲等全方位深松机,在工作幅宽内对整个耕层进行松土作业;间隔深松根据不同作物、不同土壤条件,采用单柱振动式或非振动凿形铲     

错位布置深松铲距对土壤扰动和耕作阻力的影响

铲距是深松机的关键布置参数,对深松耕作阻力和土壤扰动效果会产生重要影响。为此,借助田间试验的方法,通过分析错位布置深松铲在不同横向和纵向铲距作业下土壤坑形宽度、土壤垄型高度、土壤扰动面积、耕作阻力及比阻等的差异,研究不同布置铲距对土壤扰动和耕作阻力的影响。试验结果表明:前铲的土壤扰动作用大于后铲,前铲的土壤垄型高度和坑形宽度大于后铲;横向与纵向铲距较小时,土壤易堆积且双铲的土壤扰动作用会发生部分抵消;铲距较大时,双铲协同作用较小且力矩较大;二者均导致土壤的坑形宽度变小,垄形高度和耕作阻力变大,降低耕作效果;当横向铲距和纵向铲距布置分别为35cm和30cm时,垄形高度最低、比阻最小,土壤扰动及耕作阻力的综合效果较好。本研究可为深松铲的优化布局提供一定的参考依据。     

液压双向翻转深松浅翻犁的使用和调整

液压双向翻转深松浅翻犁属于农业机械领域土壤少耕机械化技术中一种深松浅翻机具,该机在翻转主梁上,均匀配置着垂直安装的、上下对应的、且犁壁作业面朝向相同的深松浅翻器;在翻转主梁后部,上下对应的各安装一个限深支承轮;该机可一次完成深松、浅翻等项作业,适合我国北方旱作地区的麦茬、麻茬、豆茬等原茬地和草场改良深松浅翻作业。其核心技术是：双翼凿形深松铲与浅翻部件、液压翻转与深松浅翻相结合的技术。     

不同耕作方式对土壤理化性状及作物生长的影响

土壤深松技术是具有改善农田土壤结构、提高土壤蓄水保墒能力、增加作物产量的一种土壤耕作新技术。为了确定该技术对土壤理化性状及作物生长的影响程度,在新疆焉耆县大田开展常规翻耕和深松耕作方式的对比试验。试验结果表明,深松处理同常规翻耕处理相比,增加了土壤耕层的蓄水,减少了土壤容重,改善了土壤肥力和土壤盐碱度,提前了作物生育期,增加了作物产量。     

浅谈全方位深松技术改善低产田的作用及技术要求

<正>深松是指疏松土层而不是翻转土层的土壤耕作技术,深松既可以作为秋收后主要耕作措施,也可用于春播前的耕地、休闲地的松土、操场更新等。深松有全面深松和局部深松两种。全面深松是用深松机在工作幅宽上全面松土,这种方法适用于配合农田基本建设,改造耕层浅的粘质土。局部深松是用杆齿、凿形铲或铧进行间隔的局部松土。深松具体形式有:全面深松、间隔深松、浅翻深松、灭茬深松、中耕深松、垄作深松、垄沟深松等。深松的深度视耕作后的厚度而定。一般中耕深松深度     

仿生深松铲结构设计与有限元分析

深松技术是旱地保护性耕作体系中的重要技术措施之一,高效节能是深松技术的发展方向。深松铲所受阻力是深松耕作的主要阻力来源。通过对金龟子和家鼠的足趾结构的研究,设计了一种新型的深松铲结构。结合四川的土壤条件,采用Drucker-Prager模型,利用有限元分析软件Abaqus对深松工艺数值仿真。在20℃常温和23°切削角的条件下,与JB/T 9788-1999深松铲比较,新型深松铲土壤应力分布和土壤扰动轮廓一致,深松铲所受土壤的反作用力减小,在相同前进速度和耕作深度的情况下,功率消耗降低了20.6%。     

机械浅翻深松耕作技术的应用分析及发展前景

我国是主要的干旱国家之一,现有的耕作技术对保持水土存在着各种问题。为此,论述了机械浅翻深松耕作技术的主要特点及其应用;同时,对浅翻深松犁的类型及其应用进行了分析,并对机械浅翻深松耕作技术配套机具的提出了解决的方法与技术要求。     

深松铲不同翼铲安装高度时土壤扰动行为仿真与试验

翼铲的安装高度是带翼深松铲的关键结构参数之一,其对深松土壤扰动行为产生重要影响。综合运用EDEM和室内土槽试验,研究了翼铲安装高度(55、75、95、115、135 mm)对深松土壤扰动行为的影响。结果表明:随着翼铲安装高度增加,耕后犁底层土壤扰动面积先增大后减小,在翼铲安装高度为75 mm时最大,水平耕作阻力逐渐减小,深松铲铲尖和犁底层圆弧段所受水平耕作阻力为深松铲水平耕作阻力的主要来源(90%以上),其随翼铲安装高度增大逐渐减小;翼铲安装高度直接影响耕作时不同深度土壤在不同方向的位移,当翼铲安装高度为75 mm时,深松铲纵向中心位置的各层土壤在耕作方向的最大位移相对较小,其犁底层土壤在竖直方向最大位移相对较大,表层和耕作层土壤在竖直方向最大位移相对较小;翼铲安装高度对土壤扰动效果产生重要影响,且离散元仿真能够准确模拟深松土壤的扰动过程,5个翼铲安装高度下土壤膨松度、土壤扰动系数、土壤碎土系数、土壤纵向堆积角的试验值和仿真值的平均误差分别为11.69%、11.54%、14.20%、9.64%。     

深松铲的发展与研究现状

作为一项重要的保护性耕作技术,农机深松整地对于改善耕地质量、提高作物产量意义重大。深松铲作为深松机具的关键部件,其结构形状对土壤耕作阻力影响很大。因此,了解和掌握不同类型深松关键部件的主要类型和特点,探讨存在的主要问题,对我国深松技术的研究和推广具有重要意义。     

振动深松铲土壤切削有限元模拟分析——基于ANSYS/LS_DYNA

为了分析振动式深松机在耕作过程中深松铲与土壤之间的相互作用关系,首先研究了国内外采用有限元分析方法研究土壤切削问题的工作进展情况。为揭示振动深松减阻本质,借助ANSYS/LS-DYNA971软件,构建了深松铲和土壤的有限元仿真模型,并选用MAT_FHWA_SOIL和线弹材料分别作为土壤和深松铲的材料模型。将UG中的运动仿真数据作为深松铲载荷数据,通过Excel文件导入,对深松铲切削土壤的工作工程进行模拟,得出了深松铲切削土壤过程功耗的变化和深松铲在工作过程的等效应力(von Mises stress)情况,为深松铲结构参数的优化提供了依据。     

深松铲对砖红壤扰动行为影响的仿真与试验

针对香蕉地深松作业相关研究较少，深松铲-土壤耦合机理尚未明确等问题，结合海南热区香蕉地砖红壤土的物理特性，利用离散元虚拟仿真试验，堆积生成了耕作层、犁底层和心土层3层土壤模型，建立了滑切深松铲-土壤耕作模型，并通过对比虚拟仿真试验，研究了滑式深松铲和国标深松铲对海南香蕉地土壤的扰动情况。结果表明：在相同的作业条件下，滑式深松铲作用下的土壤颗粒在x、y和z方向的最大运动速度均明显大于国标深松铲对土壤颗粒的作用，且滑式深松铲的扰动轮廓要明显大于国标深松铲作业的扰动轮廓，同时滑式深松铲作用下土壤蓬松度和土壤扰动系数均大于国标深松铲作用产生的深松效果，进一步验证了所设计的滑式深松铲更适用于海南香蕉地的深松作业。     

基于田间摄像的多参数水稻土深松扰动行为与效应研究

耕作机具的土壤扰动行为密切联系土壤失效机理与耕作效应,是优化耕作系统的重要依据。本研究通过土壤耕作原位综合测试平台开展单铲深松试验,从5个方位录制深松视频,同时配合使用微地貌测试、耕作阻力测试、EDEM仿真、深松扰动剖面土壤紧实度测试和深松理论检验,探究深松铲入土角α和耕深D对水稻土深松扰动过程、土壤失效机理及深松效应的影响。结果表明,摄像法提取的纵向碎土距离R、扰动宽度W及抬土高度H与α和D显著相关,可用于水稻土深松扰动行为的定量表述。摄像法显示水稻土难以脆性断裂,铲两侧发生非对称性土壤剪切失效。土壤沿曲柄攀升,抬土高度H随α增大,随D减小,表明深松铲的设计参数和作业参数同时影响抬土能力。R随对应耕深范围内铲的纵向水平长度L线性增加,W随α线性增加。地表平整度S和扰动宽度W均在耕深20 cm时最大。深松土壤扰动行为的EDEM仿真从微观层面再现了摄像法记录的非对称性失效、侧向挤压失效和深松新月形失效现象,表明该离散元模型用于解析水稻土深松力学的科学性。EDEM仿真进一步显示出应力集中区沿铲尖与铲柄破土刃周期性上下移动,同时也对铲下方底层土造成挤压。深松扰动剖面土壤紧实度等值线图验证了仿真过程中铲尖下方形成的土壤压实带,并直观展示出耕深30 cm时,犁底层土壤因侧向挤压流变形成的沟槽状紧实壁面。本文结合田间原位摄像法的多参数测试研究可为深松铲和耕作系统的优化提供依据。     

基于SPH算法的深松铲土壤切削过程仿真及试验研究

为探明深松铲土壤切削过程中切削阻力的变化规律和了解深松铲切削土壤过程情况,基于SPH方法建立了深松铲土壤深松的有限元模型,并对其深松过程进行仿真分析。仿真结果表明:SPH法能够直观地模拟深松铲土壤切削完整过程,最大等效应力为3. 184MPa,主要集中在与深松铲接触土壤上,仿真切削阻力为3.65 k N。通过耕整地移动式田间动态试验台进行田间试验验证,得出切削阻力为3. 542 k N,与仿真结果相比误差仅为3. 05%,验证了基于SPH法进行深松铲切削土壤过程的仿真是可行的。     

土壤耕作阻力测试系统研制及标定

土壤耕作过程中,土壤对耕作部件的阻力是波动、随机的,测定机械阻力大小可对部件设计的合理性及耕作部件动力配套的选择提供帮助。为实时测定深松铲工作的机械阻力,设计了由牵引机具、深松铲、传感器、应变仪、计算机组成的土壤耕作阻力测试系统。通过静态标定,该系统的线性度、线性迟滞和迟滞均小于1%。     

深松部件对深松作业质量影响的试验分析

深松是土壤保护性耕作和获取农作物高产必不可少的机械化作业项目.研究表明:深松机的深松部件的形状和结构参数对土壤深松质量以及作业效果有很大的影响.对凿型深松铲、箭形深松铲和双翼深松铲深松后的试验测试结果表明,在相同条件下,凿型深松铲在打破犁底层后改善土壤持水量、土壤温度、土壤坚实度和土壤微团聚体含量方面的综合作用效果良好.