气力输送式小麦免耕施肥播种机设计与试验

针对山东省土地经营模式的转变,小麦玉米一年两熟轮作制度导致小麦播种时间紧张且现有机械工作效率低的问题,设计了小麦气力式高效免耕施肥播种机,一遍作业可一次性完成灭茬、施肥、播种、覆土、镇压等工作。采用了集排式气流排种/肥装置,该装置利用同一风道对排出的种子和肥料进行同时输送,在保证种/肥同步的同时又提高了排种/肥的效率和均匀性;利用燕尾槽式布种器进行布种作业,达到了宽苗带效果;对整机进行了田间试验测试,测试结果表明,机具通过性良好,播种深度合格率、施肥深度合格率以及种肥间距合格率分别为93.0%、93.6%和85.4%,变异系数分别为4.7%、2.8%、5.3%;平均苗带宽度为11.83cm,合格率为94.5%,变异系数为4.2%,各项指标与理论设计差异不显著且符合农艺要求。     

2BMG-24型小麦免耕播种机设计

在内蒙古、新疆等大型农场,随着大马力拖拉机的增加,中小型小麦免耕播种机已经不能满足动力发展的需要,限制了保护性耕作的推广实施,急需研究与大马力拖拉机配套的大型免耕播种机。本文设计了2BMG-24型小麦免耕播种机,采用控制式密齿型排种器、波纹圆盘和双圆盘组合式开沟施肥播种单体,实现了精少量排种、破茬开沟和种肥分施的小麦免耕播种。田间试验表明：播种深度合格率为91%;排种均匀性变异系数为28%;种子破损率为0.1%。初步田间试验表明该机作业性能与国外同类产品相当。     

2BMG24型小麦免耕播种机设计

在内蒙古、新疆等大型农场,随着大马力拖拉机的增加,中小型小麦免耕播种机已经不能满足动力发展的需要,限制了保护性耕作的推广实施,急需研究与大马力拖拉机配套的大型免耕播种机。本文设计了2BMG-24型小麦免耕播种机,采用控制式密齿型排种器、波纹圆盘和双圆盘组合式开沟施肥播种单体,实现了精少量排种、破茬开沟和种肥分施的小麦免耕播种。田间试验表明:播种深度合格率为91%;排种均匀性变异系数为28%;种子破损率为0.1%。初步田间试验表明该机作业性能与国外同类产品相当。     

基于EDEM的小麦宽苗带深松免耕播种机设计与试验

随着保护性耕作技术的发展,深松和免耕技术得到大力推广。为此,设计了一种小麦深松免耕播种机,运用EDEM离散元分析技术,对深松铲在不同工作速度下的工作阻力进行了分析。结果表明:随着速度的增加,深松铲工作阻力逐渐增大,且增大速率逐渐加强。同时,结合宽苗带播种技术,对播种口进行设计,得到最佳的排种角度和内部凸起高度,分别为40°和4mm。对小麦宽苗带深松免耕播种机进行了田间试验,结果表明:机器通过性好,播种深度和施肥深度合格率及种肥间距合格率分别为90.82%、95.32%、91.17%,变异系数分别为4.0 6%、2.3 9%、4.9 1%,符合农艺要求。     

原茬地小麦免耕播种机性能试验研究

针对黄淮海地区小麦播种技术存在的问题,设计了一种带有轻型动力种床整备装置的原茬地小麦免耕播种机。该免耕播种机可以一次完成种床整备、开沟、施肥、播种、覆土镇压和秸秆覆盖等多道作业工序。在安徽宿州秋季玉米机收后玉米秸秆根茬残留量为2.6kg/m2茬地上,以NY/T 1768-2009《免耕播种机质量评价技术规范》为评价标准,进行了性能测试试验。结果表明:该播种机能有效清除残留秸秆并对播种带进行微耕且均匀覆秸,机具通过性良好;播种均匀性变异系数为32.4%,播种深度合格率为93%,变异系数为11.2%,均满足GB/T 2 0 8 6 5-2 0 0 7《免耕施肥播种机》中小麦免耕播种的要求。该研究为该机的试验示范以及推广应用提供了科学依据。     

2BMFY-4型玉米免耕播种机研制与试验

针对山东省小麦玉米一年两作轮作区的农艺特点,以及小麦收获后秸秆覆盖量大、免耕播种玉米时容易产生堵塞等问题,研制了2BMFY-4型智能玉米免耕播种机。设计了苗带浅旋动力防堵结构,能防止小麦秸秆在排肥开沟器耧腿上的堆积;设计了垂直勺盘式排种器与种肥一体式开沟器相结合的形式,能够有效降低排种高度并提高播种精度;研制了株距调节变速器,播种作业时能适应多种玉米种植农艺规格和不同玉米种子公顷株数的要求。根据免耕播种机田间高速作业时性能监测的要求,研发了可视化分布式的播种作业性能监测系统。播种试验结果表明,动力防堵单体解决了相邻两组施肥播种开沟器的拥堵问题,通过性良好,种肥施播深度变异系数分别为17.2%,18.6%,株距合格率为97.2%,监测仪计数精度96%,播种作业效率和精度明显提高;免耕播种时,一次可同时完成小麦秸秆粉碎后抛、小麦根茬破碎、开沟施肥、播种、覆土镇压等多个农艺环节,作业费用降低了30%左右;作业时,刀轴上甩刀入土浅,动土量为20%,土壤扰动小。     

2BQMJ-2型玉米免耕播种机播种性能试验

采用田间试验的方法,探讨2 BQMJ-2型玉米免耕播种机的播种性能。试验和数据分析结果表明,该播种机粒距合格率为100%,播种深度合格率为94%,施肥深度合格率为92%,机组的小时技术生产率为0.54 hm2/h,均优于行业标准。该机具的结构设计合理,作业效率高,完全达到精密播种的质量要求。     

2BM-5型气吸式免耕播种机田间播种性能试验

为提高2BM-5型气吸式免耕播种机的播种精度,对该机关键部件改进优化后,进行了田间播种性能试验。结果表明:播种机传动轮的滑移率为5.7%,轮子下陷深度均值17mm,前进速度为3~5km/h的范围内播种深度保持在30~70mm之间,破土宽度在前进速度为3~5km/h的范围内保持在50~100mm之间,粒距合格指数为86.01%,重播指数7.74%,漏播指数6.33%,平均合格粒距变异系数4.86%,各行排肥量一致性变异系数均值为3.44%,总排肥量稳定性变异系数均值为0.26%,播种深度合格率均值为89.81%,排肥深度合格率均值为88.23%,均符合免耕播种技术指标。     

2BQM-2型免耕气吸播种施肥机的研制与试验

针对目前国内免耕播种机存在防堵机构复杂、制造成本高、功耗大等问题,研究设计了一种免耕气吸式播种施肥机.田间试验表明:该机具能够在较简单防堵机构的作用下完成免耕播种作业,玉米粒距合格率达到了97.1%,播种平均深度为35mm,施肥平均深度为88mm,种肥间距为53mm,一次进地可完成破茬、开沟施肥、播种、镇压等作业,作业时土壤扰动小,作业质量满足农艺要求.     

固定道对行小麦/玉米通用免耕播种机设计

针对华北平原小麦、玉米一年两熟区固定道保护性耕作缺乏配套机具,设计了2BMDF-2/7型固定道小麦/玉米免耕播种机.该机利用固定道实现对行作业,同时采用动力驱动粉碎防堵机构,重点解决玉米秸秆地免耕播种小麦的问题.试验结果表明,该机通过性好,对行避茬率在85%以上,能很好地解决玉米秸秆地免耕播种小麦的堵塞问题,可以完成小麦和玉米的免耕播种,播种深度变异系数分别为19.4%和23.4%,实现一机两用.     

免耕圆盘刀破茬过程运动特性研究

免耕播种机被动防堵常采用圆盘刀来破茬,使得机具结构简单,减少了动土量,不破坏垄形。圆盘刀破茬过程中的运动特性对破茬装置作业性能具有重要影响。为此,建立了圆盘刀刀刃切割根茬部分的弧长方程,得出刀刃切割根茬弧长的变化规律,分析了圆盘刀半径和入土深度对破茬时间的影响,研究了圆盘刀滑移对破茬速度的影响,并对圆盘刀横向运动位移和速度的影响因素进行了探讨。该研究可为圆盘刀及免耕播种机的设计和应用提供参考。     

播种机精密播种深度控制系统*

适当且均匀的播种深度对作物的发育至关重要,因为它会影响出苗时间和发芽率。在播种作业中的深度变化主要是由于作用在播种机犁刀上土壤阻力的变化引起的,产生的振动导致播种深度不均匀。为此,研制一种低成本概念播种机,并验证动态犁头深度控制系统,并进行田间试验研究。在4 km/h、8 km/h和12 km/h的工作速度下进行主动控制系统的性能评估,测试控制犁头深度为-30 mm时的均匀性和准确性。由犁头位置传感器结合超声波土壤表面传感器获得犁头深度测量数据,在4 km/h、8 km/h和12 km/h作业速度时,系统控制深度与目标犁头平均深度偏移量分别为3.5 mm、5.3 mm和6.3 mm,而没有控制系统时,犁头平均深度偏移量分别为8.0 mm、9.1 mm和11.0 mm。可见,速度对犁头深度控制效果没有显著影响。该控制系统将犁头深度精度优化了15.2%,在95%置信区间下,犁头深度置信范围的绝对降幅为10.4 mm。由于土壤力学特性的变化,标准犁头的深度变异性为±8 mm,当激活犁头深度控制系统时,该变异性降低到±2 mm。采用主动控制系统在12 km/h的运行速度下,比未采用主动控制系统在4 km/h运行速度时的深度控制更准确。     

免耕播种机侧深分层施肥播种部件设计与试验

为减少追肥机具进地次数、最大限度地提高肥料利用率,针对因秸秆残茬分布不均、侧深施肥导致播种带两侧土壤紧实度不一致而引起免耕播种机横向稳定性差、掉垄的问题,设计了一种可以底肥侧位深施、口肥垂直分施的免耕播种机侧深分层施肥播种部件。以直斜错位双圆盘肥种沟开沟器的圆盘直径、圆盘夹角和圆盘倾角为试验因素,以前进阻力、侧向合力及开沟深度稳定性系数为试验指标,对影响机具横向稳定性和作业质量的参数进行分析和试验。结果表明,当圆盘直径为352 mm、圆盘夹角为14°、圆盘倾角为7.5°时,肥种沟开沟器前进阻力为585.96 N、侧向合力为181.95 N、开沟深度稳定性系数为91.46%。样机性能试验表明,种肥垂直距离合格率为91.7%,种肥侧向距离合格率为92.4%,播种深度变异系数为10.7%,播种横向变异系数为28.4%,满足侧深施肥播种质量要求。     

被动式倾斜波纹圆盘破茬刀工作性能试验

以被动式倾斜波纹圆盘刀为研究对象,运用速度瞬心法得出播种机前进速度和切茬深度是切茬速度的主要影响因素。考察了播种机前进速度和配重对圆盘刀工作性能主要指标(切茬深度和牵引阻力)的影响。两指标两因素正交田间试验结果表明,切茬深度和牵引阻力均随两因素增加而增大,配重是影响切茬深度的主要因素;当配重达到一定值时,播种机前进速度对切茬深度的影响比对牵引阻力的影响显著。     

A Geometrical Analysis of Inclined and Tilted Spherical Plough Discs

An analysis is presented of the effect of disc geometry in relation to its areas of contact with soil at the working depth, treating the disc as a segment of a thin spherical shell. In addition, the effects of the disc angle of tilt, the disc angle of inclination to its direction of motion and the working depth are examined in detail. Shallow and deep disc concavities are considered. A presentation is made of formulae derived for disc critical angle and depth and for bearing and pressure areas of contact with the soil on vertical and horizontal planes. In addition, a study was made of the overlapping of soil working areas when adjacent discs are working in a gang arrangement. The effects of inside and outside sharpening of the circumferential edge of the disc are also examined.For the practical range of tilt angle (15° to 25°) and disc angle (35° to 55°) it is shown that the bearing area of the rear spherical area of discs is zero, so there is no soil contact with the rear surface of the disc. The vertical pressure area is only slightly affected by tilt angle and there is little difference for the two disc concavities. Disc angle and working depth have significant effects on this area. The horizontal presssure area is not affected by disc angle over its practical range. It has larger values for the 81 mm concavity than for the 51 mm concavity and is significantly influenced by tilt angle and working depth. Discs working in a gang, have overlapping of the areas of soil cut for disc angles and spacings (180 to 300 mm) adopted in practice. The area cut by an individual disc is not markedly affected by disc angle. Inside and outside sharpening does not significantly affect the overall findings concerning critical disc parameters. The flat bevelled surface formed by outside sharpening will generally be in contact with soil over the practical range of tilt and disc angles.     

新型垄作耕播机破茬清垄装置的研究

基于垄作栽培制度的高留茬耕播是东北地区保护性耕作的主流模式.为此,在国内首次研发了适合于这种模式的前限深圆盘破茬后水平圆盘清垄的独特结构.将该装置通过通用机架与普通播种机安装在一起便可实现一次性完成破茬、清垄、播种、施肥、镇压等免耕播种全套作业.试验表明:该装置不但能够破茬开沟、清除种行残茬,创造整洁的种床,同时可以解决秸秆覆盖免耕播种机堵塞的问题而且起到一定限深的作用.其为研制适合我国东北地区垄作免耕播种机开辟了蹊径.     

基于Abaqus的缺口圆盘刀开沟作业有限元仿真及分析

为分析免耕播种机破茬开沟部件开沟作业时圆盘刀与土壤之间的相互作用情况,在Abaqus有限元分析软件中建立了圆盘刀——土壤侵彻的三维动态有限元模型,在Explicit动态显示模块下进行仿真试验分析。搭建了基于室内土槽的圆盘刀牵引平台,通过土槽试验对有限元模型的正确性、有效性进行验证,结果表明:该有限元模型能准确模拟圆盘刀在土壤上进行开肥沟作业的过程。选取机组前进速度、圆盘刀入土深度和圆盘刀刀面与前进方向之间偏角等作为试验因素进行基于上述有限元仿真的正交试验,得到各因素及其一阶交互作用对模型中肥沟深度和宽度的影响规律。同时得到:在机组前进速度为1.67 m/s、圆盘刀入土深度为12cm、圆盘刀面偏角为6°时,破茬开沟部件所开肥沟质量最佳。     

驱导组合槽辅助附种气吸式花生高速精量排种器研究

针对现有气吸式排种器在进行花生高速播种作业时重播、漏播现象严重等问题,设计了一款驱导组合槽辅助附种气吸式高速精量排种器,在设计排种盘时将搅种凹槽、取种槽口、吸种型孔组合设计构成组合槽,实现扰种、驱种、辅助附种作用,保证高速作业时的排种性能。通过理论建模分析验证了排种盘结构设计的合理性并初步完成了关键参数的确定,借助离散元仿真软件对种群运移情况受关键参数的影响规律进行了分析,并进行了二因素五水平二次正交旋转组合试验,对结构参数进一步优化;得出搅种凹槽、取种槽口尺寸及作业速度均会对排种性能造成显著影响,并得出最优排种器参数组合：搅种凹槽深度3 mm、基圆半径70 mm;取种槽口左右端面上沿距离24.0 mm、下沿距离19.1 mm、深度10.5 mm、排种盘外周到取种槽口后端面距离24.0 mm。在该参数组合下,当风压为-6 kPa、作业速度为6～12 km/h时,粒距合格指数不小于93.33%,重播指数不大于3.52%,漏播指数不大于4.02%,破损指数不大于0.32%,具有良好的作业性能。     

砂壤土中前进速度和耕作深度对主要耕作机械牵引的影响（摘选）

对一些有特殊要求的农场来说,耕作机具牵引需求数据的有效性对于选择适当的耕作机具是极为重要的。机具宽度、作业深度、前进速度、土壤情况和机具机型都影响着机具的牵引。利用放置在砂壤土中的数字荷重单元对不同前进速度（0.69、1.11和1.52 ms）和耕作深度（100、150和200 mm）,两种主要耕作机械牵引的影响进行了研究。采用的工具包括3个底圆盘犁和2个底型铧式犁。在两种方案中,速度和深度都随着工具牵引增加而增加。所有的工具牵引对深度的影响大于对速度的影响。在所有的前进速度和耕作深度的处理中,铧式犁的测量值均大于圆盘犁。基于速度和深度,对两种特殊牵引模拟了一般回归方程。