果园秸秆覆盖机宽幅覆土装置设计与试验

针对果园机械化土壤-秸秆分层覆盖中大幅宽、均匀薄层覆土要求,设计了与果园秸秆覆盖机配套的覆土装置,主要由取土螺旋、抛土轮、集土箱和覆土螺旋组成。取土螺旋取土幅宽1.5m,为秸秆层铺设提供平整地基,保证了秸秆层覆盖平整和薄土层均匀度;取土螺旋两侧的抛土轮向后抛送土壤到集土箱,避免了碎石等异物导致的装置卡死问题。经离散元仿真优化,确定取土螺旋采用末段双螺旋结构,抛土轮叶片数量为10,叶片偏角为10°,提高了覆土均匀性并降低了作业功耗。田间试验表明,装置覆土宽度为1.5m,覆土厚度为20.8~31.7mm;建立了覆土厚度标准差回归模型,其决定系数为0.9342,模型误差为1.8%;以覆土厚度标准差为响应值,确定的最优作业参数组合为：抛土轮转速300r/min、抛土角40°、取土深度20mm。该组合下覆土厚度22.9mm,覆土厚度标准差3.7mm,满足大幅宽、均匀薄层覆土要求。本研究实现了果园土壤-秸秆分层覆盖农艺的机械化作业,为旱区果园管理提供了新方法和新装备。     

开沟旋耕机渐变螺旋升角轴向匀土刀辊设计与试验

针对长江中下游农业区开厢沟后旋耕作业地表平整度差、土壤轴向分布不均匀等问题,设计了一种渐变螺旋升角轴向匀土刀辊。分析了旋耕刀轴向运土力学条件,建立了匀土刀辊旋耕刀扰土体积参数方程和旋耕刀渐变螺旋升角排列螺旋线方程,并分析确定了影响匀土刀辊轴向匀土性能的关键因素为刀辊转速、旋耕切土节距、初始螺旋升角。运用离散元法模拟匀土刀辊作业过程,以耕后地表平整度为试验指标,以刀辊转速、旋耕切土节距、初始螺旋升角为试验因素,进行了正交试验,建立地表平整度回归方程。利用Design-Expert分析软件得到最优参数组合为：刀辊转速260r/min、旋耕切土节距8.3cm、初始螺旋升角71°,此时仿真地表平整度为17.35mm。在最优参数组合下进行了田间试验,结果表明,匀土刀辊作业后,地表平整度、土壤轴向分布均匀度、耕深稳定性系数、碎土率的均值分别为14.5mm、8.82%、92.34%、81.66%,整体耕整效果优于常用旋耕刀辊。     

砂壤土条件下马铃薯中耕机关键部件设计与试验

针对砂壤土条件下马铃薯出苗前期中耕机土壤回流严重、垄型一致性差等问题,设计了犁铧式马铃薯中耕机,并阐述了其主要结构及工作原理。对塑型部件培土器的结构参数进行设计分析,根据砂壤土土质特征,对土壤颗粒进行了运动学分析,确定了影响马铃薯中耕作业效果的主要因素。运用EDEM仿真试验,以培土犁与培土器间距及作业速度为试验因素,以回土量与垄型拟合度为评价指标,进行了二次正交旋转试验。对试验结果进行优化分析,当间距为600 mm、作业速度为1.3 m/s时,回土量为12.3%,垄型拟合度为0.024。对优化数据进行了田间试验,结果表明,犁铧式马铃薯中耕机回土量为12.5%,土垄垄型一致性为98.3%,土壤扰动系数为67%,碎土率为94.7%,培土高度为8.4 cm,油耗为14.6 kg/hm2,满足马铃薯中耕培土要求。     

新型烟草培土机培土器的设计

针对传统培土机培土后沟底无松土,不易保墒蓄水等缺点,设计了一种新型培土器,即在绞龙上安装旋耕刀(旋耕刀主要用于疏松土壤,且旋耕刀工作半径要比螺旋叶片大),从而在培土的同时起到保墒蓄水的作用.新型培土机的设计符合烟草培土的技术和要求,而且具有原理新颖、结构简单紧凑和作业性能好的特点,改善了培土效果.     

复合切削式烟草中耕培土机设计与试验

为提高烟草大田中耕培土作业质量和效率,设计了复合切削式烟草中耕培土机。对样机关键部件进行了分析与设计,阐明了复合切削原理,确定了液压传动系统、垄距调节装置、垄形坡度调节装置、垄底宽调节装置结构及工作参数,同时分析了复合切削式培土总成进行培土作业的工作过程,得到满足培土作业的螺旋培土刀的最低转速和几何参数等。田间试验结果表明,当作业速度为2.5~3.2 km/h时,碎土率为90%,培土厚度合格率为95%,培土垄形坡度合格率为93%,培土高度为400 mm,沟面宽度为750 mm,满足设计和实际作业要求。     

基于Adams的中耕培土机螺旋培土刀仿真分析

针对传统培土机培土作业时只注重土壤碎土率和培土效率,忽视培土整形效果的缺点,设计了一种新型的中耕培土机,并建立了虚拟样机的三维模型。对新型中耕培土机主要工作部件螺旋培土刀进行了创新设计和工作状况分析,并利用动力学分析软件ADAMS进行仿真分析,模拟了螺旋培土刀的运动情况,得出螺旋培土总成左侧螺旋培土刀合适的自转方向为正转,螺旋叶片旋向为右旋。通过对影响螺旋培土刀整形效果的因素进行正交试验分析得出:当培土机行车速度为0.7m/s、螺旋培土刀自转速度为300r/min时,能够使新型中耕培土机兼顾培土效率的同时,得到较好的除草与整形效果。研究结果为样机设计提供了理论指导。     

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。     

久菱牌3ZP-0.8型甘蔗中耕培土机的研发

3ZP-0.8型甘蔗中耕培土机是广西贵港动力有限公司新研发的机型。文章叙述了3ZP-0.8型甘蔗中耕培土机的结构特点。试验结果表明:该机适用于在行距为0.9～1.2m的甘蔗行间进行中耕培土作业,具有碎土除草、起垄培土的功能。同时,可用于水田旋耕、灭茬等作业。     

马铃薯播种机取土部件的改进设计与试验

为改善2CM2/4型旱作马铃薯微垄覆膜侧播机取土部件的工作性能,利用SolidWorks软件对取土部件的结构进行三维建模和对输土装置、覆膜后垄面建立分析模型并进行计算。试验结果表明,在取土铲前面安装抛送装置、对输土装置的边缘进行密封性设计和在环形输土皮带内安装土壤导出装置可以改善取土部件的工作性能,达到旱作马铃薯铺膜播种的农艺种植要求。     

犁铧式马铃薯中耕机培土装置设计与试验

针对砂壤土条件下马铃薯中耕机作业效率低、培土效果不佳等问题,设计了一种犁铧式马铃薯中耕机。阐述了该机整体结构及工作原理,阐明了犁体曲面成形原理,采用水平元线法并结合马铃薯中耕作业要求以及动力学分析确定了影响培土犁作业效果的犁体结构参数及其取值范围。基于EDEM离散元仿真技术,建立了部件-土壤仿真模型,以培土高度、土壤破碎率为试验指标,以导曲线上端切线夹角、初始元线角、元线角差值为试验因素,进行了二次正交旋转回归仿真试验。在仿真试验基础上进行了田间试验,结果表明,所设计的犁铧式马铃薯中耕机碎土率为94.7%、培土高度为8.4cm、作业深度为13.6cm,根深稳定性系数为92.1%,油耗为14.6kg/hm2,明显优于锄铲式马铃薯中耕机的作业效率及作业效果,满足马铃薯中耕机作业要求。     

山地拖拉机坡地等高线旋耕土壤侵蚀规律研究

针对黄土高原丘陵山区坡地等高线旋耕作业时土壤耕作侵蚀(土壤由坡高侧向坡低侧迁移)严重及其机理不明等问题,通过理论分析、仿真试验、土槽及实地试验相结合的方法,深入开展山地拖拉机坡地旋耕侵蚀规律研究。首先,构建了H245标准型常用旋耕刀在坡地工况下的扰土体积参数方程,完成了旋耕刀坡地扰土过程的经典力学分析,确定了导致坡地旋耕土壤侵蚀的主要影响因素：坡地角、耕作深度、刀轴转速以及旋耕作业速度;然后,基于EDEM离散元仿真软件研究了单把旋耕刀和旋耕机整机的坡地扰土规律,得出土壤颗粒在旋耕刀侧切刃的动态滑切作用下有水平向后运动的行为,浅层土壤颗粒位移最大,深层土壤颗粒位移最小,并且深层靠近旋耕刀回转中心的土壤颗粒位移最大;土壤的侧向位移方向受旋耕刀正切刃朝向的影响;随着旋耕刀的入土,土壤颗粒在垂直方向的位置呈先变深后变浅的趋势。最后,选取旋耕刀轴转速、旋耕作业速度和坡地角作为试验因素,进行了实地旋耕单因素和正交试验,单因素试验得到土壤水平、侧向位移随着上述3个因素变化的规律;正交试验方差分析得到影响土壤侧向位移的主次因素为坡地角、旋耕刀轴转速、旋耕作业速度,影响土壤水平位移的主次因素为旋耕作业速...     

旋耕式棉花封土机的优化与试验

为进一步研究旋耕式棉花封土机作业参数对其取土量的影响,进而找出满足要求的最优作业参数组合。以旋耕式棉花封土机作业速度、刀轴转速、旋耕刀入土深度、单个刀盘旋耕刀数量为试验因素,封土带截面面积为响应值,进行二次旋转正交组合试验,构建各因素与封土带截面面积之间的数学模型,并结合响应曲面对各因素交互作用进行分析,选出最优作业参数组合:作业速度0.9 m/s,刀轴转速170 r/min,旋耕刀入土深度90 mm,单刀盘旋耕刀数量8把。田间验证试验表明,作业速度0.9 m/s,刀轴转速170 r/min,旋耕刀入土深度90 mm,单刀盘旋耕刀数量8把,此组合工作效率最高,且封土带截面面积平均值为9 844.39 mm²,较优化前有显著提升;表明该装置作业参数的优化计算准确可靠。     

雪茄烟叶可调式苗床起垄铺膜机设计与试验

针对我国雪茄烟叶种植苗床整理阶段工序繁琐、农艺要求高、工作量大、效率低且缺乏专用机具,现有其他作物的苗床整理机具主要适用沙壤土的作业环境且多采用被动起垄,在我国雪茄烟叶种植区域偏黏性土质工况下起垄效果差的问题,结合雪茄烟叶根系生长特点与苗床农艺要求,设计了雪茄烟叶可调式苗床起垄铺膜机,可实现旋耕、深施肥、起垄、铺膜和膜边覆土的一体化作业。根据起垄成形原理及垄形要求,确定了旋耕集土作业参数,对整形镇压辊进行了结构设计及力学分析,阐述了苗床高度调节原理,匹配了机具前进速度、旋耕集土起垄装置转速与整形镇压辊转速之间的速度关系,并结合地膜破损条件和膜边覆土影响因素,分析确定了压边轮和覆土圆盘的结构及工作参数。田间试验表明,作业后垄体的平均垄高为277.4 mm、垄基宽为701.8 mm、垄距为1 230.2 mm、垄沟宽为514.4 mm,垄高、垄基宽、垄距及垄沟宽的稳定性系数均大于94%;两种工况下的平均膜边覆土宽度分别为71.7、75.6 mm,稳定性系数分别为88.87%、87.00%,各项试验指标均满足雪茄烟叶种植要求。     

螺旋钻参数对挖坑出土效能的影响

为了解决螺旋钻挖坑作业中存在的效率低、效果不佳等问题,进行了螺旋钻田间挖坑试验,通过改变直径、螺旋数量和转速等螺旋钻参数进行挖坑及出土情况测试,测取了坑形、抛土半径和出土率等特征数据,运用单因素方差分析和析因设计方差分析等方法进行了试验数据处理.研究结果表明:转速一定的情况下,螺旋钻直径增大,抛土半径和出土率增大;增加...     

基于离散元法的甘薯起垄机旋耕刀抛土性能仿真试验

为了验证甘薯起垄机上IT260型旋耕刀的抛土性能,在EDEM离散元软件中进行了仿真试验,将仿真数据与理论数据进行对比.结果 表明,在IT260型旋耕刀前行速度1.54 m/s、转速330 r/min、耕深0.12m的工况下,平均抛土量153.37 kg,满足起垄所需的土壤量需求.建立的三维模型可为今后甘薯起垄机旋耕刀的...     

小麦宽苗带精量播种施肥机设计与试验

为解决小麦宽苗带播种均匀性差和开沟阻力大的问题,设计了一种窝眼轮式精量排种、内四等分输种管间隔输种的小麦宽苗带精量播种施肥机。对关键部件进行了理论分析,并对旋耕覆土过程进行了离散元仿真研究,在此基础上进行了排种器台架试验和整机田间试验。台架试验结果表明,窝眼轮转速为35r/min时,行内播种均匀性变异系数、各行排量一致性变异系数、种子破碎率分别为9.31%、2.30%和0.38%。田间试验结果表明,窝眼轮式排种器配套内四等分输种管提高了种子在苗带上的分布均匀性,播种均匀性变异系数为11.55%,苗带平均宽度为8.2cm,正转旋耕装置能有效清理苗带、避免秸秆杂草堵塞;利用旋耕抛土原理能够实现对种、肥的分层覆土,播种和施肥平均深度分别为3.2cm和9.4cm,种肥深度垂直间距平均值为6.2cm,变异系数分别为4.15%、2.97%和5.48%,较好地实现了种肥分层,整机设计满足大田播种农艺要求。     

刮板式有机肥条铺与旋耕混合施肥机设计与试验

针对果园有机肥人工施肥量不准确、施肥不均匀等问题,本文根据施肥农艺要求,设计了一种有机肥条铺与旋耕混合施肥机。该装置采用刮板式结构,通过圆环链带动刮板向前排肥,将有机肥呈条状铺撒在地表,通过旋耕装置将其与土壤混合。通过计算确定了施肥装置最大开口高度、肥箱容积等结构参数,分析了上、下层有机肥排肥过程。以排肥口开口高度、前进速度、链轮转速和刮板间距为试验因素进行离散元仿真试验,以有机肥相对误差和变异系数为评价指标,对排肥过程工作参数进行优化求解,得到最优参数组合：开口高度为53.17 mm、前进速度为2.8 km/h、链轮转速为15.96 r/min、刮板间距为160 mm。在最优工作条件下进行试验验证,得到有机肥平均排肥量为5.099 kg/m²,与理论施肥量相对误差为4.5%,变异系数为8.8%,表明仿真优化结果可靠,排肥量准确且排肥均匀性较好,该施肥装置施肥性能较优。在旋耕混合试验中,通过测定得到上层有机肥混合比例为11.83%,下层有机肥混合比例为6.29%,表明经过旋耕后,能够实现土肥混合效果,上层土肥混合比例高于下层。     

基于离散元法的油莎豆降阻挖掘装置设计与试验

目前油莎豆机械化收获方式以正旋旋耕挖掘为主,但工作过程中存在工作阻力大、碎土率低、埋果率高等问题,本文针对油莎豆旋耕挖掘方式进行反旋运动学分析,建立了旋耕刀与油莎豆团聚体离散元模型,结合EDEM进行挖掘过程离散元仿真试验,确定影响旋耕刀工作阻力和刀轴扭矩的结构参数和取值范围,利用Design-Expert进行试验优化与回归分析,确定旋耕刀的最佳结构参数为：弯折角130°、工作幅宽45 mm,在相同参数设置下与正旋旋耕方式进行对比试验,工作阻力降低了8.6%,刀轴扭矩降低了5.9%,证明反旋挖掘具有降阻作用。为检验优化设计的旋耕刀作业性能,以埋果率和土壤破碎率作为试验指标进行对比试验,结果表明：反旋作业方式埋果率1.07%,土壤破碎率93.48%,与标准旋耕刀相比,新型旋耕刀油莎豆块茎埋果率减低了1.2个百分点,土壤破碎率提高了1.3个百分点。     

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%。