2ZMQ-6型高速覆膜插秧机的设计与试验

针对水稻高速覆膜插秧机作业后临界行需补充覆膜的问题，结合洋马(VP6D)高速插秧机研制了全覆盖型高速覆膜插秧机。根据农艺需求与机具结构特点，确立设计方案，研制2ZMQ-6型高速覆膜插秧机。机具在插秧机的行走部件与栽植部件之间安装梳齿形刮土机构、挂膜机构、镇压机构、封边机构及断膜机构等；覆膜幅宽1800mm,临界行地膜互相咬合，完成全覆盖覆膜插秧作业。田间试验结果表明：地膜覆盖率100%,地膜采光面宽度合格率达96%,采光面机械破损程度为37mm/m²,覆土宽度72.2mm,覆土厚度32.6mm,漂秧率2.7%,断膜成功率98%,各项指标均满足农艺要求。     

小麦秸秆纤维地膜垄上敷设装置设计与试验

针对利用现有塑料地膜垄上敷设装置铺设小麦秸秆纤维地膜时易出现地膜断裂和膜边破损等问题,设计了一种小麦秸秆纤维地膜垄上敷设装置。对小麦秸秆纤维地膜覆膜特性进行分析,建立了含有修正系数的垄上覆膜数学模型,探明了地膜产生断裂的主要影响因素;对关键部件进行设计和分析,确定了侧导向辊、压边覆土镇压装置的关键结构及参数范围;采用三因素三水平正交试验法,以展膜辊与压边轮的距离、侧导向辊倾角、工作速度为试验因素,以采光面展平度、采光面机械破损程度为试验指标,进行了参数优化试验和验证试验。结果表明：当展膜辊与压边轮距离120cm、侧导向辊倾角30°、作业速度3.6km/h时,采光面展平度97.4%、采光面机械破损程度12.6mm/m2,设计的小麦秸秆纤维地膜敷设装置满足烟草栽培垄上覆膜机械化作业和农艺要求。     

横腰带覆土式全膜双垄沟覆膜联合作业机设计与试验

为实现全膜双垄沟覆膜种床机械化构建,针对地膜全域覆盖膜上横腰带式覆土等要求,设计了横腰带覆土式全膜双垄沟覆膜联合作业机,可实现起垄、施肥、覆膜、覆土及横腰带铺设与渗水孔打孔的一体化作业。对样机关键部件进行设计,确定其旋耕刀组功耗和提土装置、镇压打孔装置的工作参数,同时解析了输土-种床覆土装置、横腰带覆土系统的作业过程,得到满足覆膜种床各部位覆土的必要条件。田间试验表明,当作业速度为0. 50 m/s时,采光面地膜机械破损程度为38. 6 mm/m~2、种床起垄高度合格率为89. 8%、种床垄沟中心距合格率为90. 7%、种床膜边覆土宽度合格率为95. 8%、横腰带覆土宽度合格率为95. 6%、种床覆土厚度合格率为95. 2%、横腰带覆土间距合格率为93. 5%、渗水孔间距合格率为97. 1%,试验指标均符合国家与行业标准要求,试验结果满足设计和实际作业要求。     

全膜双垄沟双幅覆膜覆土联合作业机设计与试验

为进一步提升全膜双垄沟覆膜种床机械化耕整作业效果与作业效率,基于全膜双垄沟种床双幅覆膜覆土农艺技术栽培模式,设计全膜双垄沟双幅覆膜覆土联合作业机,实现了全膜双垄沟种床构建过程中的旋耕、起垄、施肥、双幅覆膜覆土及镇压的一体化作业。在设定联合作业机传动系统的前提下,对样机关键部件进行设计与选型,确定其旋耕刀组、排肥装置、提土-种床覆土装置的工作参数与功耗,同时解析了刮板式提土装置、水平双向螺旋输土装置作业过程,得到满足双幅覆膜种床各部位覆土的必要条件。应用离散单元法对提土-种床覆土装置"提土-输土-覆土"动态作业过程进行数值模拟,分析了各工作环节输土、覆土特性,对影响覆土作业效果的相关因素进行了探讨。田间试验结果表明,当全膜双垄沟双幅覆膜覆土联合作业机前进速度为1. 10 m/s时,采光面地膜机械破损程度为39. 8 mm/m~2、种床膜边覆土宽度合格率为94. 5%、大垄垄体中心覆土宽度合格率为91. 6%、种床覆土厚度合格率为97. 5%、种床起垄高度合格率为93. 2%,试验指标均符合国家与行业标准要求,试验结果满足设计和实际作业要求,田间试验工况与仿真结果基本一致。     

双U型棉花精量播种机设计与试验

针对机采棉种植农艺要求,设计一种一次性可完成开沟、施肥、喷药、铺设滴灌带、仿形、铺膜、播种、镇压等作业的双U型棉花精量播种机。该机采用勺轮鸭嘴式精量排种器和提土覆土装置实现节水精量全膜播种;利用ANSYS软件对双U型棉花精量播种机的成穴机构进行静力学分析,对提土覆土装置的传动轴进行模态分析。田间试验表明:种子的空穴率为1.6%,种子机械破损率为0.1%,穴粒数合格率为96.2%,种子覆土厚度深度合格率为97.5%,采光面机械破损程度为16.8 mm/m~2,采光面宽度合格率为93.6%,试验指标均达到设计的相关要求和农业的相关标准。     

基于Solidworks的马铃薯铺膜喷药装置虚拟设计与试验

针对马铃薯生产中受低温、干旱、无霜期短等不利自然条件影响等问题,对马铃薯种植机设计了配套的覆膜喷药装置,设计采用基于特征的参数化造型软件Solidworks对整个装置进行参数化造型.该机一次性实现了刮土、喷药、切沟、覆膜、压膜、培土等工序,采用单垄单行覆膜,垄面平整细致,地膜与土壤表面贴合率高,可达到土壤最佳增温效果.铺膜栽培的马铃薯具有出苗快、结薯多、上市早、经济效益高的优点.对经过虚拟设计的马铃薯铺膜喷药装置进行田间试验,结果显示:主要技术指标采光面宽度合格率≥90%;采光面机械破损程度≤45mm/m2;膜边覆土宽度与厚度合格率均≥90%,为推广马铃薯覆膜栽培技术做出了一定贡献.     

水稻秸秆整株还田机的设计与试验

阐述了1ZT-210型水稻秸秆整株还田机的总体结构设计。田间试验证明,水稻秸秆整株还田机的翻土和覆盖性能较好,可获得良好的土壤耕作层,耕深达18cm,秸秆在15cm深度以下覆盖率达95%。满足保护性耕作农艺要求,能够保证水稻移栽作业质量。     

2BMF型双轴旋耕施肥播种机操作与使用

正2BMF型双轴旋耕施肥播种机适用于残茬覆盖率≤40%,秸秆粉碎长度合格率≥85%以上的旱地或已耕地,进行旋耕整地、小麦或水稻等作物播种和颗粒状肥料、生物肥料的施肥作业;若秸秆粉碎长度合格率小于85%或杂草很严重,作业效果将受到影响,甚至达不到农艺要求。     

防堵式覆膜同步开孔插秧装置设计与试验

针对现有覆膜插秧机械中存在的无开孔装置或开孔装置易阻塞造成秧苗根系损伤与漏插等问题,设计了一种防堵式覆膜同步开孔插秧装置。在齿轮旋转箱双臂分插机构的基础上,加装"+"形尖点的单臂开孔装置。为探究覆膜开孔与插秧作业过程,以单个栽植臂为研究对象,建立了开孔装置运动轨迹的数学模型。运用建立的模型进行模拟仿真,确定了影响开孔质量的主要因素,并验证了开孔与插秧相位角差的可行域。采用二次正交旋转中心组合试验方法,以开孔与插秧相位角差、开孔倾角、旋转速度为试验因素,以膜孔长度、插秧前开孔长度、膜孔合格率为评价指标实施参数优化试验。结果表明:当开孔与插秧相位角差8. 0°、开孔倾角7. 0°、旋转速度246. 4～250. 1 r/min时,开孔装置无堵塞现象发生,所得膜孔平均长度47. 3 mm、膜孔平均宽度16. 6 mm、插秧前开孔平均长度18. 0 mm、平均膜孔合格率94%以上。应用参数优化试验结果,对防堵式覆膜同步开孔插秧装置与"H"形同步开孔插秧装置进行了防堵性能和开孔性能对比试验。结果表明:所设计的开孔装置各项指标均优于改进前的"H"形开孔装置,满足农艺要求。     

麦茬地夏花生多功能精密机的设计与试验

针对小麦收获后花生播种存在的麦茬高、秸秆量大,拖拉机多次进地旋耕、起垄、播种、覆膜等作业效率低、耗费人力成本高、耽误农时等问题,同时根据我国黄淮海地区麦茬地夏花生机械化起垄覆膜播种的农艺要求,设计了一种集灭茬、旋耕、施肥、起垄、播种、喷药、铺膜和膜上覆土于一体的麦茬夏花生播种机。阐述了播种机的结构和工作过程,设计了传动系统、起垄装置、排种器等关键部件。以秸秆粉碎合格率、起垄合格率、穴粒数合格率指标进行了田间试验。田间试验表明,整机结构稳定,性能良好,能够达到设计要求和农艺要求。     

微垄式覆膜覆土联合作业机设计与试验

为实现微型垄全膜覆盖种床机械化高性能构建,通过融合旱地全膜覆盖微垄膜面种植农艺技术要求,设计了微垄式覆膜覆土联合作业机,该机可实现起垄、覆膜、覆土一体化作业。对样机传动系统、覆土系统及垄体整形镇压装置等关键作业部件进行设计,结合相关作业性能要求,完成了覆膜种床覆土量、刮板式提土装置线速度等工作参数分析,确定了试验因素及其取值范围。以联合作业机前进速度、刮板式提土装置线速度和覆土装置倾角为自变量,种床构建合格率为响应值,建立了各试验因素与种床构建合格率的数学模型,得到各因素对种床构建合格率影响的主次顺序,获得微垄式覆膜覆土联合作业机最优工作参数为:联合作业机前进速度0. 71 m/s、刮板式提土装置线速度0. 50 m/s、覆土装置倾角68°。田间验证试验表明,联合作业机种床构建合格率均值为95. 6%,较优化前有明显提升。应用离散单元法进行微垄式覆膜覆土联合作业机在最优工作参数下的"提土-输土-覆土"动态作业过程模拟,仿真结果与田间试验结果基本一致,说明联合作业机工作参数优化准确、可靠。     

纤维基地膜侧开式滑切破膜播种单体设计与试验

针对秸秆纤维基地膜覆膜播种时膜孔尺寸大、形状不规则、播种质量差等问题,设计了一种侧开式滑切破膜精量播种单体,通过对其作业过程的理论分析确定了破膜成穴器、强开凸轮和播种单体的结构和作业参数,建立了膜孔长度数学模型,明晰了相关因素与膜孔尺寸互作规律,确定了影响装置工作性能的主要参数及其取值范围。采用四因素五水平二次回归正交旋转中心组合试验方法,以作业速度、压膜弹簧刚度、破膜刀楔角、破膜刀开启相位角为试验因素,膜孔长度合格率、粒距合格指数、播种深度合格率为评价指标实施田间试验,应用Design-Expert 8.0.6.1软件进行试验数据处理,结果表明：各因素对膜孔长度合格率影响由大到小依次为破膜刀楔角、作业速度、破膜刀开启相位角、压膜弹簧刚度;各因素对粒距合格指数影响由大到小依次为作业速度、破膜刀开启相位角、破膜刀楔角、压膜弹簧刚度;各因素对播种深度合格率影响由大到小依次为作业速度、破膜刀开启相位角、破膜刀楔角、压膜弹簧刚度。当作业速度为1.6～3.4km/h,压膜弹簧刚度为2N/mm,破膜刀楔角为30°,破膜刀开启相位角为-2.4°～1.8°时,膜孔长度合格率大于90%,粒距合格指数大于90%,播种深度合格率大于85%。     

水稻插秧机分段式压膜装置的设计

通过对高速插秧机进行改进和设计,研制水稻插秧机分段式压膜辊装置。介绍水稻插秧机分段式压膜装置的工作原理、工作参数以及各部位的结构设计思路。机具试验结果表明:该机覆膜667 m~2所需时间为4.88 min,覆膜效率高,故障率低,适于在有机水稻无公害化生产中推广应用。     

水稻膜下滴灌种植与播种机的研究开发

在优化滴灌水稻种植密度的基础上,提出了水稻膜下滴灌直播技术。同时,根据农艺与农机相结合的要求,研制出了水稻膜下滴灌播种机。通过大面积田间生产考核表明:旱作水稻膜上打孔直播技术,能够大幅减少人工消耗,出苗整齐。生产实践表明,研制的水稻膜下滴灌播种机空穴率≤3%;穴粒数合格率≥85%;膜孔覆土率≥95%;每公顷穴数达到465 000～495 000穴。该机能适应我国干旱区水稻高密度种植农艺技术要求,可为我国干旱区生产稻米提供技术支持。     

探出开孔式高速水稻膜上插秧机分插机构设计与试验

针对水稻覆膜栽培机械作业过程中存在分插机构直接插秧造成秧苗根系损伤或开孔装置结构复杂造成同步性差、漏插等问题,设计了一种切膜开孔、分秧栽植配合精准的一体式高速水稻膜上插秧机分插机构。通过分析其结构特点和工作原理,建立分插机构运动学模型,基于Visual Basic 6. 0软件编写了计算机辅助分析与优化软件,优化得到满足水稻覆膜栽培农艺要求的结构参数和秧针尖点和切膜开孔刀尖点轨迹,优化结果为:取秧角16. 01°、推秧角62. 43°、膜上开孔长度44. 31 mm、膜孔与穴口偏差5. 02 mm、栽植位置21. 63 mm;将三维建模仿真与高速摄像试验相结合,对比分析可知,仿真轨迹、试验轨迹与理论轨迹基本一致,验证了分插机构设计的正确性和合理性;土槽试验结果表明,在速比特征系数λ=1. 57时,分插机构能够依次完成切膜开孔与栽植动作,膜上穴口长度和栽植位置的实测值与理论值偏差均小于4 mm,符合水稻膜上探出开孔式分插机构设计要求。     

电驱动自走膜上打孔精量播种机设计与试验

针对部分北方地区采用起垄全膜覆盖集雨保墒种植的模式，为解决膜上精密机械化播种问题，设计了一款以农村常用电动车蓄电池为动力的电驱动自走式膜上打孔精量播种机，要求打孔时不能刮膜，且播种深度和株距符合农艺要求。同时，利用三维软件进行了结构设计和分析，介绍了其结构和工作原理。经河北省农业机械产品质量监督检验站对该机具检测，结果表明：空穴率为1.67%,穴粒数合格率为98.3%,穴距合格率为93.3%,采光面机械破损程度为39.6mm/m²,满足膜上播种作业质量评价技术规范要求。     

VP6型水稻插秧机作业质量试验研究

为进一步提高水稻插秧机的作业质量,加强农机与农艺相结合,根据GBT6243—2003《水稻插秧机试验方法》和GB/T20864—2007《水稻插秧机技术条件》及当地农业技术要求,在辽宁省辽中县六间房乡淮海农场对洋马VP6型水稻插秧机的作业质量进行检测与分析。在对秧苗和水田作业条件检测分析的基础上,测试分析该机的主要工作性能,并提出改用秧苗轴线与水平面的夹角与90°之比表示秧苗直立度的方法。结果表明,每穴株数合格率为80.0%,每穴株数相对合格率为90.9%,穴距变异系数为4.38%,秧苗直立度合格率为86.0%,伤秧率为5.07%,漏插率为2.0%,这些主要工作性能指标符合当地农业技术要求;但插秧深度偏大(34.0mm),变异系数较大(27.5%),且漂秧率偏高(5.64%)。为此建议提高农艺水平,按照机插秧的技术要求培育秧苗,保证秧苗盘根充分且有合适的株高;在保证地表平整的同时,注意耕深一致、沟底平整;泡田用水和沉淀时间要适当,保持地表水层深度在0~30mm条件下插秧。研究成果将为水稻插秧机推广应用和人员技术培训提供参考依据。     

2BM―12型旱作水稻铺膜铺管播种机的研制

为彻底打破"水稻水作"的种植模式,创造性的将膜下滴灌技术与水稻种植成功结合,提出水稻膜下滴灌技术;并根据其农艺要求,研制出一种水稻铺膜铺管播种机。将水稻旱作铺膜、铺管、种行覆土一体机械作业相结合,解决了水稻不易大规模机械化生产的难题。田间试验表明:播种密度(4.50~5.25)×105穴/hm2,播种深度2~3cm,穴粒数合格率≥90%,种行覆土率≥94%。该机能够适应西北干旱区水稻种植农艺要求,有助于推动西北干旱半干旱地区水稻膜下滴灌技术的快速发展。     

水稻秸秆深埋整秆还田装置设计与试验

针对目前我国水稻秸秆还田机械普遍存在的耕作深度浅、秸秆还田深度不满足农艺要求、旋耕部件缠草严重等问题,运用旋耕理论和数值计算分析方法设计了水稻秸秆深埋整秆还田装置。根据实际情况对土壤颗粒进行假设,运用离散元法建立土壤颗粒力学模型,应用EDEM软件进行整秆还田仿真虚拟试验,仿真结果表明,耕深在20 cm时,土壤表层覆盖率为93.87%。通过土槽台架试验得到:在作业速度为1.25 km/h、刀辊转速为237 r/min时,耕深可达到22 cm,地表以下15~20 cm翻埋的秸秆占秸秆总量的80%,秸秆还田率为91.63%,同时刀辊轴不缠草。试验结果表明,秸秆还田深度达到水整地环节的要求,秸秆还田率较高。通过虚拟仿真和台架试验相互验证,证明新型整秆还田装置一次作业可实现切土、碎土、埋草、压草及覆土的功能,满足农艺要求。     

水稻插秧同步精量施肥机的设计

水稻种植过程中,施肥作业主要是以人工或机械抛洒为主的全层施肥和表面施肥,存在肥料抛洒不均匀、利用率低及劳动强度大等问题。为此,结合农艺需求,设计了水稻插秧同步精量施肥机。该机具采用电动螺旋式排肥器、楔形开沟覆泥装置、智能化操作,搭载插秧机可实现插秧施肥同步作业。试验表明:机具施肥稳定性、一致性、均匀性及施肥深度合格率等重要指标均满足农艺要求。