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。     

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。     

全膜面覆土式马铃薯播种联合作业机设计与试验

为实现马铃薯大垄双行膜上覆土自然破膜出苗机械化栽培,设计了一种可实现施肥、播种、起垄、覆膜和全膜面覆土一体化作业的全膜面覆土式马铃薯播种联合作业机。对样机关键部件进行了设计,确定其排肥系统、链勺式排种系统工作参数,同时分析了提土-膜面覆土装置作业过程,得到满足膜顶覆土厚度的必要作业条件。田间试验结果表明,当作业速度为1.8~2.0 km/h时,重种指数为4.9%,漏种指数为6.6%,种植深度合格率为95.2%,种薯间距合格指数为90.1%,膜顶覆土厚度合格率为98.8%,各行排肥量一致性变异系数为6.5%,总排肥量稳定性变异系数为5.1%,试验指标均符合国家和行业标准要求,试验结果满足设计和实际作业要求。     

全膜双垄沟旋耕起垄覆膜机改进设计与试验

针对全膜双垄沟翻地次数过多、农药和化肥浪费严重、田间玉米茬影响覆膜等问题,改进一种翻地、起垄、施肥、喷药和覆膜的联合作业机。作业流程为:对垄面进行开沟,将玉米茬埋掉,同时施肥至沟底并实施旋耕,喷药并覆膜。田间试验结果表明:垄面光滑,无机械破膜现象;小垄、大垄和膜上覆土尺寸的平均值均达到要求,大垄的宽度和高度的变异系数分别为1.2%和0.8%,小垄宽度、高度的变异系数分别为2.5%和0.8%,覆土的厚度、宽度的变异系数分别为2.0%和2.0%,沟底宽度变异系数1.2%。     

提土-全膜面覆土装置作业参数优化与试验

为进一步研究提土-全膜面覆土装置作业参数对其覆土性能及质量的影响,解析膜顶覆土过程与规律,建立了提土-覆土过程关键参数方程,确定了试验因素及其取值范围。以刮板升运带式提土器线速度、联合机前进速度和水平双向螺旋覆土装置转速为自变量,覆土合格率为响应值,进行二次旋转正交组合试验,构建各因素与覆土合格率之间的数学模型,并结合响应曲面对各因素交互作用进行分析,探知试验因素对覆土合格率影响的主次顺序为水平双向螺旋覆土装置转速、刮板升运带式提土器线速度和联合机前进速度,获得提土-全膜面覆土装置最优作业参数:水平双向螺旋覆土装置转速为432 r/min,刮板升运带式提土器线速度为1.56 m/s,联合机前进速度为0.50 m/s。田间验证试验表明,提土-全膜面覆土装置覆土合格率均值为99.6%,较优化前有显著提升;应用离散单元法进行提土-全膜面覆土装置在最优参数条件下的"提土-输土-覆土"动态作业过程模拟,仿真结果与田间试验验证工况基本一致,表明该装置作业参数的优化计算准确可靠。     

2MB-2/4型夏花生灭茬覆膜播种联合作业机的研究

目前,中国夏花生播种存在作业效率低、劳动强度大及生产成本高等突出问题[1]。为解决此类问题,研制了一种2MB-2/4型夏花生灭茬覆膜播种联合作业机。该机主要由旋耕装置、起垄装置、驱动装置、施肥装置、播种装置、镇压装置、喷洒装置及覆膜装置等组成,可一次完成花生种植的灭茬、起垄、施肥、播种、镇压、喷药及覆膜等作业,可减少人工投入。田间试验表明:该机作业性能良好,根茬粉碎率77.3%,碎土质量74.5%,垄间合格率89.1%,垄高合格率93.4%,双粒率95.04%,穴距偏差率6.8%,种子覆土深度合格率89.2%,均符合花生播种机行业标准DG/T 007-2006《播种机推广鉴定大纲》要求,满足实际生产需要。     

小型马铃薯播种施肥联合作业机的设计

针对现有马铃薯播种机械漏播和重播等问题,研究设计出一种马铃薯播种施肥联合作业机,可一次性完成开沟、施肥、播种、覆土、起垄、覆膜等作业。该机采用独特的手指状取种播种机构,使漏播率和重播率降低;使用了旋耕起垄装置,种沟均匀覆土的同时能够完成起垄作业,大大提高了作业效率和质量。该机具无论播种质量(包括株行距、漏重播率、起垄覆土、覆膜等),还是作业效率,均能达到行业相关标准要求。田间试验表明,该马铃薯联合作业机具的平均漏播率为0.91%,平均重播率为1.17%,平均株距偏移率为7.28%。     

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。     

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。     

抛扬式膜际覆土马铃薯播种联合作业机设计与试验

针对传统马铃薯联合播种机播深合格率较低、膜际覆土质量差等问题,结合西北旱作区马铃薯机械化覆膜播种特点及甘肃省河西走廊马铃薯机械种植要求,设计了一种具有仿形播种能力的集旋耕、施肥、起垄、播种、覆膜和膜际覆土的马铃薯播种联合作业机。为降低地轮行走过程中对播种深度的影响,利用连杆原理分析确定了开沟器安装于仿形架的位置;为借助EDEM软件优化链勺结构参数,进行了二因素三水平的仿真试验,当链勺最大直径为77 mm,深度为25.5 mm时,取种性能较优;为提高抛扬式膜际覆土装置的覆土质量,通过土壤相对运动计算确定了覆土量;为提高抛扬叶轮的碎土性能,通过计算得叶轮半径为230 mm,起土铲后端高度为70 mm,叶轮回转角速度为4 rad/s。马铃薯联合播种机田间试验结果表明,当作业速度为0.69 m/s时,抛扬覆土式马铃薯联合播种机的合格指数为88.6%,漏种指数为5.3%,重播指数为6.1%,种植深度合格率为90.4%,种薯间距合格指数为89.4%,试验指标符合农业行业标准要求。膜际覆土倾角为65.3°,满足甘肃省河西走廊马铃薯种植覆膜要求。     

西北雨养区全膜双垄沟播技术与配套机具研究进展分析

全膜双垄沟播技术抗旱增产,在我国西北旱区大面积推广应用,实现与提升其全程机械化作业水平主要包括对覆膜种床构建、膜上播种、残膜回收及种植作物收获技术与配套机具的研究。在分析西北旱区全膜双垄沟播技术应用概况、技术模式和实施效应的基础上,重点阐述了全膜双垄沟相关机械化起垄覆膜、膜上精量播种、种植作物收获及残膜回收关键技术特点及典型机具。结合实际生产应用中出现的问题与需求,在分析归纳现阶段全膜双垄沟播技术农艺、农机存在问题的基础上,从加强全膜双垄沟播技术农机农艺融合、持续开展基础研究与配套机具性能优化、创建全膜双垄沟全程机械化技术体系等方面展望了未来研究方向。提出研发经济高效全膜双垄沟全程机械化作业装备和农机农艺深度融合是创建全膜双垄沟全程机械化技术体系的关键,也是进一步形成科学合理的全膜双垄沟播技术,实现全膜双垄沟生产系统高效、节本增效的发展方向。     

小白菜复式播种机犁旋辊压驳岸型种床起垄装置研究

针对长江中下游地区小白菜直播作业时,因土壤含水率波动大导致播种机后托板起垄种床厢面不平整的问题,提出了适应小白菜生长的犁耕开沟、旋耕碎土和主动辊压式起垄与平整结合的联合耕整作业方案,结合小白菜种床合理构建技术及大田旱作耕整作业要求,设计了一种小白菜复式播种机犁旋辊压驳岸型种床成型装置。根据土壤挤压和垄体曲面成型原理,分析了种床辊压成型的动力学原理,确定了起垄辊的主要结构和工作参数。田间起垄试验表明,整机作业速度为2.0~5.0km/h,作业后垄体的垄高合格率、垄顶宽合格率和垄间距合格率分别为90.00%、93.33%和96.67%;双垄垄顶处的土壤坚实度稳定性系数均不低于92.36%,双垄垄壁处的土壤坚实度稳定性系数均不低于92.53%;垄顶厢面地表粗糙度的最大差值为2.19mm。采用驳岸型种床装置垄播的小白菜单行苗数变异系数及各行苗数一致性变异系数均低于10%,满足小白菜直播农艺要求。     

全膜双垄沟覆膜土壤离散元接触参数仿真标定

为进一步提升基于离散元法对全膜双垄沟机械化覆土作业过程研究的准确性,结合EDEM软件进行覆膜土壤摩擦角(土壤休止角及其与钢滑动摩擦角)离散元仿真试验。通过三因素三水平正交组合试验,得出各接触参数对土壤休止角、土壤与钢滑动摩擦角的影响显著性顺序。分别建立了各关键接触参数与土壤休止角、土壤与钢滑动摩擦角的二次多项式回归模型,以自制试验装置测定结果作为优化的目标值,获得全膜双垄沟覆膜土壤离散元最优接触参数组合为:土壤与土壤静摩擦因数0. 68、土壤与土壤滚动摩擦因数0. 27、土壤与土壤恢复系数0. 21、土壤与钢静摩擦因数0. 31、土壤与钢滚动摩擦因数0. 13和土壤与钢恢复系数0. 54。为验证所标定全膜双垄沟覆膜土壤接触参数的可靠性,对模拟仿真与实际试验的土壤休止角、土壤与钢滑动摩擦角进行了对比分析,两者相对误差分别为2. 6%和3. 1%;同时应用离散元法进行全膜双垄沟覆土装置在覆膜土壤颗粒最优标定参数组合设置下的种床覆土过程仿真模拟,通过与实际作业效果对比,仿真结果与田间试验工况基本一致,验证了仿真试验与建立回归模型的有效性。     

基于近等速机构的玉米全膜双垄沟穴播机设计与试验

针对传统膜上播种机具作业存在的撕膜、挑膜、穴孔错位等问题,通过应用转动导杆机构与正弦机构进行串联,结合强排播种机构、直插播种装置及排种系统,设计了基于近等速机构的玉米全膜双垄沟直插式电动穴播机,并对其关键部件结构参数进行了设计。田间试验表明,通过近等速补偿机构与放大机构相配合,对直插播种装置进行控制、协调,实现了成穴器位于播种段与出土段的水平分速为零,穴孔布置及播种作业运动轨迹合理;强排播种机构能够实现成穴器扎入覆膜种床后的准确开启投种、快速闭合,可有效缓解膜下播种多粒、空穴与成穴器堵塞问题。作业机田间播种性能试验指标均达到了国家相关作业质量评价技术规范要求,与一代样机作业性能相比有较大改进与提升,符合玉米全膜覆盖双垄沟播的农艺技术要求。     

甘薯起垄覆膜机的设计与试验

我国甘薯栽培方式多为垄作覆膜,该种植方式劳动强度大、生产环节多、机械化程度低,严重制约了甘薯的产业化发展。为此,设计了一种甘薯起垄覆膜机。该机为一垄双行式设计,采用旋耕起垄技术,可显著提高作业效率和起垄质量;起垄后使用压实整形装置提高土垄紧实度,并于垄上开出两条插秧沟;滴灌带通过定位装置平铺于垄上中间位置,无扭曲、折弯现象,方便田间管理,有利于甘薯的生长;使用定穴轮实现膜上定穴,方便种植户插秧;实现多项作业过程一次性完成,包括整地、施肥、起垄、压实整形、铺设滴灌带、覆膜覆土及膜上定穴。田间试验表明:该机无论是起垄质量、覆膜性能,还是定穴效果,均满足甘薯种植的农艺要求。     

玉米全膜双垄沟直插式精量穴播机设计与试验

为适应我国西北地区旱地玉米全膜双垄沟播作业需求,解决传统膜上播种机具作业存在挑膜、撕膜、种穴与幼苗错位等问题,设计了一种玉米全膜双垄沟直插式精量穴播机。该机采用凸轮-曲柄滑块机构、运动放大机构实现了成穴器的投种控制与定点强制开启。仿真分析与田间验证试验表明,直插式精量穴播机在覆膜垄沟播种作业时,成穴器位于播种段与出土段的水平分速为零,播种株距可在一定范围内调节,穴孔布置、成穴器运动轨迹均合理,满足玉米全膜双垄沟播作业的农艺技术要求。