关于秸秆还田机刀片的探讨

还田机刀片是秸秆还田机的主要工作部件,其形状和参数对还田机的工作质量及功率消耗有很大影响.为适应对粉碎各类作物秸秆的需要,近年来国内研制了多种型式的刀片,大致可归纳为以下几类.     

9LRZ-2.7自走式青黄贮秸秆收获机揉切粉碎装置的研究设计

揉切粉碎装置是9LRZ-2.7自走式青黄贮秸秆收获机的核心部件,其决定了机器的工作性能、秸秆揉切粉碎质量、功率消耗大小及用户的满意程度,为此我们设计了"人"字型动刀揉切双滚筒粉碎装置。文中介绍了揉切双滚筒结构参数和揉搓双凹板结构对切碎性能、物料输送流畅的影响,确定了高性能的工作参数。经过试验表明,该结构揉切粉碎性能优良、物料适口性好。     

双侧输出式秸秆粉碎还田机设计

针对新疆地区棉花秸秆粉碎还田后,回收的地膜含杂率高等问题,设计双侧输出式秸秆粉碎还田机。采用理论计算、三维设计和田间试验相结合的方法,对其结构特点、工作原理和作业性能进行研究。结果表明:采用Y型双线双螺旋配置的秸秆粉碎装置可对棉花秸秆进行有效粉碎,作业速度6.8km/h时,棉杆平均粉碎长度为123.8mm,粉碎长度合格率为88.7%,平均留茬高度73.2mm,留茬高度变异系数为9.5%;秸秆输送装置可及时有效的将粉碎后的棉花秸秆输送至地膜两侧"垄沟"内,秸秆双侧输出量变异系数为11.2%,满足农艺要求。     

玉米秸秆粉碎抛撒装置工作参数优化及试验

设计了玉米籽粒联合收获机秸秆及杂余物粉碎抛撒装置,并探究其工作性能。以粉碎长度合格率、功率消耗为指标,以动刀线速度、刀片厚度、动定刀重叠量为试验因素,进行了中心复合表面组合试验。利用Designexpert软件平台对试验数据进行分析,得到了可信的回归数学模型,通过响应曲面法分析了因素及其交互作用对玉米秸秆粉碎抛撒装置工作性能的影响规律。利用遗传算法NSGA-Ⅱ对回归数学模型进行多目标优化,获得较优的工作参数组合,即动刀线速度为47.61m/s,刀片厚度为5.8mm,动定刀重叠量为30mm,粉碎长度合格率为87.72%,功率消耗为6.21kW。验证试验结果表明:其相对误差分别为1.4%、3.0%,优化结果为可信。田间验证试验结果表明:粉碎长度合格率与优化结果相对误差为2.73%,抛撒不均匀度为16.30%,满足玉米秸秆粉碎抛撒装置工作性能要求,为进一步研究提供了依据。     

盘刀式铡草机抛送性能试验研究

针对盘刀式铡草机存在的生产率低、功耗大、易堵塞等问题,以玉米秸秆为试验材料,选取不同的主轴转速、叶片倾角和秸秆含水率作为试验因素进行抛送性能试验研究。试验结果表明:各因素对抛送过程生产率影响的主次顺序为主轴转速>叶片倾角>秸秆含水率;对抛送过程功耗影响的主次顺序为主轴转速>秸秆含水率>叶片倾角。当叶片倾角为7°、主轴转速为650r/min、秸秆含水率为22.1%时,抛送过程生产率最高;当叶片倾角为11°、铡草机主轴转速为510r/min、秸秆含水率为27.3%时,抛送过程功率消耗最低;同时,得到了可用于预测铡草机抛送过程生产率和功率消耗的线性回归模型。     

一种新型作物秸秆输送粉碎装置的研究设计

输送与粉碎装置是青贮饲料收获机的两大核心工作部件,直接影响到机具的入料顺畅、作物切碎质量的好坏及功率消耗的大小。文中介绍了链耙式过桥输送装置以及立式Y型动刀揉切滚筒粉碎装置结构、工作原理及主要工作参数。试验表明,该结构输送性能强,揉切粉碎性能优良并且作业过程中不需要磨刀工序。     

切揉组合式青贮玉米粉碎机的设计与研究

针对现有青贮全株玉米粉碎揉丝机存在秸秆丝化率低、籽粒破碎率低和喂料易堵塞等问题,设计了切揉组合式青贮玉米粉碎机,一次性完成秸秆喂入、压扁划丝、铡切、籽粒破碎和粉碎揉丝等工序。通过理论研究和数值分析,对本机的输送装置、喂入切断装置及破碎揉丝装置等关键部件进行解析和结构优化,确定了性能参数。试验结果表明:当本机主轴转速为2 900 r/min时,秸秆丝化率为96.4%,籽粒破碎率为93.2%,实际生产率为3 560 kg/h,未出明显现堵塞现象,各项指标均满足粉碎揉丝机的国家标准要求,为青贮全株玉米粉碎揉丝机的设计提供理论依据和技术保障。     

关于秸秆还田机刀片的探讨

还田机刀片是秸秆还田机的主要工作部件,其形状和参数对还田机的工作质量及功率消耗有很大影响。为适应对粉碎各类作物秸秆的需要,近年来国内研制了多种型式的刀片,大致可归纳为以下几类。1锤爪式刀片(图1)这种类型的刀片采用高强度耐磨铸钢制成,其特点是强度高,耐磨损。由于锤     

锤片式粉碎机粉碎玉米秸秆机理分析与参数优化

对锤片式粉碎机粉碎玉米秸秆过程进行分析,并对其粉碎性能进行试验研究。借助高速摄像技术,得出玉米秸秆主要粉碎形式为:打击粉碎、撞击粉碎、搓擦粉碎,且在粉碎过程中打击粉碎与搓擦粉碎影响较大,并得出锤片末端线速度(主轴转速)、玉米秸秆含水率对锤片式粉碎机粉碎性能影响较大。在此基础上,以影响锤片式粉碎机粉碎性能的主要因素——主轴转速、含水率、筛孔直径为试验因素,以度电产量作为评价指标进行试验研究。试验结果表明,各因素对度电产量影响由大到小顺序为筛孔直径、含水率、主轴转速。选取筛孔直径6 mm、含水率10%~50%、主轴转速2 000~3 500 r/min,以度电产量最大为目标的参数优化试验表明:当含水率10%~32%时,主轴转速宜2 000 r/min;当含水率33%~50%时,主轴转速宜2 020~2 452 r/min,且随着含水率的增大而增大。     

9RS-60型揉碎机工作性能试验研究

针对目前揉碎机普遍存在的功耗大、揉碎质量差等问题,在9RS-60型揉碎机设计试验台上,以玉米秸秆为试验对象,以主轴转子转速、喂入链速度和秸秆喂入质量作为试验因素,功耗、秸秆丝化率和破节率为试验指标开展性能试验。单因素试验结果表明:揉碎机功耗随主轴转速、喂入量、喂入速度的增大呈现上升的趋势;揉碎机丝化率随主轴转速的增大呈现上升的趋势,随喂入速度的增大呈先下降的趋势,随喂入量的增大秸秆丝化率变化趋势几乎都在95%左右。正交试验结果表明:影响揉碎机性能的各因素主次顺序为喂入质量、主轴转速及喂入速度。综合各试验指标的较优水平组合为:单次喂入质量为0.8kg、主轴转速为1 600r/min、喂入链速度为0.45m/s时,揉碎机作业性能最好。     

盘刀式铡草机切割性能试验研究

针对盘刀式铡草机存在的生产率低、功耗大的问题,对铡草机切割器切割性能进行试验研究。利用9Z-6A型盘刀式铡草机切割试验台,以主轴转速、动定刀间隙和秸秆含水率为试验因素,以比功耗为性能指标进行切割性能试验研究。单因素试验结果表明:比功耗随着秸秆含水率的上升而上升,当含水率到达44%左右时,比功耗最大;比功耗随着主轴转速的升高先上升后下降,主轴转速为650 r/min时比功耗最大;比功耗随着动定刀间隙的加先上升后下降,在动定刀间隙为2 mm时,比功耗最高。多因素试验结果表明:试验因素对铡草机切割过程比功耗影响的主次顺序:主轴转速>动定刀间隙>含水率;当动定刀间隙为2 mm,主轴转速为650 r/min,玉米秸秆含增水率为27%时,铡草机切割过程比功耗值最高;得到了铡草机黄贮工作范围内预测比功耗的回归方程。该研究可为切碎器性能改进和实际生产提供依据。     

水稻秸秆反旋深埋滑切还田刀优化设计与试验

针对水稻秸秆深埋还田时,还田刀作业功耗过高和缠草的问题,结合还田机作业过程,分析还田刀功耗过高和缠草的原因,设计了一种反旋深埋滑切还田刀。使用阿基米德螺旋线设计还田刀侧切刃,提高还田刀的滑切性能,计算并验证侧切刃曲线的动态滑切角满足土壤-秸秆滑出还田刀的条件,使用圆弧曲线设计还田刀正切面,以耕宽和正切面安装角为依据确定圆弧半径为60mm。运用离散元仿真软件EDEM进行了反旋深埋滑切还田刀与传统还田刀的仿真对照试验,结果表明反旋深埋滑切还田刀的秸秆还田率、抛土性能与传统还田刀基本一致,作业功耗降低18.19%,选取留茬高度、刀辊转速和机具前进速度为影响因素,选取作业功耗为评价指标进行正交试验设计,确定影响还田机作业功耗的因素从大到小依次为：刀辊转速、机具前进速度、留茬高度。田间试验结果表明：在土壤含水率为20%~30%,地表秸秆覆盖量为336~353g/m2,拖拉机作业速度为低速一挡（1.5km/h）,刀辊转速为250r/min时,秸秆深埋滑切还田刀作业后,平均耕深为18cm左右,秸秆还田率为87.9%~89.7%,地表平整度为2.1~3.7cm,作业指标均满足秸秆还田的农艺要求。     

牵引式红枣残枝粉碎机的设计与试验

红枣残枝粉碎还田是目前亟待解决的问题。为此,设计了一种牵引式红枣残枝粉碎机,通过对辊破碎和动定刀粉碎共同作用实现粉碎效果。对破碎辊轴、粉碎主轴的转速和功率等参数进行了详细阐述,规范了动刀在主轴上的排布方式,选用双螺旋式刀具排布,确保同一时刻有且仅有两个动刀同时工作,有效降低了振动和机组动力损耗,提高了工作效率。运用ANSYS软件对主轴进行了静力学分析及模态分析,得出了应力应变图及粉碎主轴前6阶固有频率和振型图。应力应变图表明:最大应力为8.3326 MPa,最大变形量为0.017419 mm,参考材料特性,主轴强度满足设计要求,故主轴设计合理、安全。模态分析结果表明:最低固有频率为98.286Hz,所对应的临界转速5897 r/min远大于初定主轴转速2000 r/min,因此在工作中主轴转动时不会产生共振现象。样机试验结果表明:粉碎机工作生产率为817.67kg/h,吨功耗为49.06kW/h,噪声为95.3dB,粉碎粒度合格率为86.97%,可以实现连续稳定运作,粉碎粒度符合还田技术要求。     

青状秸秆粉碎机的研究与设计

目前,农作物秸秆及牧草类等粗纤维青物料粉碎加工多采用普通粉碎机,效率低,能耗高,不能达到粉碎要求,市场上也没有专业的加工机械产品面世,因此研制秸秆和牧草等青物料加工机械存在着客观的必要性。为此,主要介绍了秸秆类青物料粉碎机的设计思想、设计方案、主要零部件的设计要点、性能参数的确定以及本机的工作原理。     

9Z-6A型盘刀式铡草机切碎器改进设计与性能试验

针对青饲料切碎机存在的生产率低、能耗大的问题,以9Z-6A型盘刀式青饲料切碎机为对象,对其切碎器进行了改进设计和性能试验研究。在原机喂入口增加一把定刀,使切碎器处于双定刀切割工况。改进前后切碎器切割性能对比试验表明:额定工况下,玉米秸秆含水率为9.74%时,双定刀比单定刀的切割质量得到明显改善,功耗降低21.8%,度电产量提高了6.72%,生产率提高了4.38%;同时,获得了双定刀工作时切割速度对切碎器性能的影响规律,得到了切割性能最佳时的切割速度。     

免耕播种机浅旋清茬斜置式防堵装置设计与试验

针对黄淮海地区玉米免耕播种作业时,过量小麦秸秆残茬堵塞开沟器的问题,提出一种以拨离残茬和浅旋根茬形式实现苗床清整的斜置式防堵装置。通过理论分析对防堵装置结构参数进行设计,确定了各参数的范围和相互关系,并根据装置结构对耕刀拨茬入土和脱茬离土的过程进行受力分析,确定了影响工作性能的因素。运用离散元方法模拟防堵装置在田间作业过程,以秸秆清除率、土壤扰动系数和功耗为评价指标,对装置倾角、转速和前进速度进行回归分析和显著性检验,确定了各因素对评价指标的影响及主次顺序。通过对回归模型进行多目标函数优化求解,得到最优参数组合为：转速400r/min、前进速度6km/h、倾角18.5°,此时秸秆清除率为74.5%、土壤扰动系数为34.7%、功耗为1.36kW。以优化得到的参数对装置进行土槽试验,试验结果表明：转速为400r/min、前进速度6km/h、倾角18.5°时,秸秆清除率为92.5%、土壤扰动系数为29.6%、功耗为1.51kW,试验结果与仿真试验优化结果相吻合,满足设计要求。     

秸秆深埋还田仿生开沟装置优化与试验

为解决秸秆深埋还田工作中开沟深度不够、深埋率低、开沟阻力大等问题,对自行研制的气力式秸秆深埋还田机的开沟装置进行了优化设计。提出一种仿螳螂前端足曲线的秸秆开沟刀参数优化设计,利用阿基米德等进螺线设计的侧切刃具有滑切能力,可切割土壤完成开沟作业。利用Matlab对螳螂前端足进行二值化、膨胀、边缘坐标处理得到仿生开沟刀,使用离散元软件EDEM对设计出的仿生开沟刀和普通开沟刀进行仿真对比,并对仿真结果进行土槽试验验证。试验分析结果表明,相比于普通开沟刀,仿真开沟刀在开沟过程中可减少9.48%的阻力。利用Design-Expert 8.0软件的二次正交旋转组合试验设计结合响应面法,分别建立秸秆深埋率和工作效率与机具前进速度、秸秆深埋深度和秸秆覆盖量的回归数学模型。通过分析表明,各因素对秸秆深埋率的影响由大到小依次为：秸秆覆盖量、秸秆深埋深度、机具前进速度;各因素对工作效率的影响由大到小依次为：机具前进速度、秸秆深埋深度、秸秆覆盖量;交互作用中,秸秆深埋深度和秸秆覆盖量、机具前进速度与秸秆覆盖量对工作效率影响显著。经过优化求解,在深埋率权重为0.7、工作效率权重为0.3的情况下得到开沟装置最佳工作参数,在机具前进速度为1.63m/s、秸秆深埋深度为27.97cm、秸秆覆盖量为340.54kg/hm2时,秸秆深埋率为90.491%,工作效率为5.4hm2/h。     

4Q-1.5型秸秆粉碎机主要工作部件参数确定与校核

随着我国秸秆产量的不断增加。如何提高秸秆的利用率成为最主要的问题。为此，通过对4Q-1．5型秸秆粉碎机的主要工作部件参数的确定和主要部分的校核进行讨论．阐述了秸秆粉碎还田联合作业机的总体设计思想，其研究结果可为秸秆粉碎机的研究和推广提供依据和参考。     

高留茬玉米秸秆复式割台粉碎还田装置设计与试验

为了在玉米摘穗的同时,将秸秆上半部分回收作饲料,下半部分实现高质量粉碎还田,在4YZQ-2B1型穗茎兼收玉米收获机割台的下方增加了锯盘式玉米秸秆粉碎装置,通过对圆锯片运动及切割机理等的分析,利用ADAMS对此复式割台进行了参数优化和运动分析,并在Pro/Mechanica中,对锯盘刀轴进行了有限元模态分析,得到其固有频率。确定采用平面锯身整体式横截圆锯片,直径为180~380mm,厚度分为1.2、1.5、2mm 3种,锯片间距为50mm,齿形为等腰三角斜磨齿,齿高为7.5mm,两刀辊中心距为760mm。高留茬玉米复式割台田间试验结果显示,当机组的作业速度为2m/s,刀辊转速为850r/min时,秸秆粉碎长度合格率为92.14%,留茬高度平均值为52.18mm,均满足秸秆还田机作业标准,能够对玉米秸秆离地粉碎,减轻了刀具的磨损、提高了玉米秸秆还田质量。