玉米少耕播种机主动式种床整理装置设计与试验

东北黑土保护区在春季进行少耕播种时,存在秸秆覆盖量大,秸秆处理难、根茬粗大等情况,导致种床清理不干净,出现晾籽和机具堵塞等,为此设计一种主动式种床整理装置。通过对秸秆清理装置、种床少耕装置、传动系统等核心部件进行理论分析,得出相关结构及位置参数,以拨草轮转速n、作业速度v、回转半径r为试验影响因素,选取种床秸秆清理率为评价指标,设计三因素三水平正交试验,经软件优化可得：当拨草轮转速n为115r/min、作业速度v为3.5km/h、拨杆回转半径r为260mm时,种床秸秆清理率达到最优为65.5%;在最佳参数组合下进行田间验证,得出种床秸秆平均清理率为67.4%,与优化结果基本一致,一次完成种床秸秆清理、种带旋耕施肥、种床深松、播种镇压等多项作业,该研究可为在东北垄作地区大面积推广玉米少耕播种提供技术参考。     

幅宽自动控制清秸防堵装置设计与试验

针对免耕播种机在进行玉米秸秆全量粉碎还田作业时,清秸防堵装置存在清秸幅宽、秸秆抛掷距离不合理和幅宽稳定性差等问题,设计了一种幅宽自动控制的清秸防堵装置.建立清秸幅宽数学模型,确定影响作业幅宽和漏清区域的主要工作参数和各参数的取值范围;运用S型压力传感器和电动直线推杆协同作用设计幅宽自动控制系统;通过正交试验设计和EDE...     

大豆茬原垄卡种玉米节本增效浅析

试验表明，大豆茬原垄卡种玉米是一面切实可行的、农机农艺相结合的节本增效措，在其它农艺措施相同的条件下，仅改秋起垄种为原垄卡种玉米一项措施可节本214.8元／hm^2，同时增效589.05元／hm^2，综合节本增效为803.85元／hm^2。     

气吹式垄台秸秆根茬处理机设计与试验

针对目前玉米秸秆在全量还田情况下,由于种带的秸秆和根茬不处理或处理不够充分,导致后期播种质量差影响出苗率的问题,设计一种基于灭茬少耕技术的气吹式垄台秸秆处理机.该机利用风机气吹装置将垄台秸秆分流到垄沟位置,利用灭茬装置对垄台剩余根茬进行粉碎,在培土装置的作用下,土壤和粉碎后的根茬充分混合并回落到垄台位置.通过正交试验,...     

大垄玉米原茬地免耕播种机防堵装置设计与优化试验

为解决北方寒区玉米机收秸秆粉碎覆盖大垄原茬地免耕播种时易发生堵塞及地温回升较慢的问题,设计了一种大垄玉米原茬地免耕播种机的防堵装置。通过理论分析,设计了防堵装置关键部件,初步得到了该装置的结构和作业参数。应用三因素三水平正交试验方法和模糊综合评价分析法,以机组作业速度、清秸刀齿总成转速、清秸刀齿总成回转轴垂直面与机具前进方向的夹角为试验因素,以根茬清除率、秸秆清除率、防堵装置当量功耗为评价指标,对影响防堵装置性能的结构与作业参数进行了试验与优化研究。结果表明:在试验条件和试验因素水平范围内,影响多目标函数的参数优化组合为机组作业速度5.4 km/h、清秸刀齿总成转速440 r/min、清秸刀齿总成回转轴垂直面与机具前进方向的夹角20°,此时,根茬清除率为93.94%,秸秆清除率为95.39%,防堵装置当量功耗为4.36 k W,土壤扰动量为31.9%。     

全量秸秆粉碎条铺与种带分型清秸装置设计与试验

为全面实现秸秆禁烧还田资源化利用,针对长江中下游稻麦轮作区秸秆量大、传统秸秆粉碎还田机后茬作物播种难、缠秸增阻、功耗高等问题,结合江苏地区稻茬地小麦播种农艺要求,利用动刀高速反转捡拾粉碎功能形成秸秆流充斥型腔,设计了一种全量秸秆粉碎条铺与种带分型清秸装置,可一次完成秸秆粉碎、行间覆秸、种带清秸以及配套后续种床整理、施肥播种、覆土镇压等复式作业工序。对秸秆捡拾粉碎装置、分流调控装置、传动系统等关键部件进行理论分析,确定相关结构和位置参数,以旋转刀轴转速n、导流板径向距离τ、整机行走速度v为性能试验影响因素,选取碎秸合格率ε_1和种带清秸率ε_2为评价指标,设计三因素三水平正交试验。结果表明:影响评价指标ε_1、ε_2显著性的主次因素分别为n、v、τ和τ、v、n,综合分析选择较优的因素水平组合为n=2 000 r/min、τ=20 mm、v=1. 0 m/s,此时ε_1=93. 42%、ε_2=92. 71%,能够发挥整机最佳工作性能;田间验证试验结果表明:较优的因素水平组合下ε_1均值为91. 25%、ε_2均值为90. 54%,符合相关行业技术标准和农艺要求。     

大豆垄三栽培配套播种机种床整理装置设计与试验

针对大豆垄三栽培模式下播种机施肥开沟器土壤扰动影响种-肥、种-种的空间配置关系问题,设计了一种双锥环型种床整理装置。通过理论分析确定在典型东北黑壤土、含水率20%和仿形机构下拉弹簧刚度4.48 N/mm条件下,双锥环型种床整理装置关键结构参数取值范围;应用三因素三水平正交试验方法,以作业速度、收土整形环母线长度和仿形下拉弹簧预伸长量为试验因素,选择种床平整度、垄顶5 cm深度土壤坚实度变异系数、播种深度变异系数、种子横向偏移离散度和种肥间距合格率为评价指标,实施关键结构和运用参数组合优化试验及田间对比试验,结果表明：当作业速度小于等于14.4 km/h、弹簧预伸长量为90 mm、收土整形环母线长度为42 mm时,增设该种床整理装置的播种单体可以实现种床平整度达6.22 mm、垄顶5 cm深度土壤坚实度变异系数达17.39%、播种深度变异系数达13.74%、种子横向偏移离散度7.65%、种肥间距合格率达87.86%,较未设置种床整理装置播种单体的播种深度一致性和种肥间距合格率分别提高19.71%和24.26%,种子横向偏移离散度降低44.02%。研究结果为大豆垄三栽培配套高速精量播种机的...     

免耕播种机侧向清秸覆秸秸秆比例回收装置设计与试验

为解决中国麦玉豆主产区在利用秸秆促进作物绿色增产增效、保护耕地的同时,轻简化回收多余秸秆促进其资源化利用等问题,基于原茬地免耕精量播种机侧向清秸覆秸原理,设计了一种秸秆比例回收装置,借助秸秆被免耕播种机播前清理具有的机械能使其沿导流板滑移至机械能耗尽,弹齿“顺势”将其抛送至挤压装置进行回收。应用高速摄像技术探明了秸秆侧向抛撒运动规律,通过理论分析确定了影响装置工作性能的关键结构与作业参数及其取值范围,并采用三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、滚筒转速和弹齿偏角为试验因素,以秸秆回收比率和含杂率为评价指标,实施参数组合优化试验,结果表明：在参数组合为作业速度5.4～7.2 km/h、滚筒转速95 r/min、弹齿偏角49°时,秸秆回收比率大于94%、含杂率小于5%。研究结果为研制原茬地免耕播种秸秆覆盖还田同步比例回收复式作业机提供了理论和技术支持。     

原茬地种床整备侧向滑切清秸刀齿设计与试验

为探索原茬地播种机种床整备侧向滑切清秸刀齿对机具作业过程中秸秆缠绕度、振动强度、功率消耗和覆秸均匀度的影响,在阐述侧向清秸装置结构和工作原理基础上,对侧向滑切清秸刀齿结构及滑切面工作曲线进行了设计,确定了影响刀齿工作性能的关键结构与工作参数。应用四因素三水平正交试验方法,选取初始半径、起始滑切角、刀轴角速度和机具作业速度为影响因素,以秸秆缠绕度、振动强度、当量功耗和覆秸均匀度为评价指标,对影响机具作业性能的刀齿结构和工作参数组合进行优化分析。结果表明:在初始半径200 mm、起始滑切角30°、刀轴角速度42 rad/s、机具作业速度7. 2 km/h条件下,无秸秆缠绕,振动强度为159 m/s2,当量功耗为4. 9 k W,覆秸均匀度为0. 075。对比试验表明,优化后刀齿组合振动强度降低了46. 5%,当量功耗降低了29. 7%,工作过程中未出现机具堵塞现象。     

稻油轮作区铲锹式油菜直播种床整备机设计与试验

针对长江中下游稻油轮作区土壤黏重板结、秸秆量大等问题,油菜直播种床整备采用传统旋耕方式常导致耕层浅、埋茬效果不足和平整度较低的实际问题,本文结合油菜种植农艺要求,设计了主动铲锹切土、抛土,并集成被动式开畦沟、碎土、平整厢面装置,实现适宜油菜直播的土壤翻耕、碎土、秸秆埋覆、平整等功能的铲锹式种床整备机;根据铲锹入土角、耕深、切土节距等要求,建立了曲柄连杆机构运动学模型,基于Matlab软件分析得出曲柄连杆机构结构参数;根据铲尖运动轨迹、切土节距、沟底凸起高度等要求,确定了左右交错式铲锹和螺旋式的曲柄排列方式,开展了机组运行参数的匹配设计,得出了机组前进速度vm为0.4~0.5m/s、曲柄转速n为240r/min;同时开展了土壤被铲锹抛出后运动过程分析,确定了罩壳安装参数;建立了基于离散元方法的耕作部件-土壤-秸秆相互作用仿真模型,应用EDEM 与ADAMS软件耦合分析了机具的秸秆埋覆性能,仿真结果表明,平均秸秆埋覆率为91.64%,可实现秸秆深埋还田。田间试验表明,在高茬水稻秸秆工况下,铲锹式种床整备机的平均作业耕深为215.3mm,与传统旋耕方式相比,平均耕深提高99.2mm;秸秆埋覆率为89.43%,相比传统旋耕方式的埋覆率提升了27.61个百分点,且机组无缠绕和堵塞,通过性好,整机作业质量达到稻茬地油菜直播种床整备的要求。     

新型玉米免耕播种机破茬装置的设计

为解决现有玉米根茬处理装置存在的问题,研究设计一种新型破茬装置。介绍破茬装置的工作原理及主要部件设计,分析主要工作部件的参数。正交试验结果表明,破茬装置的破茬合格率在91%以上,能够很好地满足设计要求。     

玉米根茬挖切装置功耗影响因素试验研究

针对秸秆还田机对根茬处理效果较差、功率损耗较大等问题,提出了一种安装在玉米秸秆还田机上的玉米根茬挖切装置。以刀轴转速、台车前进速度、挖茬深度为因素,挖茬功耗为指标,运用二次回归正交旋转试验方法安排试验,建立了挖茬功耗与各影响因素之间的回归数学模型。通过Design-Expert 8.0软件对试验参数进行优化,确定刀轴转速640r/min,台车前进速度1.2m/s,挖茬深度31mm为最佳参数组合,此时玉米根茬挖切装置的挖茬功耗为615W,表明该组合下试验误差较小。同时,对刀轴转速做了单因素试验,用Origin 8.0进行数据拟合并绘图,计算显示:固定挖茬深度为31mm、台车前进速度为1.2m/s条件下,完成根茬挖切作业的最低刀轴转速为626r/min。     

免耕播种机动态仿生破茬装置设计与参数试验优化

针对中国东北地区玉米秸秆粗壮量大、不易腐烂,造成免耕播种机破茬防堵装置秸秆根茬切断率低和作业所需切割扭矩大的技术难题,以蝗虫口器多段阶梯锯齿状结构和双上颚异向等速咬合运动方式为仿生原型,设计一种可在东北地区实现高效破茬防堵作业的动态仿生破茬装置。通过仿生构建、机构设计、理论分析和参数优化等方法设计了行星齿轮变速机构和仿生破茬刀;运用Arduino系统和智能控制方法设计了智能驱动系统,实现了运动方式-结构耦合仿生;通过参数优化试验和回归分析等方法,研究了结构和作业参数对秸秆切断率和切割扭矩的影响规律,并得出最佳参数组合:作业速度为10 km/h,回转半径为250 mm,正转破茬刀仿蝗虫口器刀片数量为9,反转破茬刀仿蝗虫口器刀片数量为18;最终通过对比试验得出动态仿生破茬装置相较于被动缺口圆盘破茬刀可提高秸秆根茬切断率22.6%~27.4%;相较于驱动缺口圆盘破茬刀可提高秸秆根茬切断率8.6%~13.5%,降低扭矩输出19.5%~21.8%;作业后使用共聚焦激光扫描仪进行耐摩擦磨损对比试验,其平均表面粗糙度和最大磨痕深度相较于驱动缺口圆盘破茬刀分别下降14.5%和15.9%。     

东北黑土地玉米免少耕播种技术与机具研究进展

以秸秆覆盖还田和玉米免少耕播种为主要技术特征的保护性耕作技术是东北黑土地保护与利用的主要技术手段。本文综述了东北黑土区目前主要的玉米免少耕播种技术模式与配套机具,重点对比分析了秸秆覆盖还田条件下种床整备机具工作原理及其技术特点。在阐述现有玉米免少耕播种技术模式及配套装备存在主要问题的基础上,建议重点围绕种床整备、高速精量排种、智能电驱排种、播深智能控制、垄作免少耕播种、农机农艺融合等方面展开深入研究,以期为东北黑土地玉米免少耕播种技术与机具研究提供装备技术支撑。     

一种玉米根茬提取采样机的设计

针对玉米保护性耕作对根茬覆盖率进行检测的需求,设计一种玉米根茬提取采样机。阐述其整体结构、工作原理以及主要零部件设计,该机具可通过机械动态视觉识别系统快速准确的识别根茬覆盖率,为完成保护性耕作验收提供参考。     

玉米茬地免耕播种机具导向系统设计与试验

设计了一种由机具导向架、液压系统和以DSP为核心的控制单元组成的机具导向系统.根据与该系统配套的拖拉机确定了机具导向架的基本参数,并通过对机具导向架外框不同位置的受力分析得出该系统可以推动的最大负载满足机具田间作业的要求.以JDT654L型拖拉机为试验平台,进行了系统性能试验.结果表明,机具导向架的调节范围为-10.8°～10.7°;该系统换向平稳,换向时间短,对输入信号有较好的响应和控制精度,跟踪信号的最大误差角度不超过1.5°,能够实时地调整机具前进方向.     

玉米根茬破碎还田装置设计与试验

分析了玉米根茬破碎还田装置中直刀、旋耕刀、月牙刀的破茬原理,试验验证了月牙刀滑切破茬具有土壤扰动小、功耗低、破碎能力强的特点.以刀辊转速、机器前进速度、切刀入土深度为试验因素,以功耗、破茬合格率为试验指标,分别建立了表征月牙刀破茬性能的数学模型,确定最佳参数为:切刀入土深度48 ram,机器前进速度0.77 m/s,刀辊转速266 r/min.在试验范围内,切刀入土深度对功耗的影响最大;刀辊转速和机器前进速度对破茬合格率影响最大.     

油菜直播机旋切式微垄种床制备装置设计与试验

针对长江中下游油菜适播期持续干旱或降雨导致土壤含水率波动大影响油菜成苗的实际情况,探究油菜农机农艺融合模式,提出一种旋耕碎土、两侧开畦沟、厢面旋切微垄、微垄表面播种的油菜微垄直播工艺,设计一种油菜直播机旋切式微垄种床制备装置。根据油菜直播株行距配置、根系生长特点,结合垄作土壤水热特性,确定微垄几何尺寸;基于运动学解析腹板端点旋切土壤的运动规律和腹板滚动包络线,从结构角度定性分析被动旋转过程并确定回转半径、腹板数量、腹板顶角范围;利用DEM-MBD耦合仿真,进行单因素试验和正交旋转回归试验,从土壤角度定量研究了腹板数量、腹板顶角、旋切深度、前进速度对微垄成形的影响规律,并得到装置腹板数量分别为6和8的较优工作参数组合;田间试验使用Trimble TX8三维激光扫描仪重构装置作业后微垄厢面,与仿真结果进行对比分析。结果表明,腹板数量分别为6和8时较优工作参数组合为：腹板顶角、旋切深度、有效沟深分别为28.00°、100 mm、83.59 mm和26.50°、92 mm、64.26 mm,田间试验微垄沟深和微垄距平均值为103.08、85.16 mm和332.92、266.88 mm,与仿真...     

协拨组合式玉米条带秸秆清理装置设计与试验

针对现有条带秸秆清理装置集行效果差、秸秆清理率低等问题,提出了一种协拨组合式条带秸秆清理方案,从力学角度对比分析不同齿形清秸轮拨送秸秆的过程,设计了一种径向锐化协拨清秸轮,清秸轮半径为162.5 mm、齿数为12、齿长为65 mm。开展了协拨组合式条带秸秆清理装置的仿真试验,以径向锐化清秸轮的工作参数为影响因素,秸秆清理率为指标,开展离散元仿真试验,分析了清秸轮工作过程中秸秆运动、土壤扰动及秸秆清理率的变化。结果表明,试验因素对秸秆清理率的影响由大到小为侧倾角、前进速度、前倾角,当机具前进速度为7.8 km/h、清秸轮前倾角为31.7°、侧倾角为13.4°时,秸秆清理率最高为91.62%。开展了协拨组合式条带秸秆清理装置和整机的作业性能田间试验,结果表明协拨组合式条带秸秆清理装置工作稳定,秸秆清理率为87%～90%,实现了条带秸秆清理装置的设计目标。     

垄作玉米免耕播种机破茬装置设计与试验

针对东北一年一熟垄作区玉米根茬地免耕播种时存在根茬不易破除且易挂茬等问题.设计了一种驱动破茬装置,该装置在3个平面内安装破茬刀具,其中心与开沟器前后对齐.为确定破茬装置的合理结构.设计了3种轴套,同时设计了3种刀具组合方式.在土槽上进行了三因素三水平的正交试验,通过分析各因素对功率消耗和根茬切断率2个指标的影响,得出较好的参考组合:机具前进速度为0.75km/h,刀轴旋转速度为150 r/min,刀具组合方式为ZH2.对轴套进行选择的试验表明,当产生相同切土节距S=2 Cm时,轴套2的功率消耗较低,根茬切断率达到92%.