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。     

基于电子控制单元的大豆液肥施肥机变量施控系统

针对我国农业生产中肥料利用率相对较低的现状,以实现减肥增效为目标,设计基于电子控制单元(electroniccontrol unit,ECU)的大豆液肥施肥机精确变量施控系统。该系统包括电子控制单元ECU、信号采集系统和变量施肥系统,以Raspberry Pi微型计算机作为电子控制单元,采用北斗+GPS双重定位技术。系统依据作业区域内处方施肥数据、作业机具行进速度等信息,并通过实时监测施肥量数据和作业状态数据,建立闭环反馈环节;依据变量施控系统的作业流程,生成施控指令,向基于压力调节阀的液肥施肥系统下达作业指令,施肥装置根据作业指令调整压力调节阀的开度,实现液肥按需变量施入的目的。结果表明:基于ECU的施控系统,各组成部分工作状态稳定可靠,工作流程设计合理,响应速度快,系统从开启到施入流速稳定所需时间一般在7 s以内,试验台和田间试验的施肥精度不低于97. 3%,各喷药口实际流速的平均差较小,均分器效果显著。该变量施控系统可行性强,能满足变量施肥作业精度需求,适合当前农业生产中的农艺需求,为我国农业精确生产和实现减肥增效提供一种实现手段。     

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。     

弹齿式清秸装置防止残茬回带机构设计与试验优化

为解决2BMFJ系列玉米免耕播种机清秸装置侧向抛撒残茬时,清秸工作部件残茬回带和动土量较大问题,设计了一种弹齿式清秸装置防止残茬回带机构,通过理论分析确定关键部件主要结构参数,应用三因素三水平正交试验法,以机具作业速度、清秸弹齿与带轮圆周外法线方向后偏角和主动带轮转速为试验因素,以残茬清除率和残茬回带率为评价指标,对影响清秸装置性能的结构与作业参数进行试验与优化研究,试验结果表明:在机具作业速度2. 0 m/s,弹齿与带轮圆周外法线方向后偏角30°,主动带轮转速450 r/min时,残茬清除率95. 5%、残茬回带率1. 38%。该机构在保证作业幅内残茬清除质量的同时,可有效减少残茬回带,为2BMFJ系列原茬地免耕播种机高质量种床准备、提高防堵性能提供了技术支撑。     

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。     

同步膜上开孔插秧装置运动学仿真与参数优化试验

为解决秸秆基纤维地膜敷设后直接插秧造成的秧苗根系损伤的问题,设计了一种同步膜上开孔插秧装置,并对装置进行运动学仿真分析及试验研究。根据秧针尖点与纵向开孔刀尖点轨迹方程,通过数学模型推导计算,从理论上分析装置设计的可行性,应用ADAMS进行了运动仿真,得到秧针及纵向开口刀关键点的运动轨迹,应用三因素三水平虚拟正交试验方法,以分插机构旋转速度、纵向开孔刀长度、纵向开孔刀与秧针夹角为影响因子,以膜孔长度、膜孔与秧针偏差为响应函数,对纵向开孔刀的结构参数进行优化试验研究及试验台验证。结果表明:当作业速度≤1.4 m/s,在120、140和160 mm 3种株距条件下,纵向开孔刀长为65 mm、纵向开孔刀与秧针夹角为0°时,所开膜孔长度为31.8~42 mm,膜孔与穴口偏差0.21~0.78 mm,膜孔合格率达92%以上。研究结果为水稻秸秆基纤维地膜敷设插秧机同步膜上开孔装置的设计提供了参考。     

原茬地大豆垄上双行开沟器结构参数优化

针对大豆垄上双行免耕播种作业过程中开沟器入土困难、开沟器堵塞、种沟构建质量差等问题,设计原茬地大豆垄上双行开沟器结构参数优化试验。通过分析工作过程中土壤颗粒在导流板表面运动规律,确定影响土壤颗粒运动规律关键结构与作业参数。采用四因素三水平正交试验方法,以分土角、运土角、导流角为试验因素,开沟深度变异系数和横向粒距变异系数为评价指标。优化结果为在作业速度8 km·h-1条件下,分土角65°,运土角30°,导流角45°时,开沟深度变异系数0.091、横向粒距变异系数0.035,作业过程无堵塞现象。将结构参数优化后双行开沟器与分体式双圆盘开沟器作比较试验,结果表明,开沟深度合格率提高11%,种子粒距横向分布合格率提高32%,开沟深度变异系数降低43.5%,横向粒距变异系数降低66.6%。研究结果为原茬地作物双行免耕播种机具推广应用提供技术支撑。     

喷杆式喷雾机关键部件设计与研究

随着保护性耕作技术的推广,大型喷杆式喷雾机的需求逐渐增加,为克服目前国内普遍使用的喷杆式喷雾机喷幅小、喷杆架升降连续性差、喷杆平衡机构复杂等突出问题,对3WF-1000型喷杆式喷雾机的关键部件进行了设计,通过对升降、喷杆架平衡等机构进行了理论分析和机构设计,使之具有升降机构工作更加连续稳定、平衡调节简单有效等优点。同时,进行了不同压力对分布均匀性影响的试验,结果表明,在喷雾机标准工作压力0.4MPa、喷雾高度500mm时,沿喷杆方向的多喷头雾量叠加均匀性变异系数为3.5%,喷雾均匀性较好。该研究为后续喷杆式喷雾机的研究提供了一定的参考。     

基于最速降线原理的免耕播种机强制回土装置研究

针对免耕播种机在湿黏土壤条件下施肥铲回填性能弱,导致种肥同床的问题,基于最速降线原理设计了一种强制回土装置,将理论分析、虚拟仿真与试验相结合,探究强制回土装置最优结构与参数组合。应用三因素三水平正交试验方法,以作业速度、回流挡板间距和回流挡板与地表夹角为试验因素,以土壤回填率和单体通过性为评价指标,对影响强制回土装置作业性能的相关参数进行试验与优化研究。试验结果表明,在参数组合为作业速度1. 5 m/s、回流挡板间距112 mm、回流挡板与地表夹角60°时,土壤回填率为91. 2%,作业过程未发生单体堵塞现象。对比试验表明,优化后的最速降线式强制回土装置较直板式强制回土装置的土壤回填率提升了16. 5%。     

前置式大垄原茬地种床整备装置设计与试验

为解决东北寒区部分播种机在秸秆重度覆盖还田地区无法正常播种作业问题,基于2BMFJ-DL4型原茬地免耕精量播种机侧向清秸覆秸原理,结合玉米大豆1.1m大垄轮作宽窄行种植模式,设计了一种前置式原茬地种床整备装置。通过理论分析和计算机仿真,设计了装置结构和液压系统,确定了其作业关键参数范围,液压系统分析结果表明,液压悬挂系统和液压驱动系统各执行元件的同步性能、转速和扭矩均满足作业技术要求。应用Design-Expert 8.0.6软件和三因素三水平正交试验方法,以作业速度、种床整备单元组刀轴转速和种床整备刀齿入土深度为试验因素,以清秸率、覆秸均匀度和每个种床整备单元组刀轴旋转功耗为评价指标,实施参数组合优化田间试验。结果表明,在参数组合为作业速度7.2km/h、种床整备单元组刀轴转速600r/min、种床整备刀齿入土深度30mm时,清秸率为91.03%,覆秸均匀度为92.61%,每个种床整备单元组刀轴旋转功耗为7.96kW,性能满足生产农艺技术要求;研究结果为提高播种机利用率和原茬地免耕覆秸播种机械化技术模式在玉米秸秆全量还田地区的推广应用提供了技术支持。