双U型棉花精量播种机关键部件设计与试验研究

作     者：卢宇 

作者单位：河北科技师范学院 

学位级别：硕士

导师姓名：陈立东;杜凤永

授予年度：2021年

学科分类：08[工学] 0828[工学-农业工程] 

主      题：棉花 精量播种机 双U型 有限元 性能试验 

摘      要：河北作为棉花种植大省,传统的棉花覆膜播种易伤苗,蓄水能力低,保墒效果差,适合机采棉的配套播种机械匮乏。将全膜覆盖与垄沟播种相结合可实现节水、保墒、抗旱;双U型垄沟全膜覆盖棉花播种技术与机采棉收获农艺相配套,可满足机采棉农艺种植要求。本文设计了一种行距76cm、株距10cm的双U型棉花精量播种机,可一次性连续完成开沟、施肥、喷药、铺设滴灌带、平整土地、铺膜、播种、镇压等联合作业。主要研究内容如下:(1)分析河北地区棉花精量播种技术的作业条件和机采棉农艺种植要求,进行了双U型棉花精量播种机整机设计,对勺轮鸭嘴式排种器、提土覆土装置、开沟器、排肥装置、土壤整平滴灌装置、镇压轮等关键的工作部件进行理论分析,确定了主要参数。(2)运用ANSYS软件对提土装置的挖土勺和排种器的成穴机构进行静力学分析,获得应变和应力分布情况。研究结果表明,挖土勺最大应变为0.011mm,最大应力值为9.685MPa,小于材料Q235的屈服强度235MPa,挖土勺结构设计合理。定鸭嘴最大应变为0.059mm,动鸭嘴最大应变为0.161mm;定鸭嘴最大应力值为76.253MPa,动鸭嘴最大应力值为95.452MPa,均小于材料Q235的屈服强度235MPa,成穴机构结构设计合理。对传动轴进行模态分析,最小固有频率75Hz远远大于正常工作时的频率7Hz,因此,在工作过程中不会发生共振的现象。(3)运用ADAMS软件对排种器在四种不同作业速度下进行运动仿真分析,得到作业速度为3km/h时,滑移量小,土壤扰动量相对较小,成穴效果好,确定为排种器最佳作业速度。分析了最佳作业速度下成穴机构上定点(定鸭嘴最边缘处一点)的位移、速度、加速度在x、y方向的投影,以及成穴机构在工作过程中动点(动鸭嘴最边缘处一点)和定点相对距离随时间变化的曲线图,为排种器的进一步改进提供理论依据。(4)以机组速度、动鸭嘴长度、种室内种面高度为因子,以播种合格率、株距变异系数、漏播率为指标对棉花精量播种机进行田间试验。通过单因素试验和正交试验对播种机进行了性能试验,得到机组速度2.9km/h,动鸭嘴长度65mm,种室内种面高度130mm,此时播种效果最佳。田间试验结果表明,播种合格率为96.9%,株距变异系数为7.1%,漏播率为1.6%。播种机工作稳定,播种效率高,适应性强,达到了设计要求。