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基于离散元法的反旋秸秆还田机仿真优化及试验研究

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基于离散元法的反旋秸秆还田机仿真优化及试验研究

作者：高玉兰安徽农业大学

学位级别：硕士

秸秆还田具有培肥地力、蓄水保墒、省时省力的重要作用,是一种秸秆资源化、肥料化综合利用的最为直接有效的方式。反旋秸秆还田机具有秸秆还田、灭茬碎土效果好、整地质量高等优点,是稻麦轮作区秸秆机械化还田的主要机具。但目前市面上... 详细信息

秸秆还田具有培肥地力、蓄水保墒、省时省力的重要作用,是一种秸秆资源化、肥料化综合利用的最为直接有效的方式。反旋秸秆还田机具有秸秆还田、灭茬碎土效果好、整地质量高等优点,是稻麦轮作区秸秆机械化还田的主要机具。但目前市面上的反旋秸秆还田机存在壅土明显、缠草严重、能耗大等问题,本文从实际出发,通过理论分析和仿真试验,对传统反旋秸秆还田机进行改进,在原型旋耕刀基础上优化设计了适合反旋的刀片,并设计了一种防壅土部件和防缠草部件。通过田间试验验证了结构优化和仿真结果的可靠性,为反旋秸秆还田机的结构设计提供参考。主要完成工作总结如下:(1)根据反旋秸秆还田机存在功率消耗大、壅土明显、缠草严重的问题,对反旋秸秆还田机工作原理、旋耕刀的运动轨迹及结构参数进行分析,确定影响机具功率消耗和作业质量的主要因素为机组前进速度、刀辊转速以及刀具单刀工作宽幅、弯折角。(2)根据反旋方式的特点,刀具采用适合反旋灭茬的人字形排列方式。针对反旋秸秆还田机刀辊前方壅土严重以及刀轴、刀座缠草严重问题,在挡土罩下方设计一种防壅土部件和在刀座处安装一种防缠草滑切刀。根据所设计的反旋秸秆还田机工作幅宽等参数与侧边传动的优点,选择侧边传动作为反旋秸秆还田机的动力传动方式,并通过计算传动比确定配套动力。(3)基于离散元软件EDEM建立了反旋秸秆还田机的虚拟仿真模型,并进行仿真模拟还田作业,通过后处理模块分析反旋秸秆还田机作业时的扭矩值和耕后的作业质量。以旋耕刀单刀工作宽幅、弯折角、机组前进速度和刀辊转速为因素,以秸秆埋覆率和功耗值为考核指标,采用正交试验设计方法,进行4因素3水平优化仿真试验,并采用极差分析法和方差分析法得出最佳参数组合为单刀工作宽幅65mm,弯折角120°,前进速度1.1m/s,刀辊转速230r/min。(4)对优化后的反旋秸秆还田机开展田间作业对比试验,测定了机具的功率消耗和作业质量数据并进行对比分析。试验结果显示,装有防壅土部件、原型刀片的优化刀辊B与装有防壅土部件、优化刀片的优化刀辊C的平均功率消耗比无防壅土部件、装有原型刀片的原型刀辊A分别降低了 9.34%和14.0%,表明防壅土部件和优化刀具都起到降低能耗的效果。对试验刀辊的缠草情况进行分析,结果显示,一半安装滑切刀的刀辊几乎没有缠草,而另一半无滑切刀的刀辊缠草情况十分严重。在作业质量方面,A、B、C三组试验的耕深合格率(92%、92%和96%)、秸秆埋覆率(85.43%、89.06%和90.02%)、碎土率(85.08%、86.44%和85.77%)均符合试验要求和国家行业标准,优化刀辊B、C的作业质量明显优于原型刀辊A。

关键词：秸秆还田机反转旋耕旱地秸秆还田旋耕刀离散元法

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秸秆还田机集锦

现代农机 2016年第3期 11-13页

作者：秦海生南郑县农机推广与安全监理中心陕西723102

秸秆还田足秸秆利用最便捷的途径。当抢农时为第一要务时，往往就用这一秸秆处理方式。农作物在生长中吸收和转化的养分，形成有机物后，有30％～50％滞留在作物的秸秆（茎、秆、叶、蔓）中，无法直接利用。

关键词：秸秆还田机秸秆利用秸秆处理直接利用农作物有机物农时养分

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秸秆还田机不同刀型的特点

农民文摘 2014年第9期 42-43页

目前,秸秆还田机主要有3种刀型,其特点分别如下：锤爪式采用铸钢制造。适用玉米、高粱和棉花等秸秆强度比较大的粉碎作业。另外对稍软的秸秆（如麦秸）也比较适合。它的缺点是消耗动力比较大。

关键词：秸秆还田机甩刀粉碎效果直刀割茬

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秸秆还田机的正确使用及注意事项

农机具之友 2003年第3期 16-17页

作者：李西联

一、作业前准备1.认真阅读使用说明书,熟悉机器的技术性能及安全操作要领.

关键词：秸秆还田机使用技术技术性能作业质量故障排除

基于离散元法的秸秆还田机仿真优化与试验研究

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基于离散元法的秸秆还田机仿真优化与试验研究

作者：张俊安徽农业大学

学位级别：硕士

中国是一个农业大国,农业是国民经济的基础,农业和农村经济的发展状况直接影响到整个国民经济的持续发展和社会稳定。近年来,由于人民生活水平的提高,农民很少用秸秆作为燃料,畜牧业农场逐渐取代了家庭养殖的模式,农民对秸秆的需求量逐... 详细信息

中国是一个农业大国,农业是国民经济的基础,农业和农村经济的发展状况直接影响到整个国民经济的持续发展和社会稳定。近年来,由于人民生活水平的提高,农民很少用秸秆作为燃料,畜牧业农场逐渐取代了家庭养殖的模式,农民对秸秆的需求量逐渐减少,再加上秸秆回收成本过高,每年在庄稼收获的季节,农民为了抢种和处理方便就将收获后遗留在田间的秸秆就地焚烧,不但造成了大量的资源浪费,而且造成了环境的污染。本文针对目前农田秸秆还田机存在刀具磨损严重、能耗大、作业质量差等问题,设计了一种节能型秸秆还田机,对关键零部件进行了设计,基于离散元法进行了秸秆-土壤-旋耕刀辊相互作用仿真分析,并开展了机具田间试验。本文主要开展了以下内容研究:(1)在秸秆还田机结构设计上采用中间传动方式,对旋耕机的关键部件做了详细设计。采用六区段双螺旋排列方式,设计了一种轻量化带孔型旋耕刀片,在旋耕刀刃口采用堆焊处理,大大延长了旋耕刀寿命。在刀柄与侧切面之间设计了加强肋,使得旋刀强度更高,有效地解决了旋耕刀侧切面容易折断的现象。(2)基于EDEM软件的离散元法建立了秸秆-土壤-旋耕刀辊相互作用仿真模型,并从土壤和桔杆运动及旋耕刀受力角度对秸杆、土壤和刀具的相互作用进行了分析,得到土壤平整度、秸秆埋覆率和作业能耗。以前进速度、刀辊转速和旋耕深度为因素,开展三因素三水平的响应面试验研究,采Design Expert-Version软件,对试验数据进行处理与分析,并根据二次回归拟合模型分别绘出功耗、秸秆埋覆率的响应面分析图,获得旋耕刀辊的最优工作参数,并验证刀辊设计的合理性。(3)测定了试验地秸秆量、含水率,根据响应面分析得到的最优参数组合,进行秸秆还田机田间试验,验证了仿真合理性,并与传统秸秆还田机进行对比。结果表明,设计的秸秆还田机作业宽幅、耕深稳定性、秸秆埋覆率、碎土率以及土壤平整度均符合国家标准,达到了设计要求;比传统秸秆还田机的土壤破碎度高、作业效果好、效率高,功耗小。

关键词：秸秆还田机离散元法仿真分析试验设计旋耕刀辊

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水稻整株秸秆还田机参数优化设计与试验研究

水稻整株秸秆还田机参数优化设计与试验研究

作者：张明秋东北农业大学

学位级别：硕士

秸秆是农作物的副产品,是一种可以利用的重要生物资源,合理的利用作物秸秆资源,对因过度使用化肥和焚烧作物秸秆所带来的环境安全问题,有着积极而重要的意义。在保持和改善生态环境、农业可持续发展的前提下,不断提高资源利用率、土地... 详细信息

秸秆是农作物的副产品,是一种可以利用的重要生物资源,合理的利用作物秸秆资源,对因过度使用化肥和焚烧作物秸秆所带来的环境安全问题,有着积极而重要的意义。在保持和改善生态环境、农业可持续发展的前提下,不断提高资源利用率、土地产出率。秸秆机械还田是解决秸秆处理问题的有效途径之一。目前,秸秆机械还田机具已成为我国农机近期研究的一个重要领域。关于稻麦秸秆整株还田的机具研究目前还存在很多问题。为了研究水稻整株秸秆还田机具各部件的结构参数、工作参数等因素对功率的影响,降低秸秆整株还田机具功率消耗,本文对秸秆还田机具的相关参数进行了设计和试验研究。(1)通过对还田农艺及功耗影响的理论分析,选择(出)影响还田机作业质量的结构参数、工作参数作为主要研究因素提出试验台的总体设计方案,对刀的排列方式、刀片滑切角以及刀片安装角等主要工作部件的结构进行优化设计;(2)模拟试验机具的还田作业,研制了还田试验台,进行室内土槽试验;选择农用动态遥测仪作为采集功率数据的试验仪器;对遥测头单元进行设计、加工,并对扭矩传感器进行了调试及进行静态标定;(3)在影响参数中,机器前进速度、刀辊旋转速度、刀的安装角、刀盘上刀的数量四个试验因子,对机具作业状态和功率消耗有较大影响。为了保证在试验过程中参数选择的一致性,提高实验的效率,便于试验研究,故以刀盘上安装3把或4把还田刀作为试验的前提,对机器前进速度、刀辊旋转速度、刀的安装角三个试验因子,按照二次正交旋转组合设计试验方法,给出试验方案并进行试验研究;(4)利用Design—EXpert软件对试验数据分析,在刀盘上安装还田刀数不同的前提下,得到机器前进速度、刀辊旋转速度、安装角三个因素对功率、覆盖率影响的数学模型,并分析三个因素对功率、覆盖率的影响规律;(5)优化试验结果,对选择的优化的参数组合进行验证试验,通过对验证效果的分析得出,试验参数组合优化的可行性。本文通过上述的试验和分析,给出了机器前进速度、刀辊旋转速度、安装角、刀盘上刀数四个因素在满足作业质量的前提下,降低功耗的最优组合方案,为进一步进行整机参数优化设计提供了重要的理论依据。

关键词：水稻整株秸秆秸秆还田机优化设计功率消耗

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秸秆还田机的使用保养

现代农业科学 2000年第10期 43-44页

作者：王梁王治广

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秸秆还田机刀片的改进设计

机械研究与应用 2009年第5期22卷 83-85页

作者：张锋伟戴飞韩正晟赵春花赵武云冯永忠张建军甘肃农业大学工学院甘肃兰州730070 西北农林科技大学农学院陕西杨凌712100

秸秆还田机刀片设计是还田机设计的一个重要方面。刀片的形状选择及其几何参数的设计将直接影响到还田机的作业质量和能量消耗。针对秸秆还田机独特的结构及其工作原理,设计出了效果较好的弯刀片,分析了弯刀刀片的滑切性能及优点,为秸... 详细信息

秸秆还田机刀片设计是还田机设计的一个重要方面。刀片的形状选择及其几何参数的设计将直接影响到还田机的作业质量和能量消耗。针对秸秆还田机独特的结构及其工作原理,设计出了效果较好的弯刀片,分析了弯刀刀片的滑切性能及优点,为秸秆还田机刀具的设计提供了理论依据。

关键词：秸秆还田机刀片设计

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秸秆还田机切碎抛撒效果

农机质量与监督 2000年第2期 29-30页

作者：史丰高荣华于春立黑龙江省八五三植保机械厂

目前,垦区大量使用的秸秆粉碎抛撒器绝大多数都是安装在联合收割机尾端的一种粉碎抛撒总成.由于该总成固定在收割机后端两侧臂上,受侧壁强度的限制,抛撒器达不到理想的抛撒转速和一定幅宽的抛撒面积;另外由于受结构的限制,抛撒器的切碎... 详细信息

目前,垦区大量使用的秸秆粉碎抛撒器绝大多数都是安装在联合收割机尾端的一种粉碎抛撒总成.由于该总成固定在收割机后端两侧臂上,受侧壁强度的限制,抛撒器达不到理想的抛撒转速和一定幅宽的抛撒面积;另外由于受结构的限制,抛撒器的切碎效果也不理想,抛撒也不均匀,造成在深松犁作业时发生堵犁现象,给整地作业带来了困难.

关键词：秸秆还田机切碎深松犁