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免耕播种机浅旋清茬斜置式防堵装置设计与试验

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农业机械学报 2022年第8期53卷 42-52页

作者：姚文燕赵殿报苗河泉崔培德魏懋健刁培松山东理工大学农业工程与食品科学学院淄博255049

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... 详细信息

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400 r/min、前进速度6 km/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1.36 kW。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400 r/min、前进速度6 km/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1.51 kW,试验结果与仿真试验优化结果相吻合,满足设计要求。

关键词：免耕播种机浅旋清茬斜置防堵装置 EDEM仿真土槽试验

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免耕播种机镇压力精准调控研究

中国农机化学报 2022年第10期43卷 141-148页

作者：耿元乐钟晓康王宪良张祥彩魏忠彩吴栋山东理工大学农业工程与食品科学学院山东淄博255000 山东胜利钢管有限公司山东淄博255080

针对目前玉米免耕播种机镇压效果差、镇压强度施加不精准的问题,设计一种免耕播种机镇压力精准调节装置。该装置主要由柔性传力装置、镇压强度调节机构和镇压轮组成。对柔性传力装置进行力学分析,确定柔性传力装置的力学性能;对镇压轮... 详细信息

针对目前玉米免耕播种机镇压效果差、镇压强度施加不精准的问题,设计一种免耕播种机镇压力精准调节装置。该装置主要由柔性传力装置、镇压强度调节机构和镇压轮组成。对柔性传力装置进行力学分析,确定柔性传力装置的力学性能;对镇压轮进行受力分析,确定镇压轮工作过程,寻求土壤含水率、橡胶扭转角度、作业速度与土壤紧实度、作业阻力的关系。利用有限元法结合workbench软件对柔性传力装置进行仿真分析,得到扭矩与扭转角度的关系。并进行田间性能试验,采用正交试验考察土壤含水率、橡胶扭转角度、作业速度对镇压装置作业性能的影响,得到各因素的主次顺序为橡胶扭转角度、土壤含水率、作业速度,最优组合为土壤含水率17.093%、作业速度5.655 km/h、橡胶扭转角度15°,此时土壤紧实度为56.8 kPa,作业阻力为109.6 N。试验表明免耕播种机镇压力精准调节装置能够满足农艺要求。

关键词：免耕播种机精准调节镇压力镇压装置土壤紧实度作业阻力

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免耕播种机精量穴施肥系统设计与试验

农业机械学报 2018年第7期49卷 64-72页

作者：吴南林静李宝筏沈阳农业大学工程学院沈阳110866 辽宁机电职业技术学院材料工程系丹东118009

为实现玉米精量穴施肥农业技术要求,提高穴施肥质量,设计了一种穴施肥控制系统。应用颗粒系统仿真软件EDEM对穴施肥控制装置成穴性能进行了仿真研究,表明穴施肥装置在播种速度3~7 km/h时,鸭嘴阀成穴性能较好,成穴性能随着播种机速度增... 详细信息

为实现玉米精量穴施肥农业技术要求,提高穴施肥质量,设计了一种穴施肥控制系统。应用颗粒系统仿真软件EDEM对穴施肥控制装置成穴性能进行了仿真研究,表明穴施肥装置在播种速度3~7 km/h时,鸭嘴阀成穴性能较好,成穴性能随着播种机速度增加逐渐减弱。通过穴施肥控制算法,调节种子脱离排种口与肥料脱离排肥口的时间间隔t_3,控制穴施肥料与穴播种子水平距离a,实现穴施肥位置控制;调节排肥轴转速和鸭嘴阀开合频率,实现穴施肥量控制。采用正交旋转组合试验,以播种机行进速度、鸭嘴阀旋转角、穴施肥装置安装高度为试验因素,穴距精度和穴施肥量精度为试验指标,应用响应面分析法,进行三因素五水平正交试验,结果表明,在播种机行进速度为7 km/h,最佳参数组合为:旋转角33.37°,安装高度17.30 cm。田间试验结果表明,在播种机行进速度3~7 km/h,旋转角33.37°,安装高度17.30 cm时,穴距精度可达84.76%,穴施肥量精度可达87.20%,满足玉米精量穴施肥控制技术农业要求。

关键词：免耕播种机穴施肥控制系统鸭嘴阀正交试验

免耕播种机星齿凹面盘式清秸防堵装置设计与试验

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农业机械学报 2019年第2期50卷 68-77页

作者：王奇贾洪雷朱龙图李名伟赵佳乐吉林大学生物与农业工程学院长春130022 吉林大学工程仿生教育部重点实验室长春130022

针对东北地区免耕播种机在玉米秸秆全量粉碎还田作业时,平面爪轮式清秸防堵装置清秸率低、作业性能不稳定,播种机作业质量和工作效率降低等问题,设计一种星齿凹面盘式清秸防堵装置。通过分析作业时秸秆颗粒在凹面清秸盘上的运动规律,确... 详细信息

针对东北地区免耕播种机在玉米秸秆全量粉碎还田作业时,平面爪轮式清秸防堵装置清秸率低、作业性能不稳定,播种机作业质量和工作效率降低等问题,设计一种星齿凹面盘式清秸防堵装置。通过分析作业时秸秆颗粒在凹面清秸盘上的运动规律,确定了影响清秸率的主要结构参数和各参数的取值范围。结合旋转正交试验设计和EDEM离散元仿真技术确定了星齿凹面清秸盘的最优结构参数组合,通过田间对比试验验证了该装置的作业性能。研究结果表明:影响星齿凹面盘式清秸防堵装置作业性能的主要结构参数为清秸盘回转半径、圆盘曲面投影长度和曲率半径。当清秸盘回转半径为152. 5 mm、曲率半径为160 mm和圆盘曲面投影长度为50. 9 mm时,该装置作业性能最佳,苗带清秸率和作业阻力分别为92. 2%和142. 6 N。星齿凹面盘式清秸防堵装置的工作性能优于平面爪轮式防堵装置,作业质量稳定,满足免耕播种作业农艺和技术要求。

关键词：免耕播种机玉米清秸防堵装置离散元法结构优化

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免耕播种机侧深分层施肥播种部件设计与试验

农业机械学报 2021年第8期52卷 40-50页

作者：赵艳忠王勇龚振平杨悦乾赵淑红苟金保东北农业大学工程学院哈尔滨150030 东北农业大学农学院哈尔滨150030

为减少追肥机具进地次数、最大限度地提高肥料利用率,针对因秸秆残茬分布不均、侧深施肥导致播种带两侧土壤紧实度不一致而引起免耕播种机横向稳定性差、掉垄的问题,设计了一种可以底肥侧位深施、口肥垂直分施的免耕播种机侧深分层施肥... 详细信息

为减少追肥机具进地次数、最大限度地提高肥料利用率,针对因秸秆残茬分布不均、侧深施肥导致播种带两侧土壤紧实度不一致而引起免耕播种机横向稳定性差、掉垄的问题,设计了一种可以底肥侧位深施、口肥垂直分施的免耕播种机侧深分层施肥播种部件。以直斜错位双圆盘肥种沟开沟器的圆盘直径、圆盘夹角和圆盘倾角为试验因素,以前进阻力、侧向合力及开沟深度稳定性系数为试验指标,对影响机具横向稳定性和作业质量的参数进行分析和试验。结果表明,当圆盘直径为352 mm、圆盘夹角为14°、圆盘倾角为7.5°时,肥种沟开沟器前进阻力为585.96 N、侧向合力为181.95 N、开沟深度稳定性系数为91.46%。样机性能试验表明,种肥垂直距离合格率为91.7%,种肥侧向距离合格率为92.4%,播种深度变异系数为10.7%,播种横向变异系数为28.4%,满足侧深施肥播种质量要求。

关键词：免耕播种机侧深施肥横向稳定性肥种沟开沟器田间试验

免耕播种机切茬导草组合式草土分离装置设计与试验

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农业机械学报 2020年第5期51卷 67-78页

作者：黄玉祥高鹏洋张庆凯沈浩朱瑞祥史江涛西北农林科技大学机械与电子工程学院陕西杨凌712100 陕西省农业装备工程研究中心陕西杨凌712100 西安亚澳农机股份有限公司西安710300

针对玉米免耕播种机在麦茬地作业时机具通过困难、苗带草土混杂、作业质量差等问题,提出驱动切茬和被动导草联合作业的技术思路,设计了一种切茬导草组合式草土分离装置,实现了秸秆及杂草的切割拨抛和引导分流。对凹面缺口圆盘刀和导草... 详细信息

针对玉米免耕播种机在麦茬地作业时机具通过困难、苗带草土混杂、作业质量差等问题,提出驱动切茬和被动导草联合作业的技术思路,设计了一种切茬导草组合式草土分离装置,实现了秸秆及杂草的切割拨抛和引导分流。对凹面缺口圆盘刀和导草板等关键部件与秸秆及杂草间的相互作用规律进行理论分析,确定了关键影响因素及其取值范围;运用CFD仿真技术确定了导草板的最优参数;借助EDEM离散元仿真技术建立了草土分离装置土壤秸秆相互作用的仿真模型,确定凹面缺口圆盘刀的最优结构参数组合;通过田间试验对该装置的作业性能进行了验证。研究结果表明:影响切茬导草组合式草土分离装置作业性能的主要结构参数为凹面缺口圆盘刀刀盘入土深度、刀齿高度和刀盘偏角。当刀盘入土深度为73.63 mm、刀齿高度为69.70 mm、刀盘偏角为23.41°时,该装置机具通过性良好,且作业性能稳定,苗带秸秆清除率和土壤扰动量平均值分别为90.16%和20.85%,符合玉米免耕播种作业农艺和技术要求。

关键词：免耕播种机草土分离装置凹面缺口圆盘刀导草板田间试验

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免耕播种机凹面爪式清茬机构仿真与试验

农业机械学报 2018年第11期49卷 68-77页

作者：贾洪雷刘行余海波路云郭春江齐江涛吉林大学工程仿生教育部重点实验室长春130022 吉林大学生物与农业工程学院长春130022

机具的清茬效率是秸秆覆盖条件下免耕播种的重要指标。针对东北地区保护性耕作模式,在吉林省康达农业机械有限公司生产的2BMZF-2型免耕播种机上,改进设计一种具有凹面结构的秸秆清茬机构,分析了播种机作业速度、清茬轮入土深度以及清茬... 详细信息

机具的清茬效率是秸秆覆盖条件下免耕播种的重要指标。针对东北地区保护性耕作模式,在吉林省康达农业机械有限公司生产的2BMZF-2型免耕播种机上,改进设计一种具有凹面结构的秸秆清茬机构,分析了播种机作业速度、清茬轮入土深度以及清茬轮运动偏角等因素对清茬效果的影响。根据仿真分析以及田间试验结果确定了清茬机构的关键参数,以及最佳工作参数组合为:清茬轮轮盘直径D为350 mm、运动偏角λ为37. 5°、机具速度v0为2. 77 m/s、入土深度d为70 mm。在上述参数条件下进行田间试验时,清茬率可达到83. 61%。结果表明,所设计的清茬机构可有效清洁种床、减少机具堵塞,可以为东北地区玉米免耕播种作业提供技术支撑。

关键词：免耕播种机秸秆覆盖清茬轮仿真分析田间试验

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免耕播种机鼠笼型地轮参数优化

农机化研究 2023年第1期45卷 176-182,205页

作者：赵艳忠苟金保刘海涛东北农业大学工程学院哈尔滨150030

地轮是免耕播种机的主要工作部件,可为播种机提供播种和施肥动力,地轮的结构与参数影响着播种机的作业质量。为降低滑移率,减少漏播、空穴和施肥量不足等问题,以鼠笼型地轮为研究对象,通过选取地轮直径、地轮轮宽与垂直载荷为试验因素,... 详细信息

地轮是免耕播种机的主要工作部件,可为播种机提供播种和施肥动力,地轮的结构与参数影响着播种机的作业质量。为降低滑移率,减少漏播、空穴和施肥量不足等问题,以鼠笼型地轮为研究对象,通过选取地轮直径、地轮轮宽与垂直载荷为试验因素,采用单因素及三因素三水平正交试验设计方法,进行单间试验及方差分析。研究结果表明:影响滑移率和地轮摩擦力主次因素为垂直载荷>地轮直径>地轮轮宽;确定最佳因素组合为垂直载荷350N、地轮直径610mm、地轮轮宽126mm。此时,地轮滑移率值为1.93%,地轮摩擦力值为330N。

关键词：免耕播种机鼠笼型地轮摩擦力滑移率

免耕播种机动态仿生破茬装置设计与参数试验优化

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农业机械学报 2018年第10期49卷 103-114页

作者：贾洪雷郭明卓郭春江郑健张成亮赵佳乐吉林大学工程仿生教育部重点实验室长春130025 吉林大学生物与农业工程学院长春130025 哈尔滨市农业科学院哈尔滨150028

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... 详细信息

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%。

关键词：免耕播种机防堵装置破茬装置动态仿生正交试验