深松灭茬旋耕起垄联合作业机的设计与试验

发布时间：2020-08-07 11:11

【摘要】：由于旱地农业生产中不断的小型农机浅耕与重用轻养,使土壤的有效耕层变浅,犁底层变厚,造成耕层土壤的理化特性恶化,地力下降,导致农田干旱、水土流失,土壤养分降低,严重制约了农作物生产力的提高。辽宁省西部地区(辽西褐土区)常年降水量较低,蒸发量较大,土壤干旱程度严重,导致适用于该地区的耕整机械较少,现有的联合作业机不能从根本上满足作业需求。因此,为了满足该地区的耕作模式,提高自然降水的利用率,改善土壤的蓄水能力,适用于该地区的联合作业机的研究变得尤为重要。论文选题结合了公益性行业科研项目(项目编号:201503116-09),针对辽宁省西部褐土区研究设计了一种与之配套的深松灭茬旋耕起垄联合作业机,对其关键部件进行动力学分析、有限元分析,并且进行了三因素五水平二次回归正交组合试验研究,本研究主要的成果与结论如下:(1)通过对国内外联合作业机研究现状的深入分析,结合国内现有联合作业机的作业特点,针对辽西褐土区垄作情况研究了一种与之配套的深松灭茬旋耕起垄联合作业机。该机具一次进地即可完成深松、灭茬、旋耕、起垄和镇压等作业,使土壤环境达到良好的待播状态。完成了各关键部件的设计,并对各关键部件进行三维建模和仿真研究。(2)运用Solidworks和CAD软件对深松灭茬旋耕起垄联合作业机进行设计,并在对各关键部件进行机理分析的基础上,着重对起垄部件进行深入研究,对起垄工作曲面形成原理进行了研究,确定其最佳参数和结构。(3)利用ANSYS软件对深松铲柄和灭茬旋耕轴进行有限元分析,得到深松铲柄所受最大应力为245.38 MPa,小于材料的屈服极限应力,最大应变为0.001 mm,最大总位移为0.38 mm。对灭茬旋耕刀轴进行模态分析,结果表明:固有频率随着阶数的增加而增大,固有频率范围77.32~421.00 Hz,刀轴频率范围为35~45 Hz,各振型不会产生共振。(4)在对辽西褐土区土壤进行含水率与坚实度进行实测试验准备的基础上,以抛土最大距离与工作阻力为试验指标,以机具前进速度、入土深度和秸秆覆盖量为因素,对起垄装置进行了三因素五水平二次回归正交组合试验。试验结果得出理论最优工作参数组合为:机具前进速度为1.14 m/s,入土深度为20.21 cm,秸秆覆盖量为0.35 kg/m~2,抛土最大距离为29.09 cm,工作阻力为12.05 kN。
【学位授予单位】：沈阳农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：S222
【图文】：

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业机主要是根据农艺要求，以配套动力将各种具有先进工作机械部件有机的结合起来，并且按照农业生产步骤，制造出结构紧凑、灵活、易于控制的整机。美国在实现农业机械化国家中居世界领先水平，主要在于美国的联合作业机满足了农业生产需求中的每一个环节。例如约翰迪尔 2623VT 立式联合整地机，如图 1-1 所示。该机具配套动力为 175 kW，工作幅宽为 8.05～12.4 m，工作速度为 11.3～16.1 km/h，主要部件为弹性立式耙，耙组角较大，可在土壤表层形成光滑、平整的苗床。该机具的前耙角为 21 ，凭其可有效地将地表覆盖的残茬切碎成符合要求的大小，并有效的控制了杂草和根团，防止堵塞现象。其 19 的后耙角的耙片能最大程度地混拌土壤和玉米残茬，形成通气性较好的土壤环境，使苗床达到待播状态。约翰迪尔 1SL-230A 深松整地联合作业机如图 1-2 所示。该机具整机重量为 879 kg，配套动力为 77～99 kW，耕幅为 230 cm，深松的深度可调，为 35～40 cm，旋耕装置采用全齿轮大模数中间传动，动力输出轴转速为 540 r/min 或 720 r/min，旋耕刀轴转速可按用户需求设置为 186 r/min、227 r/min 或 222 r/min、251 r/min，左右对称，性能可靠。旋耕刀轴设有迷宫式防缠系统，作业后地表平整，工作效率较高，经济效益较好，适用性较广。

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第一章绪论离为 80 cm，防止堵塞现象，无需工具可快速更换铲尖，并可根据不同的土壤环境配置镇压装置。一次进地可完成深松、灭茬、碎土、平地等作业，广泛应用于中性或粘性土壤。如图 1-4 所示，德国雷肯联合整地机 Smaragd 是一种可用于灭茬至苗床的通用型半悬挂式联合作业机，作业后可将秸秆粉碎混埋于土壤中，有利于种子发芽。该机具配套动力为 55～120 kW，作业幅宽为 2.6～4 m。深松铲间隔大，防止出现阻塞现象，每个深松铲配置自动防过载装置，延长深松装置的使用寿命。灭茬耙效果良好，通过插销调节作业深度。可配套钉齿型镇压装置，适用于恶劣土壤环境下作业。

【参考文献】