烤烟中耕培土复式作业机的研制及试验研究

发布时间：2020-10-19 16:27

　　 烤烟传入我国至今,已经成为最重要的经济作物之一,为国家的财政增收和经济水平增长做出了巨大的贡献。但我国烤烟机械化水平不高,中耕培土作业机械仍然存在着很多缺点,平原烟区烤烟中耕培土作业机多为基于其它作物中耕培土作业机经烟农自行改制而成,虽然能一次性完成旋耕松土、除草、培土起垄等多项作业,但作业后存在耕深较浅、漏耕严重、功率消耗大、土壤垡块大、垄面不紧实等问题,达不到农艺要求,在一定程度上影响了该农艺应达到的作业效果。在综合分析国内外烤烟中耕培土作业机械发展研究现状的基础上,总结我国现有烤烟中耕培土作业机械的优缺点,按照我国烤烟中耕培土作业的农艺、农技要求和作业机性能要求,研制出了一种新型烤烟中耕培土复式作业机。主要研究的内容如下:(1)根据黑龙江省等平原烟区烤烟中耕培土作业的农艺、农技要求和作业机性能要求,结合中耕培土作业机械的特点,确定机具总体配置方案,对烤烟中耕培土复式作业机整机及关键部件进行设计,并对作业机的主要结构、工作原理进行阐述,确定其主要技术参数。(2)设计了一种可调节角度的旋耕罩,通过调节旋耕罩导流板的角度和旋耕罩摆动板的角度,改变旋耕刀组旋切抛出且打在旋耕罩上的土壤的流向,使土壤流向两侧垄体,从而减小培土铲的阻力,并通过离散元仿真分析软件EDEM对作业机的旋耕罩进行了离散元仿真分析。(3)设计了一种新型培土铲,此培土铲可以实现对土壤流动方向和不同方向上土壤流量的控制,并且可以通过调整铲翼的角度实现对垄形和垄高的控制。(4)对作业机进行了三维建模、装配和评估,确保零部件间无相互干涉,最后输出二维图纸,将所有零部件进行加工制造,装配得到物理样机,经过试运行,该样机运转正常,符合设计要求,为接下来的试验研究打下来良好的基础。(5)利用ANSYS Workbench软件对机架进行了静力学分析和模态分析,静力学分析结果表明,机架在静力载荷作用下,变形量在合理范围内,结构稳定,设计合理;模态分析结果表明,机架在其固有频率影响下,总体变形量较小,且固有频率较大,振动频率不会对机架结构造成破坏。(6)通过导流板倾斜角度对油耗的影响试验,对离散元仿真分析结果进行了验证,试验结果与离散元仿真分析结果一致,证明了仿真结果的正确性和旋耕罩设计的可行性。(7)通过三因素三水平正交试验,确定了最优工作参数组合,试验结果表明:当机组前进速度选取3 km/h,两铲翼夹角选取30°,培土铲入土深度选取9 cm时,碎土率为90.72%,培土高度合格率为93.33%,埋苗率为0.22%;此时碎土率和培土合格率较高且埋苗率较低,符合试验预期目标。
【学位单位】：东北农业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：S222
【部分图文】：

作业质量、作业效率，降低生产成本，为烤烟在最佳作业期内完成中耕培土作业提供技术装备的保障。1.2 国内外中耕培土复式作业机研究现状分析1.2.1 国外研究现状分析欧美等国家对中耕培土复式作业机的研究起步比较早，中耕培土机械技术已经相对成熟作业机种类繁多，以大机型、技术先进、作业性能稳定、多功能著称，大多采用液压控制系统，主要用于大型农场作业。美国 GRIMME（格立莫）公司研制的斯巴德尼克(SPUDNIK)中耕培土机，如图 1-1 所示该机器一次可以进行 4 行、6 行或 8 行等多行作业，机器在作业时，根据不同的土壤条件，可以选择不同的弹齿，用来打碎土壤和起垄；另外该中耕培土机在起垄时会在垄脊中间额外塑造凹槽，能够顺利通过秧苗而又不损伤秧苗。美国 GRIMME（格立莫）公司研制的 GH4 中耕培土机，如图 1-2 所示。该机器作业垄距可以达到 75 cm 至 90 cm（4 行），可以实现高强度的耕作，碎土率高，作业效果好，垄形饱满、坚固稳定；该中耕培土机还可以与播种机配合使用，使耕作和播种在一道工序完成[27]

作业质量、作业效率，降低生产成本，为烤烟在最佳作业期内完成中耕培土作业提供技术装备的保障。1.2 国内外中耕培土复式作业机研究现状分析1.2.1 国外研究现状分析欧美等国家对中耕培土复式作业机的研究起步比较早，中耕培土机械技术已经相对成熟作业机种类繁多，以大机型、技术先进、作业性能稳定、多功能著称，大多采用液压控制系统，主要用于大型农场作业。美国 GRIMME（格立莫）公司研制的斯巴德尼克(SPUDNIK)中耕培土机，如图 1-1 所示该机器一次可以进行 4 行、6 行或 8 行等多行作业，机器在作业时，根据不同的土壤条件，可以选择不同的弹齿，用来打碎土壤和起垄；另外该中耕培土机在起垄时会在垄脊中间额外塑造凹槽，能够顺利通过秧苗而又不损伤秧苗。美国 GRIMME（格立莫）公司研制的 GH4 中耕培土机，如图 1-2 所示。该机器作业垄距可以达到 75 cm 至 90 cm（4 行），可以实现高强度的耕作，碎土率高，作业效果好，垄形饱满、坚固稳定；该中耕培土机还可以与播种机配合使用，使耕作和播种在一道工序完成[27]

图 1-3 荷兰 STRUIK 中耕培土机Fig.1-3 Dutch STRUIK cultivating tiller图 1-4 意大利 OLIVER 动力中耕机Fig.1-4 Italy OLIVER power cultivator国外中耕培土机械发展趋势：（1）着力发展保护性耕作的技术与装备；（2）提高高新技术在中耕培土机械上的应用，逐步实现中耕培土作业的精确化、高效化和自动化；（3）提高中耕培土机械的产品质量与标准化、通用化水平，增强产品的市场竞争力；（4）提高中耕培土机械使用的安全性、舒适性和操作的简便性。欧美国家的中耕培土复式作业机由于地理位置、气候条件和农艺特点的缘故，大多适用于大规模的中耕培土作业，且国外研制的中耕培土机械价格昂贵，不符合我国的国情。1.2.2 国内研究现状分析我国对烤烟中耕培土复式作业机械的研究工作起步较晚，发展较慢。目前烤烟中耕培土作业的方法主要分为人工中耕培土作业和机械中耕培土作业。人工中耕培土作业是指烟农利用各种劳作工具将烟株周围的土壤疏松，将杂草去除，然后将疏松的土壤输送到烟株根部，如图 1-5 所示，此种耕作方式作业效率低，劳动强度大。机械中耕培土作业是指用机械代替人力进行中耕培土作业，如图 1-6 所示，与人工中耕培土作业相比，机械中耕培土作业具有作业效率高、作业效果好、工作强度相对小、成本低的优点。
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本文编号：2847443