RGO-6型水稻插秧机秸秆纤维地膜敷设装置设计

发布时间：2020-04-09 15:33

【摘要】：水稻是世界最主要的三大粮食作物之一,全世界一半以上的人口以水稻为主食。水稻也是我国最主要的栽培作物之一,有60%以上的人以大米为主食,2013年中国水稻种植面积达到3048万公顷。植物秸秆是非常重要的可再生资源,可以提取其中纤维制成地膜,不但可以起到普通地膜的节水、抑草作用,在水稻生长期结束后还会自动降解不残留,是生产绿色有机水稻的重要途径。但目前秸秆的处理多以焚烧为主,大量焚烧不但造成浪费,还会产生环境污染。因此研制水稻插秧机秸秆纤维地膜敷设装置将纤维地膜覆盖利用,对水稻产业乃至人类的发展意义非凡。本研究在“十二五”国家科技支撑计划项目“秸秆基农用膜成型工艺与设备研究”课题的资助下,结合水稻种植和插秧机结构的特点,采用理论分析、仿真分析、试验研究、虚拟试验及有限元分析等方法,研制了一种地膜敷设装置。完成的主要研究工作如下： (1)选取韩国国际京田RGO-6乘坐式水稻插秧机作为配套机具,地膜敷设装置布置在插秧机动力行走部分和插秧工作部分之间。分析了秸秆纤维地膜对经济、社会、环境及其对水稻生长等方面的影响：秸秆纤维地膜可在水稻整个生长期节水50%左右,抑草90%左右,使水稻生长周期提前5-10天,增产10%-20%,生产的稻米硬度降低,粘性增加,可生产绿色有机米,并减少秸秆燃烧、塑料地膜残留和化学污染等危害。具有很高的经济价值。 (2)按照国家标准对水稻秸秆纤维地膜的相关物理力学特性进行了试验研究,测得定量为89.9g/m2、厚度为0.228mm、纵向干抗张强度为2.33kN/m、横向干抗张强度为1.58kN/m、纵向湿抗张强度为0.74kN/m、横向湿抗张强度为0.53kN/m、纵向干伸长率为1.30%、横向干伸长率为1.46%、纵向湿伸长率为3.34%、横向湿伸长率为4.47%、干耐破度为105kPa、湿耐破度为58.6kPa。分析得到水稻秸秆纤维地膜的纵向抗张强度高于横向抗张强度近50%,相应伸长率有所减小。而干抗张强度明显高于湿抗张强度,相当于湿抗张强度的3倍,干耐破度比湿耐破度高出近1倍,浸水后平均耐破度保留率为55.8%,而且正面的耐破程度较反面耐破程度高出10%左右。 (3)基于农机和农艺技术要求,设计了一种水稻秸秆纤维地膜敷设装置,保证装置能完成同时覆膜插秧的工作。并利用SolidWorks软件对整体结构进行虚拟样机建模,装置由挂膜架、主机架、展膜辊、压膜辊、压边轮、扶土板、挡泥板组成。 (4)基于对插秧机结构的分析测量,设计了装置的关键部件。对设计的挂膜架应用ANSYS Workbench软件进行了有限元工程静力学分析和模态分析,分析结果表明,挂膜架承受最大应力为49.88MPa,小于所用材料的最大许用应力196MPa,满足强度要求。各激振源的振动频率与挂膜架的固有频率不发生重合,挂膜架不会产生共振现象,设计的挂膜架能满足实际作业对刚度和强度的要求。挂膜辊材料选用较轻抗压的PVC-U管取代钢铁材料。设计了双排分段式压膜辊,能在压膜的同时取代船板限制插秧深度。同时,分析表明遇到凸起时,压膜辊的压膜效果不但不受到影响,还会对其起到了二次镇压的效果。还分析了压边轮三种可能的工作状态,表明轮子歪斜与否对压膜效果有较大影响。设计了带限深辊的压边轮,能控制轮盘进入泥土的高度,保证压实膜边。 (5)试制了一台水稻插秧机秸秆纤维地膜敷设装置,基本能够完成覆膜插秧同步完成的技术要求,但是地膜开口效果较差。 (6)设计了一种前插式分插机构开口装置。利用ADAMS建立前插式分插机构运动学模型,采用轨迹跟踪及逐次逼近法优化开口刀的最优位置参数,依此建立双臂同步开口机构仿真模型,并对开口插秧过程进行了仿真模拟,仿真结果表明机构满足设计要求。以此,对装置进行了结构设计,并利用solidworks建立了装置的三维模型。
【图文】：

敷设机,旱直播,纸膜,人力

分会逐渐形成局部悬空，加上光照作用，膜的“局部悬空”部分会首先干燥，并形成较大的局部张力而破裂，影响其抑草和节水等作用的充分发挥铺设装置如图1-1所示。2

示意图,铺膜机,定轴,膜料

器前进终止的时候，膜料棍会由于惯性力的作用，不能立即停止，造成乱膜和多放膜的现象。而且对塑料膜棍的质i耍求较高，膜棍装卸也不方便，如图1-3所示。L ^ J. 广~X ± A Z-1.机架2.膜料棍3.展膜q!4.压膜轮5.膜 1.膜轮扭屰2.压膜轮3.展压膜轮4.膜棍料限位架5.膜料q!6.膜架7.膜料图1-3定轴被动铺膜机构示意图图1-4半定心被动铺膜机构示意图Fig. 1-3 Diagram of passive film mulching Fig. 1-4 Diagram of film mulching device ofdevice of fixed axle half fixed axle(2)半定心被动铺膜机构该机构的j:作原理为：机构被拖拽前进，展压膜棍3滚动前进，并由摩擦力带动其支撑的膜料壀5同时转动。同时膜料棍依靠展压膜棍两端上胶圈的摩擦力作用转动放膜，经压膜轮2被送入压膜轮下的地表上。机构的膜料棍轴水平方向无位移，垂直方向可上下浮动，随工作中膜料的减少而下降，始终保证膜料棍5与展压膜轮3接触。考察实际作业可知：膜料棍的转动需要克服摩擦力，摩擦力的克服需耍膜料的拉力来平衡，，这使得塑料膜会因这种拉力产生约10%的拉伸，这对丁?田间作物铺膜来说是允许的
【学位授予单位】：东北农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：S223.91;S223.5

【参考文献】