秸秆反应堆作业一体机的设计与研究

发布时间：2020-05-08 05:30

【摘要】：秸秆生物反应堆是以蔬菜产品达到产量高、品质优和无公害为目的的1项技术,它通过添加菌种及催化剂的方式使得秸秆腐化为蔬菜产品生长需要的CO_2、温度及有机养料等。但在具体实施过程中,存在劳动强度大,作业效率低等难题,严重阻碍了秸秆生物反应堆的推广。因此,市场上急需一种针对秸秆生物反应堆的成套设备,本文针对秸秆生物反应堆农艺要求,做了以下几个方面的研究:(1)结合农机、农艺的要求设计了一种秸秆反应堆作业一体机。该机主要包括开沟装置、放料装置、覆土装置、镇压成型装置,可一次性完成秸秆反应堆开沟、秸秆放料、菌种均匀抛洒、秸秆覆土、土壤镇压成型等多道工序。(2)确定了前松后翻的开沟模式,并对整机各装置进行了结构设计。针对作业对象为旋耕后作业土壤,上层土壤松散,下层为硬质土壤,整机采用松土铲破土,铧式开沟器开沟的牵引作业方式,整机的动力源为25kW的拖拉机,作业速度为0.2~1.5m/s;放料装置增加了秸秆防堵机构和菌种均匀洒落机构,菌种机构采用直流放料电机链轮驱动,结构简单同时克服了地轮驱动在松质土壤中行走难题;覆土装置结构设计简单,可调性强;镇压成型装置在满足秸秆掩埋成型尺寸的基础上增加了压簧及摩擦块,适应性强。(3)对松土铲及铧式开沟器进行EDEM/FEM耦合算法联合仿真。以减小开沟部分作业功耗、校核强度为目的,采用均匀设计方法改变铧式开沟器性能参数,首先对开沟部分进行EDEM仿真,最终得到最佳铧式曲面成型参数,最后通过EDEM应力数据导出、Hypermesh网格划分、ANSYS Workbench求解运算实现了三软件联合仿真,校核了最优参数下松土铲及开沟器强度。(4)对整机的关键装置进行开沟覆土性能试验。根据开沟覆土装置结构参数及原理,对影响开沟覆土装置作业效果的铲犁高度差、前进速度、覆土角度3个关键因素进行了单因素试验,并在单因素的基础上,通过Design-Expert 8.0.5b软件,构建了开沟覆土作业效果性能指标与铲犁高度差、前进速度、覆土角度的数学模型,分析了3因素对功耗、秸秆扰动量、覆土差率的影响规律,并通过试验对参数进行了优化,最终得到开沟覆土装置的最佳工作参数组合。
【学位授予单位】：河北农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：S22

【参考文献】

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本文编号：2654203