犁旋组合式稻茬全量还田油菜直播种床整理机设计与试验

发布时间：2020-06-16 23:28

【摘要】：针对长江中下游地区稻茬田土壤黏重板结、地表秸秆量大且禁止焚烧导致油菜直播时机具易堵塞缠绕的难题,设计了一种犁翻埋茬、旋耕碎土、侧边作畦开沟的油菜直播种床整理机。该机主要由犁翻部件、旋耕部件及开畦沟部件组成,可实现秸秆全量还田、碎土平整及开畦沟功能;基于土垡运动规律确定了扣垡犁导曲线、直元线角及犁体尾翼长度等关键犁体曲面参数和犁体数量及距离等布局结构参数。田间试验显示:当机组前进速度由3.3 km/h增加至4.2 km/h时,整机牵引阻力增加了23.7%,功耗增加了57.2%。在旋耕深度相同作业条件下,当机组前进速度分别为3.3、4.2 km/h时,由于增加了犁翻部件,整机总功耗相比于单个旋耕机独立作业分别增加12.3%、20.7%,但有效提高了机组的通过性和整地的作业质量。与单个旋耕机相比,在2种工况下,整机的平均碎土率为92.8%,提高了2.6%,耕后地表平整度平均为11 mm,提高了39.0%,秸秆平均埋覆率为92.9%,提高了22.2%。试验表明,设计的整理机各项性能参数均满足油菜种植农艺要求。
【图文】：

秆翻埋作业。旋耕部件对犁耕翻埋区域上层土壤进行疏松与碎土，旋耕部件前端小前犁将中间区域土壤向两侧挤压，使其进入两侧旋耕区域，避免机具作业时，中间区域壅土，同时扰动中间土壤，旋耕部件后拖板则对耕后地表进行平整。由于犁翻部件与旋耕部件作业设计存在一定深度差，使得被犁翻部件埋覆的秸秆不被旋耕部件作业扰动重新回到地表。安装于旋耕部件两侧的开畦沟部件收土整形，完成开畦沟作业。机具一次性作业，完成秸秆全量还田、细碎土壤、平整地表、开沟作畦等工序，完成油菜直播种床整备工作，整机耕作原理如图２所示。１．旋耕碎土区Ｗｏｒｋｉｎｇａｒｅａｂｙｒｏｔａｒｙｔｉｌｌａｇｅ；２．地表秸秆Ｓｔｒａｗｏｎｔｈｅｓｕｒｆａｃｅ；３．未耕区Ｕｎｃｕｌｔｉｖａｔｅｄａｒｅａ；４．被埋覆秸秆Ｂｕｒｉｅｄｓｔｒａｗ；５．犁耕翻埋区Ｐｌｏｕｇｈｗｏｒｋｉｎｇａｒｅａ．图２整机耕作原理图Ｆｉｇ．２Ｗｏｒｋｉｎｇｓｃｈｅｍａｔｉｃｏｆｔｈｅｍａｃｈｉｎｅ３）整机受力分析。犁旋组合式稻茬全量还田油菜直播种床整理机在作业过程中受机具重力、拖拉机牵引力与土壤作用力，主要受力部件为扣垡犁、限深轮、旋耕刀辊、后拖板和开畦沟部件等。由于各犁体所受土壤阻力状态相同，假设所有犁体所受合力作用在中间犁体上，以中间犁体为研究对象进行受力分析［２６］。由于犁翻部件为左右对称结构，当机组正常作业时，左边限深轮侧向力和扣垡犁侧向力与右边对称部分侧向力相同，机架左右两边所受侧向力相互抵消，避免拖拉机受力不均而走偏。当机组作匀速直线运动时，以机组前进方向为ｘ轴，犁柱方向为ｙ轴建立直角坐标系，各部件受力如图３所示。图３整机受力简图Ｆ

业过程中受机具重力、拖拉机牵引力与土壤作用力，主要受力部件为扣垡犁、限深轮、旋耕刀辊、后拖板和开畦沟部件等。由于各犁体所受土壤阻力状态相同，假设所有犁体所受合力作用在中间犁体上，以中间犁体为研究对象进行受力分析［２６］。由于犁翻部件为左右对称结构，当机组正常作业时，左边限深轮侧向力和扣垡犁侧向力与右边对称部分侧向力相同，机架左右两边所受侧向力相互抵消，避免拖拉机受力不均而走偏。当机组作匀速直线运动时，以机组前进方向为ｘ轴，犁柱方向为ｙ轴建立直角坐标系，各部件受力如图３所示。图３整机受力简图Ｆｉｇ．３Ｆｏｒｃｅｄｉａｇｒａｍｏｆｔｈｅｍａｃｈｉｎｅ结合图３建立拖拉机牵引力方程：０４１

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