油菜毯状苗切块插栽机理研究与参数优化

发布时间：2020-06-19 00:58

【摘要】：油菜移栽机械化技术落后、机具性能差是制约我国油菜生产的关键因素。本文针对现有油菜毯状苗移栽机样机存在的苗块易破碎、入土效果差等问题进行了以下研究及改进工作:在水稻收获前一天至收获后两天的时间段内测量了0-100mm深度范围内土壤的含水率及0-160mm深度范围内的土壤贯入阻力。在不同的土壤含水率条件下旋耕碎土,并通过筛分法测量土壤细碎度,通过堆积法测量土壤流动性。方差分析和回归分析表明,稻收割前后一段时间内,稻田表层土壤的含水率在不降雨的情况下维持在26%左右,而降水后提升较明显,可达30%左右。贯入阻力与贯入深度之间存在二次回归关系,平均贯入阻力与含水率之间存在线性回归关系。同一块田中土壤含水率和贯入阻力分布并不均匀,而是随着空间位置的变化有明显的波动,且两者存在关联性。土壤含水率对耕后土壤细碎度有影响。土壤含水率高时旋耕,会使大直径土块所占比例由11%增加至35%,小直径土块所占比例有60%减少至27%;而流动性受含水率影响不明显。用TJ型土壤直剪仪进行了油菜毯状苗片直剪试验。用Instron3343材料性能试验机进行了油菜毯状苗片单轴拉伸、单轴压缩、剪切、模拟切块实验。实验结果表明毯状苗片试样的内摩擦系数f=0.37,黏聚应力c=0.08MPa。平均拉伸弹性模量为0.07MPa,屈服时的平均拉伸应变为0.14,平均抗拉强度为5.4kPa;平均压缩弹性模量为3.15MPa,受压时表现为塑性,无可测得的抗压强度。试样的弹性模量与基质含量,断裂时拉伸应变与基质含量有二次回归关系。切块过程中切块阻力最大约15N。育苗材料中土壤占比减小使毯状苗片受拉时的塑性变强,更不易破碎。通过正交试验研究了秧针宽度、分插机构旋转速度、纵向取苗间隙及移箱回数四个参数与伤秧率、切块合格率及苗块质量变异系数三个切块效果指标间的关系。得出了试验因素的最优水平组合为秧针宽度13.4mm,分插机构旋转速度170rpm,纵向取苗间隙2mm,移箱回数12次。设计了样机主动开沟装置配套的液压驱动系统并进行了改进。初步方案采用7.8ml/r齿轮泵带动160ml/r摆线马达,节流调速,刀盘转速约100rpm,额定压力10MPa,额定流量17.4L/min,额定功率约2.6kW。田间实验表明该系统实现了驱动刀盘开沟的功能,但存在过载现象。分析了节流调速回路的机械特性、硬度、调速性能、变工况性能及效率。调速工况下液压驱动系统的扭矩-转速特性公式为,系统在输出扭矩为最大输出扭矩2/3时有最大输出功率。最大功率及最高效率与节流阀口开度成正比,且最高效率不超过67%。针对存在的问题重新设计了容积调速回路,选择了相应的液压元件,组建了液压系统。根据以上研究工作,得出了适宜作业的土壤条件及改善油菜毯状苗片破碎现象的方法,并完成了样机的改进。实验表明改进后的样机在合适的条件下作业效果较改进前有明显提升。
【学位授予单位】：中国农业科学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：S223.9

【参考文献】