反转灭茬机节能型刀具及前置切茬器选型设计研究

发布时间：2020-06-20 14:24

【摘要】：近几年间,收货后田块中大面积作物残留秸秆的燃烧造成了严重的环境污染,造成了大量的资源浪费。政府提倡秸秆还田,现阶段大部分的农民在秋收时一般直接采用旋耕机一次性下地,连同秸秆根茬一起翻耕,这样使得秸秆根茬不能充分的被旋耕刀切碎,在田块中不容易腐烂,对后续的耕种造成不便。也有的农民先利用灭茬机先进行灭茬,然后再进行旋耕播种。现在市面上的灭茬机按照刀轴转动方向分为正旋和反旋两种:即正旋灭茬机、反旋灭茬机。正旋灭茬机碎茬效果好,但是埋茬效果差,作物秸秆根茬掩埋率低,不能及时腐烂被土壤吸收。反转灭茬机埋茬效果较正旋灭茬机好,但能耗高,本研究设计的反转灭茬机可以有效地降低能耗。本文给出了一种新式的带有前置切茬分垡器和检测系统的反转节能灭茬机,此机器采用单侧边传动方式,有效的防止了中间传动会出现的漏耕情况,在灭茬机的灭茬刀轴前方设计安装一靠外力自转的切茬分垡装置,工作时先对收获后秸秆、根茬、土壤进行纵向切开进行切茬分垡处理,再进行反旋灭茬。切茬分垡装置首先切开根茬土壤,有效的降低了灭茬刀后续灭茬过程中的功耗。在灭茬的输入轴上增加一检测装置,在灭茬的同时检测灭茬机功耗、转速,以及扭矩大小。合理设计了灭茬刀,使得灭茬刀更容易入土,切茬能力增强,翻土覆盖能力增强。灭茬机后端增加一栏栅形镇压装置,使得灭后田块更加平整。本文对灭茬机的设计研究主要做了以下几点:(1)节能型反旋灭茬机机具设计。本文给出了节能型反转刀的设计方案,并对设计出的灭茬刀进行Anasys静力学分析、Abqus动力学仿真,最终分析得出灭茬刀各部分所受的应力、应变分布、危险截面区域,以及仿真分析出灭茬机刀轴总成的功耗情况和抛土情况。确定灭茬机整体设计方案,在灭茬机灭茬刀轴前方新增加一切茬分垡装置,在灭茬机灭茬刀轴后新增加一栏栅形镇压装置。对灭茬机传动比进行设计计算,对灭茬机所需动力进行匹配计算。合理设计了灭茬机灭茬机的传动方案采用侧边齿轮传动。(2)反旋灭茬机测试装置设计。本文为对后续试验结果进行采集分析,设置一测试装置,对灭茬机在不同工况下工作时,对其转速、扭矩、功耗数据进行采集。分析测得的实验数据,最终确立最为完善的设计方案。(3)反转灭茬机实验。实验前对土壤坚实度、留茬高度进行测试,田块符合实验要求。灭茬机在不同工况下进行实验,最终得出新型的反转灭茬刀的使用起到了节能作用,前置切茬器的安装同样降低了灭茬机工作所需的功耗,而且使得灭后根茬更加细碎。在灭茬刀轴总成后新增的镇压装置,使得灭后田块土壤更细细碎,灭后田块更加平整。实验后对埋茬率、土壤平整度、碎土质量进行测定,均符合国家标准达到了设计要求。本文研制出的反旋灭茬机,对灭茬刀进行结构优化设计,对灭茬机整体进行设计,新增一前置切茬装置和一后置镇压装置,使得灭茬机整体耗能降低,灭后土壤更加细碎,田块更加平整,埋茬率大大提高。
【学位授予单位】：安徽农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：S224
【图文】：

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图 1-1 法国库恩 RM 系列灭茬机田间作业Figure 1-1 the French Kuhn RM series stubble field1.3.2 国内发展现状正旋灭茬机还田技术起源于 20 世纪八十年代，到 90 年代，各地才大力推广秸秆根茬粉碎还田技术，秸秆根茬粉碎机具得到了大量的开发与应用[10]。我国现有灭茬机具主要分为：正旋灭茬机，正旋灭茬机即刀轴旋转方向与拖拉机行驶方向相同，也是国内现在用的最为普遍的一种灭茬机，改机器优点为对根茬切碎能力好，但是对切后根茬的覆盖能力不强。该机按照其主要作用主要分为三大部分：传动装置、工作装置、辅助装置[11]。工作过程为拖拉机的动力输出轴经一对锥齿轮减速、换向，把动力传递给圆齿轮然后动力传给刀棍从而带动刀片旋转工作，其耕深不宜太深一般为 50-100mm，相对于旋耕机耕深较浅。正旋灭茬机实物图如图 1-2 所示。正旋灭茬机田间作业效果图如图 1-3 所示。

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图 1-1 法国库恩 RM 系列灭茬机田间作业Figure 1-1 the French Kuhn RM series stubble field状还田技术起源于 20 世纪八十年代，到 90 年代，田技术，秸秆根茬粉碎机具得到了大量的开发与分为：，正旋灭茬机即刀轴旋转方向与拖拉机行驶方向遍的一种灭茬机，改机器优点为对根茬切碎能力不强。该机按照其主要作用主要分为三大部分：[11]。工作过程为拖拉机的动力输出轴经一对锥齿齿轮然后动力传给刀棍从而带动刀片旋转工作，m，相对于旋耕机耕深较浅。正旋灭茬机实物图作业效果图如图 1-3 所示。

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