滚筒穴播式免耕播种机关键技术与部件研究

发布时间：2020-07-15 17:55

【摘要】：随着保护性耕作的广泛应用,免耕播种机的种类也随之增加。目前具有的免耕播种机主要有两种工作方式,一种是将地里的秸秆残茬进行“剪切”,即利用圆盘切刀切断地表的秸秆残茬和杂草,从而进行入土开沟。另一种是将地里的秸秆残茬进行“移除”,即利用清秸覆秸装置将播种带内的根茬切断、清除,连同秸秆等一起抛掷机具前进方向的左侧,清理出干净的播种带后,进行开沟和播种作业。以上这两种工作方式存在对秸秆扰动大、工作能耗高、污染环境等缺点。针对这一情况,结合国家公益性行业(农业)科研专项(201303011),遵循理论分析与软件虚拟技术相接合的原则,研究从确定合理的滚筒式免耕播种成穴机构外观设计入手,通过理论分析确定主要结构参数。并对成穴机构进行运动学分析,运用Matlab软件分析鸭嘴式滚轮机构角速度ω、夹角、鸭嘴助力角α对滚筒角速度ω1的影响,分析得出当鸭嘴助力角α=28°时,滚筒角速度ω1变化平缓。根据求得的鸭嘴助力角α=28°,计算得出滚筒上设置的矩形长孔的角间距18°,长孔个数为20个。利用以上得出的数据,运用CATIA对成穴机构进行运动仿真,得出当机具行进速度为1 m/s即鸭嘴式滚轮机构角速度为1.67πrad/s时,机具工作平稳。最后绘制工程图纸,进行样机加工,通过试验再次验证成穴机构的工作性能和设计方案的可行性。课题主要工作如下:(1)成穴机构的方案选择:通过研究对比三种免耕播种成穴机构方案,最终确定一种新型滚筒式免耕播种成穴机构,主要是以成穴入土播种的工作方式穿透秸秆完成播种过程,该方案不仅对秸秆残茬扰动较小,并且能耗较低。(2)关键部件设计:通过理论分析与几何图形求解对鸭嘴式滚轮机构、滚筒等关键部件进行设计,确定了主要结构参数:穴播器半径为200 mm、鸭嘴为12个、鸭嘴长度为70 mm、鸭嘴助力角α=28°;滚筒半径为400 mm、圆周径向均匀分布20个70×40mm矩形孔等。(3)成穴机构运动机理分析:对成穴机构进行运动学分析,得到滚筒角速度ω1与鸭嘴与滚筒接触位置和竖直方向夹角?的方程。运用Matlab软件对滚筒角速度ω1与鸭嘴式滚轮机构角速度ω、夹角、鸭嘴助力角α之间的关系。(4)仿真分析:运用CATIA运动仿真对成穴机构进行运动仿真分析,求得鸭嘴在拨动滚筒转动的过程中,鸭嘴拨动滚筒转动的规律和滚筒角速度的变化规律。(5)样机试制与试验:应用CATIA工程制图工作台,进行样机工程图纸的绘制。加工装配试验样机,从而进行田间作业,验证样机的通过性和成穴效果。研究结果表明通过使用拖拉机牵引滚筒式免耕播种成穴机构试验装置,在保护性耕作地中进行免耕播种试验成穴效果良好。滚筒式免耕播种成穴机构试验装置这一创新型研究成果能够在具有秸秆残茬的田间工作,本研究为免耕播种机的进一步研究提供技术支撑。
【学位授予单位】：东北农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：S223.2

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本文编号：2756824