玉米免耕播种机种行秸秆清理与碎土装置的设计

发布时间：2020-07-30 06:03

【摘要】：河北省等一年两熟地区广泛采用小麦玉米的种植模式,即在刚收获小麦的田间实施免耕播种玉米。小麦收获后的玉米播种带有大量小麦秸秆残茬覆盖和粉碎不均匀的根茬存在,这会导致免耕播种机作业部件堵塞和引发二点委夜蛾等病虫害;而传统玉米免耕播种机会在作业时产生大土块影响播种质量。因此,针对小麦秸秆残茬、根茬和大土块造成的不良后果,本文以玉米免耕播种机种行秸秆清理与碎土装置为研究目标做了以下几个方面的研究:(1)设计了玉米免耕播种机种行秸秆清理与碎土装置,确定了刀具的结构及运动参数。通过对刀具切削小麦秸秆的受力分析,确定刀具的回转半径;由刀具切削根茬的分析,确定刀具的刀片数量;为了刀具具有良好的滑切性能,设计了偏心圆弧的刀具侧切刃刃口曲线;基于刀具的刃口曲线与螺旋升角设计了一体式、单向分离式和双向分离式三种刀具;通过对刀具端点运动轨迹分析,确定刀轴正转、刀轴转速与切土节距;并对刀具进行切土阻力与功耗的理论分析;根据秸秆抛掷的受力与运动分析,确定了秸秆抛掷条件与抛掷位移量。(2)设计了玉米免耕播种机种行秸秆清理与碎土装置的侧板与机具的传动系统。对侧板进行有限元模态分析,分析其产生共振的可能性;根据作业转速的要求,确定齿轮箱、链传动及传动轴等传动系统的参数,保证机具正常作业。(3)通过离散元仿真软件建立秸秆土壤刀具模型模拟作业过程。根据颗粒间相互作用设定模型参数,并进行仿真试验。基于三种型式的刀具在不同刀轴转速情况下,分析秸秆抛掷侧向位移的仿真结果与模拟的作业效果。(4)以机具的理论设计与仿真试验为基础依据,对机具进行加工、制作与装配,并进行田间试验。基于三种型式的刀具在不同刀轴转速情况下,测定土壤扰动量、秸秆清秸率和秸秆侧向位移,将田间试验结果与仿真试验结果进行对比分析,结果表明所设计的玉米免耕播种机种行秸秆清理与碎土装置满足相关技术要求。
【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】：S223.2
【图文】：

形态,幼虫,啃食,叶期

1.1 研究背景近年来从推广玉米免耕播种和保护性耕作技术后，2005 年首次发现一种名为二点委夜蛾的害虫为害玉米作物。该虫于 2011 年在我国河北省等小麦-玉米的连作区爆发成灾[1-3]，尤其六、七月份是发生虫害最严重的时期，为害面积达到3318 万亩，占夏玉米播种总面积的 20%。经田间调查发现，受害严重的地块单株虫量达 20 头，受害株率也达到 90%，导致作物减产 28%，给农户造成严重的经济损失。目前二点委夜蛾已经成为影响玉米单产最严重的病虫害之一[4-5]。玉米在出苗后到拔节前的时间段内极易遭到二点委夜蛾的残害，它的幼虫藏匿在玉米幼苗旁边覆盖的小麦秸秆中或在深度 20～50mm 的表层土壤中[6]，当玉米幼苗生长到 3～5 叶期时，幼虫会啃食幼苗嫩根茎处，蛀出 3～4mm 类似椭圆形的孔洞，造成幼苗营养输送中断，使心叶枯萎，造成缺苗断垄；当幼苗生长到6～8 叶期时，幼虫则会啃食玉米主根和气生根，造成死苗倒伏，严重影响玉米产量，如图 1-1 所示。并且农户不了解二点委夜蛾防治方法，会对其造成严重的经济损失。

悬挂式,圆盘刀,地块

玉米免耕播种机种行秸秆清理与碎土装置的设计置上滚动的圆盘切刀靠机具的重力或者在靠液压系开土壤表面，当作业的地块土壤表面松软时，圆盘刀地块土壤表面坚硬时，其则会切断秸秆，使得免耕播盘刀的直径越大切削根茬会越容易，但是同时也需圆盘刀会使机具在有大量覆盖秸秆残茬的地块顺畅lants 公司生产的针对中、小地块的 3P605NT 型悬挂。该机前段设置大波纹盘破茬、碎土，并且开出盘所需压力为 203kg，后段采用双圆盘开沟器进行有 1034kg 的整备质量，1.83m 的作业幅宽，能进行田间作业时整机重心处于前段的大波纹盘上，具备

清理装置,机具,秸秆,圆盘刀

图 1-2 3P605NT 型悬挂式免耕播种机Fig. 1-2 3P605NT hanging type tillage planterldan 公司生产的 SPD5000 型采用圆盘刀式秸秆清理装置的所示。与该机具备相同秸秆清理装置的还有 SPD4000 型和，三种机具均为牵引式，与之配套的拖拉机动力分别为 8备质量分别为 4223、3812 和 3401kg。

【参考文献】