一年两熟地区麦茬地玉米免耕播种播深控制机构的研究

发布时间：2021-06-24 15:36

黄淮海地区一年两熟种植模式下,玉米播种通常为麦茬地免耕贴茬直播。小麦残茬和秸秆的存在导致播种条件变差,精量播种的重要指标之一——播深稳定性难以保证。现有的玉米免耕播种机多缺乏播深控制机构,主要依靠拖拉机手进行播深的调节；部分免耕播种机采用后仿形机构进行播深控制,导致仿形滞后,播深不均匀；现有的同位仿形播种机由于其结构和尺寸的原因,不适用于黄淮海地区免耕播种。基于以上现状,结合播深控制理论,本文提出了单侧同位仿形的播种深度控制方法,研发了单侧同位仿形轮与V型镇压轮相结合的单侧同位仿形播深控制机构,并进行了田间试验。本文的主要研究成果如下：(1)研究了不同播种深度和种子朝向与出苗时间的关系,明确了播深控制研究的意义,得到满足出苗一致性要求的播深范围,播种深度差距3cm以上时,其出苗时间差异达2天；分别研究了限深轮压力和镇压轮压力对播种深度和幼苗前期生长的影响,得出200N的镇压力条件下,播种效果最优,限深轮压力大于750N时,即可满足免耕播种对播深稳定性的要求。(2)在分析不同播种机仿形方式,并参考现有免耕播种机播深控制机构的基础上,运用播深稳定性理论和播种单体动力学分析,结合尖角式施肥开沟器和双圆盘式播种开沟器的开沟形状和相对位置,提出单侧同位仿形的播深控制方法,研制出单侧同位仿形播深控制机构,通过使限深轮行走于施肥开沟器所开肥沟的形式,有效避免限深轮被秸秆架起而无法达到预设播深的问题,实现精确稳定播深。(3)分析不同开沟深度下土壤颗粒的运动情况和开沟截面,并与实际田间作业效果进行比较,进行模型的验证和修正；应用ADAMS运动分析软件,分析不同的四连杆长度和播种单体下压力对于播种深度稳定性的影响,得到四连杆长度为350-400mm,限深轮直径为380mm,下压力需大于600N。(4)在完成样机的试制加工基础上,进行了不同仿形限深方式在不同的秸秆量覆盖条件下的株距一致性、播深稳定性及出苗整齐度的对比试验。在0.64kg/m2和0.78kg/m2的秸秆覆盖量条件下,分别将单侧同位仿形播深控制单体、双侧同位仿形播深控制单体以及后仿形播深控制单体安装于气压式免耕播种机进行对比试验,结果表明,单侧同位仿形播深控制机构的播种深度合格指数达95.45%,播种深度变异系数达13.91%,出苗时间合格指数达87.87%,且株距合格指数为91.90%,均优于另外两种播深控制单体。且其结构简单,工作可靠,具有良好的麦茬地通过性,能够适用于一年两熟地区麦茬地玉米免耕贴茬播种技术需求。
【学位授予单位】：中国农业大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：S223.2

文章目录

摘要

Abstract

第一章绪论

1.1 我国玉米生产及精量播种、免耕播种的发展

1.2 播种深度重要性及实现方式

1.3 国内外精量播种机及仿形机构发展现状

1.4 黄淮海地区免耕播种现状及对精确播深的需求

1.5 研究内容与方法

1.6 本章小结

第二章免耕播种机播深稳定性和出苗整齐度的前期研究

2.1 黄淮海地区现有玉米免耕播种机播深分布

2.2 出苗整齐度与播种深度之间的关系

2.3 播种单体限深轮压力和镇压轮压力的分布

2.4 土壤原始坚实度和播种后坚实度研究

2.5 不同镇压轮压力对于播种效果和苗期生长的影响

2.6 限深轮压力及速度条件对播种效果的影响

2.7 本章小结

第三章单侧同位仿形播深控制理论分析和方案确定

3.1 土壤与播种单体的数学模型建立

3.2 播种深度控制的研究

3.3 单侧同位仿形播深控制单体的总体方案

3.4 单侧同位仿形播深控制机构理论研究和参数分析

3.5 压种、覆土和镇压机构研究

3.6 本章小结

第四章单侧同位仿形播深控制机构关键部件设计

4.1 施肥和播种深度调节机构

4.2 开沟部件的设计

4.3 同位限深轮和双圆盘开沟器贴合度分析

4.4 平行四连杆机构及拉力弹簧的设计

4.5 单侧同位仿形播深控制单体运动仿真

4.6 单侧同位仿形播深控制单体稳定性研究

4.7 本章小结

第五章单侧同位仿形播深控制机构田间试验

5.1 试验设备和试验条件

5.2 第一代样机田间试验结果及分析

5.3 第二代单体作业效果情况

5.4 不同仿形方式在不同秸秆覆盖量下的播种质量对比试验

5.5 本章小结

第六章结论与建议

6.1 主要研究结论

6.2 主要创新点

6.3 存在问题及建议

参考文献

致谢

作者简历

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