麦秸覆盖地玉米免耕播种机秸秆壅堵机理与防堵技术研究
发布时间：2023-04-22 11:08
玉米免耕播种技术具有省工、省时、节本增效的优点。黄淮海地区小麦-玉米一年两熟轮作体系中夏玉米播种茬口衔接期“抢收抢种”使得小麦秸秆粉碎覆盖还田占主导方式,导致地表大量的秸秆覆盖使免耕播种机作业时出现开沟壅堵、架种、晾种、缺苗断垄、作业效率低等问题,同时,土秸复合体的耕层土壤坚实度高,未经旋耕、耙等工序的田块地表平整效果差,无法保证施肥、播种的深度一致性,导致后期夏玉米苗质弱、整齐度、均匀度差等问题。目前,生产上已采用的驱动式带状粉碎会旋耕防堵装置存在功耗大、土壤扰动量大、结构复杂等特点。因此,本研究从种带秸秆清理、耕层土壤平整、作业降耗增效出发,设计基于仿生立式螺旋锯齿刀的主动式秸秆移位防堵装置。主要研究成果如下:(1)通过分析秸秆覆盖还田分布特征、砂姜黑土物理特性,利用直接测量法对秸秆-秸秆、秸秆-土壤及秸秆-耕作部件的离散元模拟所需的接触参数(弹性/剪切模量、碰撞恢复系数、静/动摩擦系数)进行测量。应用离散元EDEM软件,构建秸秆覆盖土壤离散元模型。利用仿真和高清摄像技术,分析开沟器铲柄作用过程中秸秆扰动特性、挤压特性及运动特性。研究结果表明:秸秆层和土壤层沿机具运动方向产生速度梯...
【文章页数】：132 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
致谢
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 研究背景与意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 国外免耕播种机及防堵技术研究现状
1.2.2 国内免耕播种机及防堵技术研究现状
1.3 研究目的和内容
1.3.1 研究目的
1.3.2 研究内容
1.3.3 拟解决的关键问题
1.3.4 研究的方法与技术路线
1.4 本章小结
第二章 麦秸覆盖地玉米免耕播种机壅堵机理分析
2.1 研究目的
2.2 黄淮海平原麦玉两熟区小麦秸秆还田特点
2.3 麦秸离散元模型接触参数确定
2.3.1 离散元麦秸接触模型
2.3.2 秸秆-土壤-耕作部件的接触参数测定
2.4 基于接触模型与参数的秸秆覆盖土壤模型构建
2.5 耕作部件作业壅堵过程仿真及试验验证
2.5.1 秸秆-土壤-耕作部件的离散元模型的建立
2.5.2 秸秆壅堵机理分析
2.6 本章小结
第三章 系统总体结构及仿生秸秆移位防堵装置设计
3.1 研究目的
3.2 玉米免耕播种机总体设计方案
3.2.1 秸秆移位防堵装置布置与传动部件设计
3.2.2 限深轮设计
3.2.3 仿形机构与覆秸镇压机构设计
3.3 圆柱环量绕流理论的立轴式防堵方案
3.3.1 圆柱环量绕流
3.3.2 防堵驱动轴系的选择
3.4 秸秆移位防堵机构工作原理与参数分析
3.4.1 仿生立式螺旋锯齿刀设计
3.4.2 仿生立式螺旋锯齿刀运动轨迹分析
3.4.3 刀轴转速、回转半径、刀盘幅宽参数分析
3.5 秸秆-土壤-防堵机构相互作用仿真试验
3.5.1 秸秆-土壤-防堵装置系统仿真模型构建
3.5.2 秸秆和土壤的运动分析
3.5.3 运动速比对秸秆清洁率、地表平整度的影响
3.6 秸秆-土壤-防堵机构作用规律的室内土槽试验
3.6.1 试验平台搭建
3.6.2 试验材料与方法
3.6.3 刀轴运动速比对秸秆和土壤运动分析
3.7 田间验证试验
3.7.1 试验条件
3.7.2 结果与分析
3.8 本章小结
第四章 种带立式浅旋作业地表平整效果分析
4.1 研究目的
4.2 立式浅旋抛仍垡片过程分析
4.2.1 浅旋过程的单元垡片
4.2.2 主要参数与工况的选择
4.3 耕作土壤地貌特征参数测量系统设计
4.3.1 耕作土壤沟形测量原理
4.3.2 耕作土壤沟形测控系统设计
4.3.3 验证试验
4.4 不同运动速比对种带地表平整度的影响
4.4.1 材料与方法
4.4.2 结果与分析
4.5 本章小结
第五章 秸秆移位防堵装置关键参数优化与田间试验
5.1 研究目的
5.2 试验因素与指标分析
5.2.1 防堵装置力学分析
5.2.2 位置参数分析
5.3 材料与方法
5.3.1 试验条件
5.3.2 试验因素与水平
5.4 试验结果与分析
5.4.1 回归模型的建立及检验
5.4.2 响应曲面分析
5.4.3 参数优化
5.4.4 试验验证
5.5 不同免耕方式对夏玉米生长特性及产量的影响
5.5.1 材料与方法
5.6 结果与分析
5.6.1 防堵性能对比分析
5.6.2 种带平整度效果与苗期整齐度影响的初步分析
5.6.3 不同免耕方式对夏玉米产量初步分析
5.6.4 结果与讨论
5.7 本章小结
第六章 结论与展望
6.1 主要研究结论
6.2 研究的创新点
6.3 后续工作展望
参考文献
作者简介
本文编号：3797517
【文章页数】：132 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
致谢
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 研究背景与意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 国外免耕播种机及防堵技术研究现状
1.2.2 国内免耕播种机及防堵技术研究现状
1.3 研究目的和内容
1.3.1 研究目的
1.3.2 研究内容
1.3.3 拟解决的关键问题
1.3.4 研究的方法与技术路线
1.4 本章小结
第二章 麦秸覆盖地玉米免耕播种机壅堵机理分析
2.1 研究目的
2.2 黄淮海平原麦玉两熟区小麦秸秆还田特点
2.3 麦秸离散元模型接触参数确定
2.3.1 离散元麦秸接触模型
2.3.2 秸秆-土壤-耕作部件的接触参数测定
2.4 基于接触模型与参数的秸秆覆盖土壤模型构建
2.5 耕作部件作业壅堵过程仿真及试验验证
2.5.1 秸秆-土壤-耕作部件的离散元模型的建立
2.5.2 秸秆壅堵机理分析
2.6 本章小结
第三章 系统总体结构及仿生秸秆移位防堵装置设计
3.1 研究目的
3.2 玉米免耕播种机总体设计方案
3.2.1 秸秆移位防堵装置布置与传动部件设计
3.2.2 限深轮设计
3.2.3 仿形机构与覆秸镇压机构设计
3.3 圆柱环量绕流理论的立轴式防堵方案
3.3.1 圆柱环量绕流
3.3.2 防堵驱动轴系的选择
3.4 秸秆移位防堵机构工作原理与参数分析
3.4.1 仿生立式螺旋锯齿刀设计
3.4.2 仿生立式螺旋锯齿刀运动轨迹分析
3.4.3 刀轴转速、回转半径、刀盘幅宽参数分析
3.5 秸秆-土壤-防堵机构相互作用仿真试验
3.5.1 秸秆-土壤-防堵装置系统仿真模型构建
3.5.2 秸秆和土壤的运动分析
3.5.3 运动速比对秸秆清洁率、地表平整度的影响
3.6 秸秆-土壤-防堵机构作用规律的室内土槽试验
3.6.1 试验平台搭建
3.6.2 试验材料与方法
3.6.3 刀轴运动速比对秸秆和土壤运动分析
3.7 田间验证试验
3.7.1 试验条件
3.7.2 结果与分析
3.8 本章小结
第四章 种带立式浅旋作业地表平整效果分析
4.1 研究目的
4.2 立式浅旋抛仍垡片过程分析
4.2.1 浅旋过程的单元垡片
4.2.2 主要参数与工况的选择
4.3 耕作土壤地貌特征参数测量系统设计
4.3.1 耕作土壤沟形测量原理
4.3.2 耕作土壤沟形测控系统设计
4.3.3 验证试验
4.4 不同运动速比对种带地表平整度的影响
4.4.1 材料与方法
4.4.2 结果与分析
4.5 本章小结
第五章 秸秆移位防堵装置关键参数优化与田间试验
5.1 研究目的
5.2 试验因素与指标分析
5.2.1 防堵装置力学分析
5.2.2 位置参数分析
5.3 材料与方法
5.3.1 试验条件
5.3.2 试验因素与水平
5.4 试验结果与分析
5.4.1 回归模型的建立及检验
5.4.2 响应曲面分析
5.4.3 参数优化
5.4.4 试验验证
5.5 不同免耕方式对夏玉米生长特性及产量的影响
5.5.1 材料与方法
5.6 结果与分析
5.6.1 防堵性能对比分析
5.6.2 种带平整度效果与苗期整齐度影响的初步分析
5.6.3 不同免耕方式对夏玉米产量初步分析
5.6.4 结果与讨论
5.7 本章小结
第六章 结论与展望
6.1 主要研究结论
6.2 研究的创新点
6.3 后续工作展望
参考文献
作者简介
本文编号：3797517
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