水田高茬秸稈還田耕整機(jī)的研制.pdf

1、水稻是我國(guó)主要糧食作物之一，主要種植于東北、華南和長(zhǎng)江流域地區(qū)。作為水稻主要產(chǎn)地的長(zhǎng)江流域有油-稻、麥-稻、肥-稻、雙季稻、三季稻等多種種植制度，前茬作物收獲以后緊接著種植水稻，農(nóng)時(shí)緊迫，然而前茬作物殘留的高茬秸稈對(duì)水田耕整帶來(lái)了很大困難。研究一種高效的水田秸稈還田耕整機(jī)，以解決水田耕整中秸稈還田問(wèn)題，是現(xiàn)階段水稻機(jī)械化種植和可持續(xù)生產(chǎn)研究的重點(diǎn)問(wèn)題之一。
　　 本文以實(shí)現(xiàn)水田的高效秸稈還田與耕整為目標(biāo)，研制了一種雙輥式螺旋旋耕

2、埋稈的水田耕整機(jī)械，開展了總體技術(shù)研究及關(guān)鍵部件的設(shè)計(jì)與分析，運(yùn)用CAE軟件進(jìn)行了運(yùn)動(dòng)學(xué)與動(dòng)力學(xué)仿真分析，主要研究?jī)?nèi)容如下：
　　 (1)在比較分析國(guó)內(nèi)外秸稈還田與水田耕整機(jī)械研究現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，研制了一種適應(yīng)高秸稈殘茬直接翻埋還田的雙輥式水田螺旋旋耕埋稈耕整機(jī)，分析了該機(jī)具的工作原理和工作過(guò)程，提出了總體性能指標(biāo)參數(shù)和基本結(jié)構(gòu)參數(shù)，進(jìn)行了該機(jī)具的動(dòng)力匹配選型分析。
　　 (2)對(duì)成熟期的水稻莖稈進(jìn)行了彎曲和軸向壓縮試驗(yàn)，

3、分析了水稻莖稈不同生長(zhǎng)部位的力學(xué)性能差異。試驗(yàn)結(jié)果表明：水稻莖稈由上到下直徑依次增大，機(jī)械性能依次增大，莖稈上部和莖稈下部的最大彎曲破壞力分別為6.07N、9.64N，莖稈上部和莖稈下部的最大壓縮破壞力分別為46.96N、69.35N；同一生長(zhǎng)部位的莖稈，受壓縮破壞所需的力遠(yuǎn)大于彎曲破壞所需要的力。
　　 (3)對(duì)本機(jī)具的動(dòng)力傳遞系統(tǒng)、工作刀輥及其螺旋橫刀、壓稈裝置、防纏草裝置和擋土平地裝置等關(guān)鍵部件展開設(shè)計(jì)與分析。重點(diǎn)分析了螺

4、旋刀輥及螺旋橫刀的結(jié)構(gòu)參數(shù)和運(yùn)動(dòng)參數(shù)，在切土節(jié)距為3～6cm時(shí)，分析確定了機(jī)組的行進(jìn)速度范圍為0.835～1.67m/s。分析了兩個(gè)螺旋刀輥上左、右螺旋橫刀的排列形式。
　　 (4)基于Pro/E軟件完成了整機(jī)及零部件的實(shí)體模型的建立，并進(jìn)行全局干涉檢查與運(yùn)動(dòng)仿真分析。分析了當(dāng)動(dòng)力機(jī)提供轉(zhuǎn)速為720r/min時(shí)，機(jī)組可以正常工作的前進(jìn)速度范圍，并分析了機(jī)組前進(jìn)速度對(duì)作業(yè)質(zhì)量的影響。
　　 (5)基于ANSYS/LS-DY

5、NA顯示動(dòng)力學(xué)分析軟件，開展刀輥切削土壤的數(shù)值模擬，模擬切削過(guò)程中的土壤變形、切削阻力和功耗。獲得單節(jié)螺旋刀輥轉(zhuǎn)速為300r/min，機(jī)組行進(jìn)速度為1.1m/s時(shí)，最大切削力為14104N，最大功率為6.4kW。
　　 (6)所研制的水田高茬秸稈還田耕整機(jī)在平均高度達(dá)300mm的水稻秸稈殘茬田的性能試驗(yàn)表明，該機(jī)可一次性實(shí)現(xiàn)秸稈埋覆還田、旋耕碎土、地表平整等多項(xiàng)功能，其主要性能指標(biāo)符合設(shè)計(jì)要求，秸稈埋覆率94.19%；耕后地表平