土壤旋作消毒一體機設(shè)計與試驗研究.pdf

1、近些年，隨著高附加值作物連作種植模式的發(fā)展，其專業(yè)化、制度化及規(guī)?；潭炔粩嗵岣?。在獲得豐富經(jīng)濟效益的同時，也導(dǎo)致土壤內(nèi)部病蟲害污染現(xiàn)象日益嚴(yán)重，已成為影響作物產(chǎn)量與品質(zhì)的主要因素。土壤消毒技術(shù)是一種高效滅殺土壤內(nèi)真菌、雜草及土傳病蟲害的技術(shù)，可有效控制高附加值作物病蟲害問題。目前針對大田土壤的消毒作業(yè)機具研制較少，需考慮因素較多。國外的土壤消毒技術(shù)有半個多世紀(jì)的發(fā)展歷史，研制機具較多，但是機型龐大，價格昂貴;國內(nèi)對此方面的研究仍處于初

2、級階段，研制機具較少，并且生產(chǎn)效率較低，多采用地表噴施藥劑后覆膜形式進(jìn)行消毒。此種模式造成二次污染的同時也影響后續(xù)土壤耕整地作業(yè)環(huán)節(jié)，無法完全滿足實際生產(chǎn)需求，不利于高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田和可持續(xù)生態(tài)農(nóng)業(yè)建設(shè)的發(fā)展需求。因此，研制和開發(fā)高效環(huán)保的土壤消毒機具是非常必要的。
　　通過查閱大量相關(guān)文獻(xiàn)，對國內(nèi)外的土壤消毒機具的發(fā)展趨勢和現(xiàn)存問題進(jìn)行深入分析和綜述，設(shè)計研制出土壤旋作消毒一體機，并根據(jù)研究需要對結(jié)構(gòu)和工作原理進(jìn)行詳細(xì)闡述。結(jié)合理論和

3、參數(shù)分析以及試驗研究的方法對其進(jìn)行深入探討，在技術(shù)可行性和裝置結(jié)構(gòu)合理性的前提下，設(shè)計和配置土壤旋作消毒一體機，并進(jìn)行相關(guān)試驗驗證。主要研究內(nèi)容和取得的成果如下:
　　(1)為達(dá)到土壤消毒一體機在作業(yè)過程中，土壤處理刀具需將藥液攪拌至各土層并達(dá)到指定深度同時減少噴頭堵塞的作業(yè)要求。結(jié)合噴施系統(tǒng)的作業(yè)特點，在深入探討刀具正反轉(zhuǎn)作業(yè)碎土質(zhì)量區(qū)別的基礎(chǔ)上，確定土壤處理系統(tǒng)刀具正轉(zhuǎn)的作業(yè)形式;從理論上對土壤處理系統(tǒng)中刀具的運動軌跡進(jìn)行分析

4、并建立數(shù)學(xué)模型，分析影響土壤處理系統(tǒng)作業(yè)質(zhì)量的因素，同時確定各因素的理論范圍;在作業(yè)過程中對噴施系統(tǒng)的消毒液滴進(jìn)行力學(xué)分析，確定在無風(fēng)條件下消毒液滴的運動方程，并對噴灑作業(yè)后的藥液滲入土壤中再分布和蒸發(fā)過程進(jìn)行詳細(xì)解析;分析影響噴施系統(tǒng)作業(yè)質(zhì)量的因素，同時確定各因素的取值范圍。
　　(2)對一體機的兩個關(guān)鍵工作系統(tǒng)進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計，并闡述各系統(tǒng)的工作原理。通過理論分析推導(dǎo)藥液泵流量與機具前進(jìn)速度、作業(yè)面積以及作業(yè)幅寬的關(guān)系式，并根據(jù)實

5、際情況確定噴施系統(tǒng)所需的流量，確定藥液泵的流量應(yīng)大于2878 L/h;根據(jù)流量的大小選擇實心錐形噴頭作為執(zhí)行部件并通過計算確定噴頭的布置方式為部分重疊和噴頭的數(shù)量為9個。通過理論分析并結(jié)合土壤處理系統(tǒng)需要的作業(yè)耕深以及對土壤碎土率的要求，確定土壤處理系統(tǒng)刀具各部分刃口外形結(jié)構(gòu)、曲線參數(shù)，進(jìn)而確定刀具排列形式為雙螺旋線內(nèi)外交錯方式。
　　(3)通過總結(jié)目前土壤消毒劑的使用特點，進(jìn)而提出適宜的農(nóng)藝設(shè)計依據(jù)。設(shè)計整機傳動系統(tǒng)，將總動力分

6、別傳至兩個工作系統(tǒng)，完成整機總體布局并進(jìn)行了整機輕簡化設(shè)計配置。在整機的機架前梁正下方均勻布置9個大流量噴頭，進(jìn)行土壤攪拌處理同時進(jìn)行噴施消毒作業(yè)，達(dá)到藥液與各層土壤的充分接觸，提高消毒作業(yè)效果，減少外界因素對噴施作業(yè)的影響。闡述土壤旋作消毒一體機的工作原理，采用虛擬樣機設(shè)計方法，運用Pro/e三維建模軟件對整機進(jìn)行三維建模。
　　(4)依據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)《噴灌工程技術(shù)規(guī)范》及相關(guān)文獻(xiàn)對土壤旋作消毒一體機試驗樣機進(jìn)行田間消毒驗證試驗。選

7、取克里斯琴森均勻系數(shù)和變異系數(shù)為試驗指標(biāo)，裝置前進(jìn)速度、工作轉(zhuǎn)速和工作壓力為試驗因素進(jìn)行田間消毒作業(yè)試驗。利用Design-Expert8.0.6軟件對試驗數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析，確定各因素對克里斯琴森均勻系數(shù)的影響順序，找到滿足性能指標(biāo)的最佳因素組合。
　　田間試驗結(jié)果表明本設(shè)計的土壤旋作消毒一體機作業(yè)效果良好、操作方便、性能穩(wěn)定、整機結(jié)構(gòu)合理。當(dāng)一體機的作業(yè)速度為3km/h，工作轉(zhuǎn)速為600 r/min，藥液泵的工作壓力為1.98