【摘要】：深松旋耕聯(lián)合作業(yè)機是我國耕整機械發(fā)展的重要方向。在華北平原壤土區(qū)秸稈還田地使用的深松旋耕聯(lián)合作業(yè)機仍存在功耗高、秸稈和雜草纏繞嚴重、振動大等問題。為此,本研究從降耗、防纏、減振出發(fā),設計深松旋耕和適合深層耕作的旋耕深松兩種作業(yè)次序的聯(lián)合作業(yè)機。主要研究成果如下:(1)通過分析華北平原壤土區(qū)土壤物理性質(zhì),確定土壤間、土壤和耕作部件的接觸模型以及仿真參數(shù),應用離散元EDEM軟件,建立耕作層、犁底層和心土層的三層離散元土壤模型。采用仿真與田間試驗結(jié)合,對比分析華北平原常見的深松旋耕和旋耕深松兩種作業(yè)次序聯(lián)合作業(yè)機工作過程及功耗得出,旋耕深松作業(yè)次序旋耕刀輥受力均勻、振動較小;深松旋耕作業(yè)次序深松鏟易纏繞秸稈、雜草。旋耕深松作業(yè)次序深松鏟未出現(xiàn)纏繞,旋耕刀輥纏繞秸稈較為均勻;當旋耕作業(yè)深度≥15cm、深松作業(yè)深度≥35 cm時旋耕深松作業(yè)次序功耗較小,作業(yè)質(zhì)量較優(yōu)。(2)明確正、反轉(zhuǎn)旋耕刀作業(yè)質(zhì)量、作業(yè)深度與功耗的關系,設計深松旋耕作業(yè)次序中旋耕部件采用正轉(zhuǎn)旋耕;旋耕深松作業(yè)次序中旋耕部件采用反轉(zhuǎn)旋耕。使用高速攝像觀測可將旋耕刀輥纏繞過程分為刀座掛草、刀軸纏繞秸稈和雜草、形成隔離層。其中秸稈、雜草的纏繞力主要與張緊力、刀軸與纏繞物間的摩擦系數(shù)、纏繞物的長度以及刀軸直徑等因素有關。(3)分析深松鏟破土刃破土過程,建立破土刃功耗與破土刃結(jié)構(gòu)參數(shù)和土壤物理特性的數(shù)學模型�；诟鲗印⒗绲讓雍托耐翆�3層土層的土壤物理性質(zhì),設計折線破土刃深松鏟上、中、下破土刃高度分別為200、150、60mm;上、中、下破土刃切削刃角分別為40°、45°、42°,破土刃厚度為25mm。并通過離散元仿真和田間試驗驗證了折線破土刃能夠有效降低深松鏟作業(yè)阻力,減少秸稈、雜草纏繞。(4)設計深松、旋耕作業(yè)次序可調(diào)節(jié)的聯(lián)合作業(yè)機,其中深松旋耕聯(lián)合作業(yè)次序深松鏟采用折線破土刃深松鏟。減振防纏旋耕部件由深松鏟作業(yè)后的耕層特點,設計V形深松區(qū)對應的旋耕刀盤安裝IT225短刀與2把組合防纏刀;未耕區(qū)對應的旋耕刀片安裝IIT245長刀與1把組合防纏刀;短刀與長刀采用不同的螺旋線排列。組合防纏刀由圓周方向和軸向方向防纏刀構(gòu)成,刃口采用指數(shù)曲線,厚度取5mm、刃角為30°。旋耕深松聯(lián)合作業(yè)次序中,基于潛土反轉(zhuǎn)旋耕設計反轉(zhuǎn)旋耕防纏刀輥和深松部件,深松鏟翼鏟長度為150mm、工作寬度為380mm;反轉(zhuǎn)旋耕刀輥采用雙頭螺旋線排列,使用安裝圓周防纏刀的旋耕刀座,防纏刀刃口采用指數(shù)曲線,厚度取10mm、刃角取60°,刃口厚度為0.5mm。(5)田間試驗表明優(yōu)化后深松旋耕、旋耕深松作業(yè)次序的聯(lián)合作業(yè)機,比優(yōu)化前振動加速度分別降低29.62%和35.83%、作業(yè)功耗分別降低14.21%和15%,同時聯(lián)合作業(yè)機作業(yè)時的防纏效果明顯。聯(lián)合作業(yè)機作業(yè)后的地表平整度、土壤膨松度、植被覆蓋率、碎土率及耕深相關測量量均滿足國標要求。經(jīng)對玉米產(chǎn)量分析得出,深松旋耕聯(lián)合作業(yè)次序處理、旋耕深松聯(lián)合作業(yè)次序處理玉米產(chǎn)量高于單一深松、旋耕和對照處理。
【圖文】：

邐年份逡逑圖１－１邋２０１１？２０１６年旋耕機、深松機擁有量變化圖邐圖丨－２邋２０１１￣２０１６年拖拉機擁有量變化圖逡逑隨著我國大中型拖拉機的逐年增加、小型拖拉機數(shù)量逐年減少（圖１－２所示）｜｜４１，大型多功逡逑能聯(lián)合作業(yè)機成為耕整地機械發(fā)展的重要方向。并出臺一系列相關政策，如《國家中長期科學和逡逑技術發(fā)展規(guī)劃綱要（２００６？２０２０年）》明確把“多功能農(nóng)業(yè)裝備與設施”列為農(nóng)業(yè)重點領域優(yōu)先主逡逑題，，并且在其他領域中也明確提出相應的涉及農(nóng)業(yè)機械的重點內(nèi)容。同時在制定并發(fā)布的《國務逡逑院關于加快振興裝備制造業(yè)的若干意見》中把發(fā)展新型大馬力農(nóng)業(yè)裝備等列為１６項需要重點突逡逑破的主要任務之一�！度珖r(nóng)業(yè)機械化發(fā)展第十三個五年規(guī)劃》主要任務中提出加快復式作業(yè)機逡逑１逡逑

翼鏟式深松機兩種。全方位深松技術利用全方位深松鏟從土壤中切出梯形截面土垡并鋪放回田逡逑中，創(chuàng)造出適于作物生長的“上虛下實及緊層下部有鼠道’’的土壤構(gòu)造｜２１１，可實現(xiàn)全面深松。根據(jù)逡逑深松鏟形狀可將全方位深松機分為Ｖ形鏟式深松機和側(cè)彎式深松機，作業(yè)原理如圖１－４所示。逡逑（ａ）邋Ｖ形鏟式賺邐（ｂ）側(cè)彎式深松逡逑圖１－３鑿式深松原理圖邐圖１－４全方位深松原理圖逡逑普通鑿型深松機松土系數(shù)儀為０．２￣０．３｜２２］，工作幅寬較小，適用于間隔深松；并且在稍深的逡逑土層處，鏟柄與鏟尖對兩側(cè)土壤產(chǎn)生強烈的擠壓，增加土壤的壓實，不利于土壤疏松；且深松后逡逑鏟柄會在土層中留下垂直縫隙，造成水分蒸發(fā)，尤其不利于干旱地區(qū)保墑［２３１。在普通鑿型深松機逡逑鏟柄兩側(cè)增加翼鏟形成翼鏟式深松機。Ｖ形鏟刀是Ｖ形鏟式全方位深松機的主要工作部件，由底逡逑刀和兩個左右對稱的側(cè)刀等構(gòu)成。作業(yè)時，Ｖ形鏟刀的底刀和兩側(cè)刀切出梯形截面的土垡條。側(cè)逡逑彎式深松機是全方位深松機和鑿式深松機的結(jié)合，與全Ｖ形鏟式全方位深松機碎土原理相似，其逡逑主要結(jié)構(gòu)Ｌ形側(cè)彎鏟柄分為垂直部分和傾余４部分，鏟尖安裝在傾斜部分的下端。部分典型的深松逡逑機
【學位授予單位】：中國農(nóng)業(yè)大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：S222

【參考文獻】

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本文編號：2606370