發(fā)布時間：2020-04-09 15:33

【摘要】：水稻是世界最主要的三大糧食作物之一,全世界一半以上的人口以水稻為主食。水稻也是我國最主要的栽培作物之一,有60%以上的人以大米為主食,2013年中國水稻種植面積達(dá)到3048萬公頃。植物秸稈是非常重要的可再生資源,可以提取其中纖維制成地膜,不但可以起到普通地膜的節(jié)水、抑草作用,在水稻生長期結(jié)束后還會自動降解不殘留,是生產(chǎn)綠色有機(jī)水稻的重要途徑。但目前秸稈的處理多以焚燒為主,大量焚燒不但造成浪費(fèi),還會產(chǎn)生環(huán)境污染。因此研制水稻插秧機(jī)秸稈纖維地膜敷設(shè)裝置將纖維地膜覆蓋利用,對水稻產(chǎn)業(yè)乃至人類的發(fā)展意義非凡。本研究在“十二五”國家科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目“秸稈基農(nóng)用膜成型工藝與設(shè)備研究”課題的資助下,結(jié)合水稻種植和插秧機(jī)結(jié)構(gòu)的特點(diǎn),采用理論分析、仿真分析、試驗(yàn)研究、虛擬試驗(yàn)及有限元分析等方法,研制了一種地膜敷設(shè)裝置。完成的主要研究工作如下： (1)選取韓國國際京田RGO-6乘坐式水稻插秧機(jī)作為配套機(jī)具,地膜敷設(shè)裝置布置在插秧機(jī)動力行走部分和插秧工作部分之間。分析了秸稈纖維地膜對經(jīng)濟(jì)、社會、環(huán)境及其對水稻生長等方面的影響：秸稈纖維地膜可在水稻整個生長期節(jié)水50%左右,抑草90%左右,使水稻生長周期提前5-10天,增產(chǎn)10%-20%,生產(chǎn)的稻米硬度降低,粘性增加,可生產(chǎn)綠色有機(jī)米,并減少秸稈燃燒、塑料地膜殘留和化學(xué)污染等危害。具有很高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。 (2)按照國家標(biāo)準(zhǔn)對水稻秸稈纖維地膜的相關(guān)物理力學(xué)特性進(jìn)行了試驗(yàn)研究,測得定量為89.9g/m2、厚度為0.228mm、縱向干抗張強(qiáng)度為2.33kN/m、橫向干抗張強(qiáng)度為1.58kN/m、縱向濕抗張強(qiáng)度為0.74kN/m、橫向濕抗張強(qiáng)度為0.53kN/m、縱向干伸長率為1.30%、橫向干伸長率為1.46%、縱向濕伸長率為3.34%、橫向濕伸長率為4.47%、干耐破度為105kPa、濕耐破度為58.6kPa。分析得到水稻秸稈纖維地膜的縱向抗張強(qiáng)度高于橫向抗張強(qiáng)度近50%,相應(yīng)伸長率有所減小。而干抗張強(qiáng)度明顯高于濕抗張強(qiáng)度,相當(dāng)于濕抗張強(qiáng)度的3倍,干耐破度比濕耐破度高出近1倍,浸水后平均耐破度保留率為55.8%,而且正面的耐破程度較反面耐破程度高出10%左右。 (3)基于農(nóng)機(jī)和農(nóng)藝技術(shù)要求,設(shè)計(jì)了一種水稻秸稈纖維地膜敷設(shè)裝置,保證裝置能完成同時覆膜插秧的工作。并利用SolidWorks軟件對整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行虛擬樣機(jī)建模,裝置由掛膜架、主機(jī)架、展膜輥、壓膜輥、壓邊輪、扶土板、擋泥板組成。 (4)基于對插秧機(jī)結(jié)構(gòu)的分析測量,設(shè)計(jì)了裝置的關(guān)鍵部件。對設(shè)計(jì)的掛膜架應(yīng)用ANSYS Workbench軟件進(jìn)行了有限元工程靜力學(xué)分析和模態(tài)分析,分析結(jié)果表明,掛膜架承受最大應(yīng)力為49.88MPa,小于所用材料的最大許用應(yīng)力196MPa,滿足強(qiáng)度要求。各激振源的振動頻率與掛膜架的固有頻率不發(fā)生重合,掛膜架不會產(chǎn)生共振現(xiàn)象,設(shè)計(jì)的掛膜架能滿足實(shí)際作業(yè)對剛度和強(qiáng)度的要求。掛膜輥材料選用較輕抗壓的PVC-U管取代鋼鐵材料。設(shè)計(jì)了雙排分段式壓膜輥,能在壓膜的同時取代船板限制插秧深度。同時,分析表明遇到凸起時,壓膜輥的壓膜效果不但不受到影響,還會對其起到了二次鎮(zhèn)壓的效果。還分析了壓邊輪三種可能的工作狀態(tài),表明輪子歪斜與否對壓膜效果有較大影響。設(shè)計(jì)了帶限深輥的壓邊輪,能控制輪盤進(jìn)入泥土的高度,保證壓實(shí)膜邊。 (5)試制了一臺水稻插秧機(jī)秸稈纖維地膜敷設(shè)裝置,基本能夠完成覆膜插秧同步完成的技術(shù)要求,但是地膜開口效果較差。 (6)設(shè)計(jì)了一種前插式分插機(jī)構(gòu)開口裝置。利用ADAMS建立前插式分插機(jī)構(gòu)運(yùn)動學(xué)模型,采用軌跡跟蹤及逐次逼近法優(yōu)化開口刀的最優(yōu)位置參數(shù),依此建立雙臂同步開口機(jī)構(gòu)仿真模型,并對開口插秧過程進(jìn)行了仿真模擬,仿真結(jié)果表明機(jī)構(gòu)滿足設(shè)計(jì)要求。以此,對裝置進(jìn)行了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),并利用solidworks建立了裝置的三維模型。
【圖文】：

分會逐漸形成局部懸空，加上光照作用，膜的“局部懸空”部分會首先干燥，并形成較大的局部張力而破裂，影響其抑草和節(jié)水等作用的充分發(fā)揮鋪設(shè)裝置如圖1-1所示。2

器前進(jìn)終止的時候，膜料棍會由于慣性力的作用，不能立即停止，造成亂膜和多放膜的現(xiàn)象。而且對塑料膜棍的質(zhì)i耍求較高，膜棍裝卸也不方便，如圖1-3所示。L ^ J. 廣~X ± A Z-1.機(jī)架2.膜料棍3.展膜q!4.壓膜輪5.膜 1.膜輪扭屰2.壓膜輪3.展壓膜輪4.膜棍料 限位架5.膜料q!6.膜架7.膜料圖1-3定軸被動鋪膜機(jī)構(gòu)示意圖 圖1-4半定心被動鋪膜機(jī)構(gòu)示意圖Fig. 1-3 Diagram of passive film mulching Fig. 1-4 Diagram of film mulching device ofdevice of fixed axle half fixed axle(2)半定心被動鋪膜機(jī)構(gòu)該機(jī)構(gòu)的j:作原理為：機(jī)構(gòu)被拖拽前進(jìn)，展壓膜棍3滾動前進(jìn)，并由摩擦力帶動其支撐的膜料壀5同時轉(zhuǎn)動。同時膜料棍依靠展壓膜棍兩端上膠圈的摩擦力作用轉(zhuǎn)動放膜，經(jīng)壓膜輪2被送入壓膜輪下的地表上。機(jī)構(gòu)的膜料棍軸水平方向無位移，垂直方向可上下浮動，隨工作中膜料的減少而下降，始終保證膜料棍5與展壓膜輪3接觸�？疾鞂�(shí)際作業(yè)可知：膜料棍的轉(zhuǎn)動需要克服摩擦力，摩擦力的克服需耍膜料的拉力來平衡，，這使得塑料膜會因這種拉力產(chǎn)生約10%的拉伸，這對丁?田間作物鋪膜來說是允許的
【學(xué)位授予單位】：東北農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：S223.91;S223.5

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前3條

1 王玉;;水稻插秧機(jī)分插機(jī)構(gòu)的軌跡規(guī)劃和運(yùn)動仿真[J];安徽農(nóng)業(yè)科學(xué);2011年15期

2 任松;;農(nóng)業(yè)機(jī)械的設(shè)計(jì)[J];現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技;2012年06期

3 金千瑜,歐陽由男;我國發(fā)展節(jié)水型稻作的若干問題探討[J];中國稻米;1999年01期

本文編號：2620943