【摘要】：近年來,隨著有機水稻種植面積逐年增大,在普通插秧的基礎上出現(xiàn)了一種新型種植模式—水稻鋪膜插秧技術。水稻鋪膜插秧技術是稻作栽培的一項創(chuàng)新技術,其特征是將可降解地膜(紙膜或生物質膜等)鋪于水田表面,將膜戳孔并插入育好的秧苗。相比于傳統(tǒng)的有機水稻種植方式,水稻地膜鋪蓋插秧栽培技術可以減少水分蒸發(fā)、抑制雜草生長、增加土壤肥力與提高作業(yè)效率,通過地膜鋪蓋可在水田創(chuàng)造一個利于水稻秧苗前期生長,且能抑制雜草生長的環(huán)境。在鋪膜插秧的種植過程中,大部分的田間雜草會因為地膜的鋪蓋而無法萌發(fā),但水稻行之間由于未鋪有地膜而雜草滋生,嚴重影響有機水稻的生長。目前,人工除草依然是有機水稻除草作業(yè)的主要方式,其存在勞動強度大、作業(yè)效率低及成本高等問題,已然不適合現(xiàn)階段有機水稻除草作業(yè)的需求。機械除草可以在很大程度上提高除草作業(yè)效率,降低有機水稻種植成本。當前,國內(nèi)外的除草機械主要針對等行距的農(nóng)藝要求進行設計,并且除草部件大多采用主動或隨動耙齒形式,結構單一且除草效率相對較低。為解決鋪膜插秧水田膜間除草困難的問題,提高除草機的作業(yè)效率,結合理論分析、計算機軟件技術和試驗等方法設計了一款適用于鋪膜插秧的膜間除草的單行除草機,并通過試驗驗證其工作性能。研究的主要內(nèi)容如下:(1)根據(jù)膜間除草的農(nóng)藝要求,針對鋪膜插秧種植地塊的基本情況,確定除草機的形式為輕便式單行除草機。結合不同的除草方式,確定除草部件為除草刀盤與行走輪復合式結構;分析除草部件的除草原理,對除草刀盤的寬度、除草刀盤彈齒個數(shù)和除草刀盤彈齒彎折角度進行了理論分析。運用三維建模軟件Pro/E對除草部件進行實體建模,并應用有限元分析軟件ANSYS對除草部件進行有限元分析,為單行除草機整機的研制與開發(fā)提供了理論基礎。(2)對整機結構進行設計,確定整機機械傳動方案。采用參數(shù)化設計技術,運用基于特征建模的Pro/E軟件對整機進行實體三維建模。選用最大輸出功率為2.2 kW的單缸雙沖程風冷混合油發(fā)動機,主變速箱選用傳動比為1:30的蝸輪蝸桿減速器,整機結構緊湊、布局合理,適用于膜間除草作業(yè)。(3)對整機關鍵部件進行運動學研究,建立關鍵部件運動學模型,運用運動學仿真軟件ADAMS對關鍵部件進行運動仿真分析;對除草機勻速作業(yè)狀態(tài)下進行靜力學研究,建立除草部件、機架及仿形浮漂三個關鍵部件力學方程,進而建立整機的力學模型,推導出整機所需最大理論驅動扭矩值。(4)對整機進行了田間除草試驗。選取除草率為試驗指標,機器前進速度和除草深度為試驗因素分別進行田間單因素及多因素試驗。利用數(shù)據(jù)處理軟件Design-expert8.0.6處理分析試驗數(shù)據(jù),確定各因素對除草率的影響次序,尋求滿足膜間除草的最優(yōu)參數(shù)組合。由田間試驗可知,設計的水田單行除草機結構合理、操作便利、性能可靠、輕便低耗、除草效果良好,除草率在75%以上。當機器前進速度為0.37 m/s和除草深度為101 mm時,除草率達到最大值,除草率為79.97%,滿足鋪膜插秧種植水田除草的農(nóng)藝要求。
【圖文】：

次利用率不高。人工鋪蓋地膜及回收殘膜，勞動強度大、作業(yè)效率低，，嚴重阻礙了鋪膜種植技的發(fā)展。為了解決人工鋪膜成本高、勞動強度大和鋪膜質量參差不齊等情況，國內(nèi)外一直都致力于鋪種植機械化的研究。國外對于鋪膜種植機械的研究起始于上世紀初，其中日本最先開始出現(xiàn)對膜種植機械的研究。經(jīng)過不斷地研究技術革新，日本在水稻鋪膜方面已經(jīng)從直播轉變到移栽。在 2000 年，自走式水稻旱直播覆膜機已被日本農(nóng)業(yè)科技研究人員龜井正弘和美問邦彥研制與驗[19]，如圖 1-1 所示。

圖 1-2 乘坐式水田直播鋪膜機Fig. 1-2 Film mulchingdevice of riding paddy planter圖 1-3MKP610 型水田秸稈纖維鋪設插秧機Fig. 1-3 MKP610 type paper-mulching device國內(nèi)對鋪膜插秧機的研究處于初級階段，可查閱的資料較少。目前國內(nèi)針對鋪膜插秧的研究東北地區(qū)為主，其中黑龍江省農(nóng)業(yè)機械工程科學研究院于雷[21,22]等根據(jù)鋪膜的技術要求，研究計了一款水稻覆膜高速插秧機，如圖 1-4 所示。圖 1-4 水稻覆膜高速插秧機
【學位授予單位】：東北農(nóng)業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：S224.15

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