【摘要】：近年來,我國為了在有限的土地上平衡玉米和大豆的產(chǎn)量,逐步摸索出多種適合東北地區(qū)實(shí)際情況的輪作技術(shù),其中玉米大豆輪作技術(shù)是逐漸興起的一項(xiàng)輪作技術(shù)。玉米大豆輪作技術(shù)為前兩年播種玉米,第三年播種大豆,依次循環(huán)往復(fù),這種輪作技術(shù)具有蓄水保墑、降低風(fēng)蝕水蝕、根茬降解腐爛程度高、增加土壤有機(jī)質(zhì)含量等優(yōu)勢(shì)。由于采取玉米大豆輪作模式,因而在大豆播種作業(yè)時(shí),地表上殘留大量玉米秸稈和根茬,致使大豆播種作業(yè)時(shí)發(fā)生如下問題:秸稈、根茬易堵塞開溝裝置,破茬作業(yè)需同時(shí)針對(duì)秸稈和根茬進(jìn)行作業(yè);在播種過程中解決大豆的精密排種問題;拖拉機(jī)行駛輪和機(jī)具在作業(yè)時(shí)均會(huì)接觸到殘留于地表的根茬,機(jī)具震動(dòng)增加,排種器易發(fā)生掉種現(xiàn)象。上述問題使傳統(tǒng)的大豆播種機(jī)很難適用于玉米大豆輪作種植模式,因而本文對(duì)玉米大豆輪作模式下的精密播種技術(shù)進(jìn)行深入研究,并研制一種適用于玉米大豆輪作技術(shù)的大豆耕播機(jī)。本研究結(jié)合玉米大豆輪作技術(shù)特點(diǎn)和東北地區(qū)實(shí)際作業(yè)條件,通過理論分析、試驗(yàn)設(shè)計(jì)、數(shù)學(xué)建模、仿真分析等方法,研究關(guān)鍵部件的幾何形態(tài)、結(jié)構(gòu)參數(shù)、作業(yè)方式與作業(yè)效果之間的關(guān)系,并總結(jié)和量化其規(guī)律,從而設(shè)計(jì)出合理的排種、破茬、傳動(dòng)等關(guān)鍵部件,最終設(shè)計(jì)出與玉米大豆輪作技術(shù)相配套的大豆耕播機(jī)具。1、針對(duì)玉米秸稈覆蓋模式下的破茬需要,本研究設(shè)計(jì)了一種適用于玉米大豆輪作種植模式的播種機(jī)防堵裝置,其采用組合刀片式結(jié)構(gòu),具有作業(yè)功耗小、秸稈切斷率高等優(yōu)點(diǎn)。通過理論建模和動(dòng)力學(xué)分析相結(jié)合的方法,對(duì)滑切刀片滑切秸稈的過程進(jìn)行研究,得出滑切刀片側(cè)切刃最優(yōu)曲線應(yīng)為一條等滑切角曲線。通過三因素三水平正交組合試驗(yàn)得出滑切刀片的最佳參數(shù)組合為:作業(yè)速度2 m/s、耕作深度35 mm、滑切刀片回轉(zhuǎn)半徑為185 mm,并進(jìn)行驗(yàn)證試驗(yàn)得出秸稈切斷率為91%,單把刀片功耗為8.2 W。2、設(shè)計(jì)了一種大豆氣吸式雙圓盤排種器。通過分析氣吸式雙圓盤排種器取種、排種作業(yè)原理,對(duì)其關(guān)鍵部件進(jìn)行了設(shè)計(jì)、優(yōu)化。以排種器播種吸盤轉(zhuǎn)速、氣流運(yùn)動(dòng)速度為試驗(yàn)因素,漏播率為試驗(yàn)指標(biāo)分別進(jìn)行單因素試驗(yàn)和二次通用旋轉(zhuǎn)組合試驗(yàn),運(yùn)用Design-Expert軟件得出回歸曲面并建立數(shù)學(xué)模型,得出最佳因素組合為氣流速度220 m/s、排種器播種吸盤轉(zhuǎn)速100 r/min,此時(shí)漏播率為2.79%。3、本文設(shè)計(jì)的液控起降摩擦輪傳動(dòng)裝置,通過理論分析和現(xiàn)有研究資料對(duì)比確定兩個(gè)傳動(dòng)輪胎的徑向尺寸,并合理選擇傳動(dòng)輪胎。將整個(gè)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)建立三維模型,運(yùn)用ADAMS仿真軟件實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真分析,取得了東北地區(qū)坡度等級(jí)下的摩擦輪作業(yè)過程中的縱向偏差。經(jīng)計(jì)算可知實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)的最大摩擦輪胎壓值為25.9psi。根據(jù)田間試驗(yàn)測(cè)試摩擦輪傳動(dòng)裝置的傳動(dòng)效果,通過更改摩擦輪胎壓值測(cè)量各輪胎轉(zhuǎn)數(shù)和移動(dòng)距離,并根據(jù)測(cè)得結(jié)果計(jì)算對(duì)比不同胎壓摩擦輪的滑移率,做出摩擦輪的滑移率變化曲線,并求得摩擦輪傳動(dòng)效果最好的胎壓最優(yōu)值為24.345 psi。4、針對(duì)保護(hù)性耕作條件下與大豆耕播機(jī)配套的鎮(zhèn)壓輥壓實(shí)土壤不均勻、相關(guān)耕播機(jī)具縱向尺寸過長的問題,設(shè)計(jì)了一種仿形彈性鎮(zhèn)壓輥,采用彈性輻條結(jié)構(gòu),通過理論分析確定了鎮(zhèn)壓輥的主要結(jié)構(gòu)參數(shù):直徑D=450 mm,寬度B=210 mm,彈性輻條數(shù)量n=12。綜合上述技術(shù),本文研制了2BDG-6型大豆耕播機(jī),經(jīng)田間試驗(yàn)表明其在作業(yè)速度6 km/h的前提下,粒距合格指數(shù)86.8%,漏播指數(shù)5.2%,播種深度合格率93.75%,種子破損率僅為0.3%,機(jī)具的各項(xiàng)性能指標(biāo)均超過國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的指標(biāo)要求,可為玉米大豆輪作技術(shù)在東北地區(qū)的推廣起到裝備與技術(shù)支撐作用。
【圖文】：

玉米寬窄行（大壟雙行）保護(hù)性耕作模式留茬及耕作情況

大豆寬窄行密植栽培耕作情況
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：S223.24

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本文編號(hào)：2676016