【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、增加土壤有機質(zhì)含量等優(yōu)勢。由于采取玉米大豆輪作模式,因而在大豆播種作業(yè)時,地表上殘留大量玉米秸稈和根茬,致使大豆播種作業(yè)時發(fā)生如下問題:秸稈、根茬易堵塞開溝裝置,破茬作業(yè)需同時針對秸稈和根茬進行作業(yè);在播種過程中解決大豆的精密排種問題;拖拉機行駛輪和機具在作業(yè)時均會接觸到殘留于地表的根茬,機具震動增加,排種器易發(fā)生掉種現(xiàn)象。上述問題使傳統(tǒng)的大豆播種機很難適用于玉米大豆輪作種植模式,因而本文對玉米大豆輪作模式下的精密播種技術(shù)進行深入研究,并研制一種適用于玉米大豆輪作技術(shù)的大豆耕播機。本研究結(jié)合玉米大豆輪作技術(shù)特點和東北地區(qū)實際作業(yè)條件,通過理論分析、試驗設(shè)計、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)計出合理的排種、破茬、傳動等關(guān)鍵部件,最終設(shè)計出與玉米大豆輪作技術(shù)相配套的大豆耕播機具。1、針對玉米秸稈覆蓋模式下的破茬需要,本研究設(shè)計了一種適用于玉米大豆輪作種植模式的播種機防堵裝置,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。通過理論建模和動力學(xué)分析相結(jié)合的方法,對滑切刀片滑切秸稈的過程進行研究,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,并進行驗證試驗得出秸稈切斷率為91%,單把刀片功耗為8.2 W。2、設(shè)計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,對其關(guān)鍵部件進行了設(shè)計、優(yōu)化。以排種器播種吸盤轉(zhuǎn)速、氣流運動速度為試驗因素,漏播率為試驗指標分別進行單因素試驗和二次通用旋轉(zhuǎn)組合試驗,運用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,此時漏播率為2.79%。3、本文設(shè)計的液控起降摩擦輪傳動裝置,通過理論分析和現(xiàn)有研究資料對比確定兩個傳動輪胎的徑向尺寸,并合理選擇傳動輪胎。將整個傳動機構(gòu)建立三維模型,運用ADAMS仿真軟件實現(xiàn)傳動機構(gòu)的運動學(xué)仿真分析,取得了東北地區(qū)坡度等級下的摩擦輪作業(yè)過程中的縱向偏差。經(jīng)計算可知實現(xiàn)傳動的最大摩擦輪胎壓值為25.9psi。根據(jù)田間試驗測試摩擦輪傳動裝置的傳動效果,通過更改摩擦輪胎壓值測量各輪胎轉(zhuǎn)數(shù)和移動距離,并根據(jù)測得結(jié)果計算對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,并求得摩擦輪傳動效果最好的胎壓最優(yōu)值為24.345 psi。4、針對保護性耕作條件下與大豆耕播機配套的鎮(zhèn)壓輥壓實土壤不均勻、相關(guān)耕播機具縱向尺寸過長的問題,設(shè)計了一種仿形彈性鎮(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,經(jīng)田間試驗表明其在作業(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%,機具的各項性能指標均超過國家相關(guān)標準規(guī)定的指標要求,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)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：S223.24

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本文編號：2676016