【摘要】：保護(hù)性耕作是中國(guó)現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)的發(fā)展趨勢(shì),是提高農(nóng)作物產(chǎn)量和保護(hù)生態(tài)環(huán)境的有效措施。免耕覆蓋播種是保護(hù)性耕作中一項(xiàng)先進(jìn)的耕作技術(shù),具有防止水土流失,增加土壤有機(jī)質(zhì)以及節(jié)能、省工、省種等優(yōu)點(diǎn)。但在實(shí)際生產(chǎn)過程中,由于地表覆蓋大量的粉碎秸稈使免耕播種機(jī)的播種開溝裝置刮草嚴(yán)重,出現(xiàn)堵塞現(xiàn)象,使其無法進(jìn)行正常的播種作業(yè)。撥茬機(jī)構(gòu)是免耕播種機(jī)上用于清除種床上秸稈和殘茬,為播種單體提供優(yōu)良播種環(huán)境的關(guān)鍵部件。目前,我國(guó)推廣使用的免耕播種機(jī)撥茬機(jī)構(gòu),雖然基本可以達(dá)到免耕的作業(yè)要求,但因?yàn)槠浣Y(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單,當(dāng)秸稈覆蓋量較大時(shí),撥茬機(jī)構(gòu)會(huì)被纏繞,無法正常工作;當(dāng)?shù)乇砥鸱^大時(shí),撥茬機(jī)構(gòu)會(huì)發(fā)生跳動(dòng),降低了清秸率,也無法保證作業(yè)幅寬的一致性。針對(duì)目前被動(dòng)輪盤式撥茬機(jī)構(gòu)存在的問題,本文通過對(duì)鼴鼠前爪運(yùn)動(dòng)功能形態(tài)及爪趾幾何結(jié)構(gòu)進(jìn)行定量分析,確定了撥茬機(jī)構(gòu)的仿生原型,優(yōu)化獲得了仿生撥茬機(jī)構(gòu)。利用離散元仿真軟件對(duì)所設(shè)計(jì)的仿生撥茬機(jī)構(gòu)進(jìn)行仿真試驗(yàn),在前進(jìn)速度為8km/h時(shí),仿生撥茬機(jī)構(gòu)的清秸率較傳統(tǒng)撥茬機(jī)構(gòu)提高了11.64%,土壤損失率降低了10.29%,所受阻力變化范圍由110N~240N之間降低到30N~140N之間。在仿生撥茬機(jī)構(gòu)上增加了自適應(yīng)撥茬系統(tǒng),該系統(tǒng)主要包括信號(hào)采集模塊和由氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)組成的控制系統(tǒng)。其中,信號(hào)采集模塊用于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和采集撥茬機(jī)構(gòu)在地表起伏或秸稈覆蓋不均時(shí)的對(duì)地壓力變化;控制系統(tǒng)則根據(jù)此變化調(diào)節(jié)氣動(dòng)系統(tǒng)給撥茬機(jī)構(gòu)提供相應(yīng)的下壓力,從而確保撥茬機(jī)構(gòu)工作幅寬的一致性,并提高了清秸率。為得到氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)準(zhǔn)確可靠的輸出壓力,本文利用模糊控制算法對(duì)其輸出的壓力進(jìn)行控制,并通過仿真試驗(yàn)和壓力測(cè)試試驗(yàn)測(cè)試了其響應(yīng)效果。為了檢驗(yàn)系統(tǒng)的響應(yīng)時(shí)間和實(shí)際的作業(yè)性能,對(duì)免耕播種機(jī)仿生自適應(yīng)撥茬裝置進(jìn)行了系統(tǒng)響應(yīng)測(cè)試試驗(yàn)和田間對(duì)比試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果表明,在設(shè)置撥茬機(jī)構(gòu)的作業(yè)幅寬為20cm時(shí),系統(tǒng)的響應(yīng)時(shí)間為0.2s,且空氣彈簧可以輸出1200N的壓力;仿生自適應(yīng)撥茬裝置對(duì)比普通撥茬機(jī)構(gòu),在6km/h、7km/h和8km/h三種作業(yè)速度下,其工作幅寬變異系數(shù)分別減小了8.2%、9.8%和10.4%,清秸率分別提高了13.2%、15.0%、17.0%。仿生自適應(yīng)撥茬裝置在工作幅寬穩(wěn)定性和清秸率上均優(yōu)于普通撥茬機(jī)構(gòu),其能夠滿足農(nóng)藝設(shè)計(jì)要求,可為播種單體清理出一條清潔且幅寬穩(wěn)定的條帶播種區(qū)域。
【學(xué)位授予單位】：吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：S223.2
【圖文】：

提高開溝器的開溝能力，增強(qiáng)播種作業(yè)質(zhì)量[23-25]。.1 國(guó)外研究現(xiàn)狀國(guó)外在 20 世紀(jì) 40 年代就認(rèn)識(shí)到了保護(hù)性耕作的重要性，經(jīng)過多年的發(fā)展，其相機(jī)械作業(yè)設(shè)備已較為成熟，研制出了適合當(dāng)?shù)氐母髂Ｊ胶驮S多清理秸稈的作業(yè)9]。目前，國(guó)外的免耕播種機(jī)主要采用被動(dòng)輪盤式撥茬機(jī)構(gòu)，這種機(jī)構(gòu)可減少土壤提高保墑效果，且作業(yè)阻力較低[30-33]。清秸盤是撥茬機(jī)構(gòu)的核心工作部件，如圖 1.1 所示為目前國(guó)外相關(guān)作業(yè)機(jī)具上安清秸盤。圖 1.1 a 的結(jié)構(gòu)與圓盤犁相似，其清秸率較高，但會(huì)造成較大的土壤擾作阻力較大，作業(yè)時(shí)消耗的動(dòng)力高，已逐漸被淘汰[34]；圖 1.1 b 為帶有彈齒結(jié)構(gòu)，彈齒通過卡盤固定為統(tǒng)一的整體，作業(yè)時(shí)需要將其安裝在機(jī)具的最前端，其回大且生產(chǎn)成本較高；圖 1.1 c、d 是現(xiàn)在應(yīng)用最多的兩種清秸盤，c 為平面尖齒式d 為平面切刃式清秸盤，機(jī)具在作業(yè)時(shí)尖齒或切刃部分與地面接觸，可有效切斷秸壤的擾動(dòng)較小，具有不錯(cuò)的清秸作業(yè)質(zhì)量，且生產(chǎn)成本較低，已成為多數(shù)農(nóng)業(yè)機(jī)的主要生產(chǎn)或采購(gòu)對(duì)象[35.36]。

d. e. f.圖 1.2 清秸裝置的安裝方式Fig.1.2 Installation of the straw removal deviceA1320N 型撥茬機(jī)構(gòu)為 Martin 公司研究開發(fā)，相比于傳統(tǒng)撥茬機(jī)構(gòu)，該設(shè)備動(dòng)量小，可以有效清除種溝的殘茬，且降低了作業(yè)阻力，可在含水率較高的業(yè)，在同一軸上安裝了撥茬機(jī)構(gòu)與限深輪，使其不會(huì)相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，提高了作業(yè)穩(wěn)可以有效保留土壤水分，適用于多種耕作模式的播種單體和保護(hù)性耕作模wn 公司開發(fā)研制的 5010型可調(diào)式懸浮撥茬機(jī)構(gòu)是一個(gè)可通過液壓調(diào)節(jié)作業(yè)撥茬機(jī)構(gòu)，該設(shè)備可利用安裝在免耕播種機(jī)上的控制模塊，在 0~540N 之間對(duì)地面的壓力。當(dāng)作業(yè)過程中遇到地表起伏或者秸稈覆蓋量變化較大時(shí)，可置調(diào)節(jié)懸浮機(jī)構(gòu)使其提高或者降低撥茬機(jī)構(gòu)對(duì)地面的壓力，提高作業(yè)幅寬的率。國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀內(nèi)對(duì)免耕播種機(jī)撥茬機(jī)構(gòu)研究較國(guó)外而言起步較晚，但經(jīng)過國(guó)內(nèi)學(xué)者對(duì)免耕

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2718830