水田高茬秸稈還田耕整機的研制.pdf

1、水稻是我國主要糧食作物之一，主要種植于東北、華南和長江流域地區(qū)。作為水稻主要產(chǎn)地的長江流域有油-稻、麥-稻、肥-稻、雙季稻、三季稻等多種種植制度，前茬作物收獲以后緊接著種植水稻，農(nóng)時緊迫，然而前茬作物殘留的高茬秸稈對水田耕整帶來了很大困難。研究一種高效的水田秸稈還田耕整機，以解決水田耕整中秸稈還田問題，是現(xiàn)階段水稻機械化種植和可持續(xù)生產(chǎn)研究的重點問題之一。
　　 本文以實現(xiàn)水田的高效秸稈還田與耕整為目標，研制了一種雙輥式螺旋旋耕

2、埋稈的水田耕整機械，開展了總體技術研究及關鍵部件的設計與分析，運用CAE軟件進行了運動學與動力學仿真分析，主要研究內(nèi)容如下：
　　 (1)在比較分析國內(nèi)外秸稈還田與水田耕整機械研究現(xiàn)狀的基礎上，研制了一種適應高秸稈殘茬直接翻埋還田的雙輥式水田螺旋旋耕埋稈耕整機，分析了該機具的工作原理和工作過程，提出了總體性能指標參數(shù)和基本結(jié)構(gòu)參數(shù)，進行了該機具的動力匹配選型分析。
　　 (2)對成熟期的水稻莖稈進行了彎曲和軸向壓縮試驗，

3、分析了水稻莖稈不同生長部位的力學性能差異。試驗結(jié)果表明：水稻莖稈由上到下直徑依次增大，機械性能依次增大，莖稈上部和莖稈下部的最大彎曲破壞力分別為6.07N、9.64N，莖稈上部和莖稈下部的最大壓縮破壞力分別為46.96N、69.35N；同一生長部位的莖稈，受壓縮破壞所需的力遠大于彎曲破壞所需要的力。
　　 (3)對本機具的動力傳遞系統(tǒng)、工作刀輥及其螺旋橫刀、壓稈裝置、防纏草裝置和擋土平地裝置等關鍵部件展開設計與分析。重點分析了螺

4、旋刀輥及螺旋橫刀的結(jié)構(gòu)參數(shù)和運動參數(shù)，在切土節(jié)距為3～6cm時，分析確定了機組的行進速度范圍為0.835～1.67m/s。分析了兩個螺旋刀輥上左、右螺旋橫刀的排列形式。
　　 (4)基于Pro/E軟件完成了整機及零部件的實體模型的建立，并進行全局干涉檢查與運動仿真分析。分析了當動力機提供轉(zhuǎn)速為720r/min時，機組可以正常工作的前進速度范圍，并分析了機組前進速度對作業(yè)質(zhì)量的影響。
　　 (5)基于ANSYS/LS-DY

5、NA顯示動力學分析軟件，開展刀輥切削土壤的數(shù)值模擬，模擬切削過程中的土壤變形、切削阻力和功耗。獲得單節(jié)螺旋刀輥轉(zhuǎn)速為300r/min，機組行進速度為1.1m/s時，最大切削力為14104N，最大功率為6.4kW。
　　 (6)所研制的水田高茬秸稈還田耕整機在平均高度達300mm的水稻秸稈殘茬田的性能試驗表明，該機可一次性實現(xiàn)秸稈埋覆還田、旋耕碎土、地表平整等多項功能，其主要性能指標符合設計要求，秸稈埋覆率94.19%；耕后地表平