多功能秸稈還田機(jī)設(shè)計(jì)及其秸稈深施裝置性能的試驗(yàn)研究

【摘要】：近年來(lái),我國(guó)東北地區(qū)水土流失問(wèn)題日益嚴(yán)重,致使耕地黑土層變薄,土壤肥力與蓄水保墑能力降低,耕地日益貧瘠,糧食產(chǎn)量不斷減少,威脅國(guó)家糧食生產(chǎn)安全。同時(shí),我國(guó)年秸稈產(chǎn)量豐富,但是秸稈的利用率較低,大部分秸稈用于廢棄和焚燒,不僅造成了資源的浪費(fèi),還造成了環(huán)境的嚴(yán)重污染。秸稈還田具有增加土壤養(yǎng)分含量、改善土壤物理性狀、提高土壤微生物和酶的活性、增加糧食產(chǎn)量等作用,可以增強(qiáng)土壤蓄水保墑能力,減少水土流失有效解決因秸稈廢棄焚燒造成的環(huán)境污染問(wèn)題,同時(shí)秸稈還田還對(duì)保護(hù)生態(tài)環(huán)境、實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展具有十分重要的意義。 針對(duì)解決我國(guó)東北黑土區(qū)水土流失嚴(yán)重、秸稈焚燒污染環(huán)境等問(wèn)題,結(jié)合農(nóng)機(jī)、農(nóng)藝的要求研發(fā)設(shè)計(jì)了多功能秸稈還田機(jī),該機(jī)主要包括秸稈撿拾裝置、秸稈喂入裝置、秸稈切碎裝置、根茬粉碎裝置、秸稈深施裝置等,可一次進(jìn)地完成秸稈撿拾、秸稈切碎、根茬粉碎和秸稈深施作業(yè),并針對(duì)其秸稈深施裝置的性能進(jìn)行試驗(yàn)研究。 設(shè)計(jì)的過(guò)程中結(jié)合了運(yùn)動(dòng)分析、動(dòng)力分析和計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)等方法。整機(jī)的傳動(dòng)系統(tǒng)采用機(jī)械傳動(dòng)與液壓傳動(dòng)相結(jié)合的方式,控制系統(tǒng)采用機(jī)-電-液一體化的控制方式,整機(jī)的動(dòng)力源為75kW的柴油機(jī),作業(yè)速度為4～6km/h,適用于東北地區(qū)壟作和平作耕地作業(yè),壟作作業(yè)時(shí)作業(yè)幅寬為3壟(壟距600～700mm)；整機(jī)的秸稈撿拾裝置采用三鏈條雙抓取式撿拾裝置,撿拾幅寬1350mm；秸稈喂入裝置采用兩對(duì)喂入輥喂入形式,每對(duì)喂入輥直徑分別為150mm和180mm,喂入輥線速度為2.85m/s；秸稈切碎裝置的切碎器采用平板滾刀式切碎器,切碎滾筒轉(zhuǎn)速1480r/min,秸稈切碎長(zhǎng)度為10～30mm；根茬粉碎裝置的滅茬刀輥轉(zhuǎn)速404r/min,滅茬深度8～12cm；秸稈深施深度為20-35cm,秸稈深施量可通過(guò)控制深施裝置輸送螺旋的轉(zhuǎn)速進(jìn)行調(diào)整。 秸稈深施裝置作為整機(jī)的關(guān)鍵裝置,其性能直接影響秸稈深施還田作業(yè)的質(zhì)量和作業(yè)效率。為進(jìn)一步優(yōu)化和設(shè)計(jì)秸稈深施裝置結(jié)構(gòu)、選擇合適的秸稈深施作業(yè)參數(shù),選擇深施螺旋轉(zhuǎn)速、秸稈切碎長(zhǎng)度、秸稈含水率和輸送管徑為考察因素,選擇秸稈深施裝置輸送的秸稈體積流量即秸稈深施量為試驗(yàn)指標(biāo)進(jìn)行試驗(yàn)研究。研究結(jié)果表明：秸稈深施量隨秸稈含水率和秸稈切碎長(zhǎng)度的增大逐漸減小,隨深施螺旋轉(zhuǎn)速、輸送管徑的增大而增大；且四個(gè)因素對(duì)秸稈深施量影響程度從大到小依次為輸送管徑、秸稈長(zhǎng)度、秸稈含水率和深施螺旋轉(zhuǎn)速。 論文以多功能秸稈還田機(jī)設(shè)計(jì)為主,對(duì)其主要工作裝置進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)并確定其工作參數(shù)。通過(guò)對(duì)整機(jī)的設(shè)計(jì)、分析研究以及對(duì)其秸稈深施裝置的性能試驗(yàn)研究,得到影響整機(jī)性能的一些作業(yè)參數(shù),為合理使用該機(jī)提供技術(shù)指導(dǎo),也為研發(fā)人員設(shè)計(jì)新型多功能秸稈還田機(jī)提供新的思路,對(duì)提高秸稈還田機(jī)綜合性能的研究有著借鑒的價(jià)值。 【關(guān)鍵詞】：秸稈還田 多功能秸稈還田機(jī) 撿拾切碎裝置 滅茬裝置 深施裝置 性能試驗(yàn)
【學(xué)位授予單位】：東北農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：S224.29
【目錄】：

• CONTENTS6-10
• 摘要10-11
• Abstract11-13
• 1 引言13-23
• 1.1 研究的目的與意義13-15
• 1.1.1 土壤培肥13-14
• 1.1.2 糧食增產(chǎn)14
• 1.1.3 生態(tài)環(huán)境改善14-15
• 1.2 機(jī)械化秸稈還田技術(shù)及其國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀15-21
• 1.2.1 國(guó)內(nèi)現(xiàn)狀15-19
• 1.2.2 國(guó)外現(xiàn)狀19-21
• 1.3 主要研究?jī)?nèi)容21-22
• 1.4 技術(shù)路線22-23
• 2 多功能秸稈還田機(jī)總體設(shè)計(jì)23-33
• 2.1 整體結(jié)構(gòu)與工作原理23-24
• 2.2 傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)24-26
• 2.2.1 秸稈撿拾喂入切碎傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)24-25
• 2.2.2 秸稈深施傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)25-26
• 2.3 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)26-28
• 2.4 動(dòng)力匹配28-30
• 2.5 機(jī)架設(shè)計(jì)30-32
• 2.5.1 主機(jī)架設(shè)計(jì)30-31
• 2.5.2 后機(jī)架設(shè)計(jì)31-32
• 2.6 小結(jié)32-33
• 3 秸稈撿拾與喂入裝置設(shè)計(jì)33-41
• 3.1 秸稈撿拾裝置設(shè)計(jì)33-37
• 3.1.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與工作原理33-34
• 3.1.2 撿拾過(guò)程運(yùn)動(dòng)分析34-36
• 3.1.3 受力分析36-37
• 3.1.4 主要結(jié)構(gòu)參數(shù)和運(yùn)動(dòng)參數(shù)的確定37
• 3.2 秸稈喂入裝置設(shè)計(jì)37-40
• 3.2.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)37-38
• 3.2.2 受力分析38-39
• 3.2.3 主要結(jié)構(gòu)參數(shù)和運(yùn)動(dòng)參數(shù)確定39-40
• 3.3 小結(jié)40-41
• 4 切碎裝置設(shè)計(jì)41-47
• 4.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)41-42
• 4.2 主要工作參數(shù)確定42-43
• 4.2.1 切碎滾筒轉(zhuǎn)速的確定42-43
• 4.2.2 定刀配置高度43
• 4.3 動(dòng)刀的受力和有限元分析43-46
• 4.3.1 動(dòng)刀的受力分析43-45
• 4.3.2 動(dòng)刀的有限元分析45-46
• 4.4 小結(jié)46-47
• 5 根茬粉碎裝置設(shè)計(jì)47-54
• 5.1 滅茬刀輥結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)47-49
• 5.1.1 滅茬刀設(shè)計(jì)47-48
• 5.1.2 刀盤(pán)設(shè)計(jì)48-49
• 5.2 滅茬刀運(yùn)動(dòng)學(xué)分析49-51
• 5.2.1 滅茬刀運(yùn)動(dòng)軌跡方程49
• 5.2.2 滅茬刀切削速度49-50
• 5.2.3 滅茬刀切削加速度50-51
• 5.3 滅茬裝置工作參數(shù)的確定51
• 5.3.1 刀輥轉(zhuǎn)速51
• 5.3.2 切土節(jié)距51
• 5.4 滅茬刀仿真分析51-53
• 5.4.1 仿真過(guò)程52
• 5.4.2 仿真結(jié)果分析52-53
• 5.5 小結(jié)53-54
• 6 秸稈深施裝置性能的試驗(yàn)研究54-60
• 6.1 試驗(yàn)54-55
• 6.1.1 試驗(yàn)儀器和設(shè)備54
• 6.1.2 試驗(yàn)材料54-55
• 6.1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)55
• 6.2 結(jié)果與分析55-59
• 6.2.1 方差分析55-56
• 6.2.2 不同試驗(yàn)因素對(duì)秸稈深施量的影響56-58
• 6.2.3 多元線性回歸分析58-59
• 6.3 討論59
• 6.4 小結(jié)59-60
• 7 結(jié)論60-61
• 致謝61-62
• 參考文獻(xiàn)62-67
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文67

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