秸稈全量還田大耕深雙軸分層切土旋耕機的設(shè)計與性能試驗

【摘要】：秸稈的全量還田不但可以解決因為秸稈焚燒而引起的空氣污染和交通事故等問題,同時可以改善土壤結(jié)構(gòu),減少肥料的用量。目前我國農(nóng)村采用的秸稈機械化還田的耕作工藝的耕作深度不足12cm,大量前茬的秸稈被埋在不足12 cm的土壤里,將造成耕作層中秸稈和土壤的比例很高。這樣會引起地表土草比例失調(diào),導(dǎo)致土壤懸空,引起下季作物種子播種深淺不一,影響種子發(fā)芽生長,導(dǎo)致大量減產(chǎn)等問題。因此,迫切需要設(shè)計一種能與大馬力拖拉機相配套的適應(yīng)稻麥輪作地區(qū)作業(yè)的大耕深秸稈全量還田旋耕機械。本文參考現(xiàn)有的雙軸旋耕機,采用雙軸分層切土旋耕工藝,研制出了一種適應(yīng)于秸稈全量還田的大耕深雙軸分層切土的旋耕機,即新型1GKM-200型雙軸分層切土旋耕機。該機具采用雙軸分層切土原理,成功解決了雙軸旋耕機旋耕刀軸難以入土、旋耕消耗功率大、旋耕效率低等問題,實現(xiàn)了后刀軸在前刀軸耕深的基礎(chǔ)上再次深耕以此增大耕作深度的目的。機具整體采用三點懸掛方式與拖拉機掛接,主要由機架部件、懸掛架部件、中間傳動箱部件、左右側(cè)邊傳動箱部件、前后刀軸及其旋耕刀部件、左右傳動軸部件、動力輸入軸部件等部件組成,能一次作業(yè)完成秸稈還田、深旋耕、平整等多道工序,不僅提高了工作效率,還大幅地減少了能源的消耗。本文重點對雙軸空間布置結(jié)構(gòu)進行了創(chuàng)新設(shè)計,機構(gòu)采用兩根旋耕刀軸上下錯位布置,實現(xiàn)了20cm以上的大耕深作業(yè)；對機具的旋耕部件進行了優(yōu)化設(shè)計,選用IT225旋耕刀作為旋耕刀,發(fā)現(xiàn)前、后刀軸正旋且轉(zhuǎn)速為240r/min時作業(yè)效果最佳；建立了旋耕刀軸的受力模型,并對刀軸的進行了受力分析,依靠可靠性理論對刀軸半徑進行優(yōu)化設(shè)計；對刀座排列進行優(yōu)化,改善了機具的纏草壅土情況,減少振動沖擊,延長了傳動件的壽命。本文對機具的動力傳遞路線進行了優(yōu)化設(shè)計,并合理分配各級傳動比；設(shè)計了各個傳動部件,并對中間傳動箱部件進行了校核；利用CATIA建立了整機結(jié)構(gòu)模型；利用ANAYS Workbench對機具的機架進行了模態(tài)分析,分析表明旋耕機工作頻率遠離其15階固有頻率,表明機架不會發(fā)生因共振而造成破壞。對樣機進行了田間的性能試驗,試驗結(jié)果顯示該機具擁有良好的穩(wěn)定性和通過性,其作業(yè)效果良好,各項性能指標(biāo)均達到了國家標(biāo)準(zhǔn),平均耕作深度達20.76 cm,遠遠高于國家標(biāo)準(zhǔn)8cm的要求。 【關(guān)鍵詞】：旋耕機 雙軸 耕深 分層切土 秸稈還田
【學(xué)位授予單位】：揚州大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：S222.3
【目錄】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-10
• 第一章 緒論10-19
• 1.1 研究背景10-11
• 1.2 國內(nèi)外旋耕技術(shù)的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢11-17
• 1.2.1 國外旋耕技術(shù)的研究現(xiàn)狀11-13
• 1.2.2 我國旋耕技術(shù)的研究現(xiàn)狀13-16
• 1.2.3 旋耕技術(shù)發(fā)展趨勢16-17
• 1.3 課題研究的意義與研究內(nèi)容17-18
• 1.3.1 課題研究的意義17
• 1.3.2 課題的研究內(nèi)容17-18
• 1.4 本章小結(jié)18-19
• 第二章 雙軸分層切土旋耕機耕作原理與總體布置方案19-25
• 2.1 雙軸分層切土旋耕機的耕作原理19
• 2.2 雙軸分層切土旋耕機的設(shè)計要求19-21
• 2.2.1 總體技術(shù)原則19-20
• 2.2.2 農(nóng)藝要求20
• 2.2.3 配套動力20
• 2.2.4 機具設(shè)計技術(shù)要求20-21
• 2.3 雙軸分層切土旋耕機方案設(shè)計21-23
• 2.3.1 總體結(jié)構(gòu)21-22
• 2.3.2 工作過程22-23
• 2.4 功率消耗及其影響因素23
• 2.4.1 影響功率消耗的因素23
• 2.4.2 功率消耗估算23
• 2.5 本章小結(jié)23-25
• 第三章 雙軸分層切土旋耕機旋耕部件的設(shè)計25-31
• 3.1 雙軸空間布置結(jié)構(gòu)設(shè)計25-27
• 3.2 刀軸正反轉(zhuǎn)確定27
• 3.3 前、后刀軸總成的設(shè)計27-30
• 3.3.1 刀軸轉(zhuǎn)速的確定27-28
• 3.3.2 刀軸的受力分析28-29
• 3.3.3 旋耕刀的選擇29
• 3.3.4 旋耕刀的布置29-30
• 3.4 本章小結(jié)30-31
• 第四章 雙軸分層切土旋耕機主要傳動部件的設(shè)計31-46
• 4.1 傳動系統(tǒng)組成31
• 4.2 傳動系統(tǒng)的傳動路線31-32
• 4.3 傳動比設(shè)計32
• 4.4 中間傳動箱總成的設(shè)計32-43
• 4.4.1 技術(shù)要求32
• 4.4.2 傳動箱部件設(shè)計要求32-33
• 4.4.3 箱體的設(shè)計33-34
• 4.4.4 弧齒錐齒輪傳動機構(gòu)的設(shè)計34-37
• 4.4.5 傳動軸的設(shè)計37-41
• 4.4.6 軸承的選取41-43
• 4.4.7 中間傳動箱總成的裝配43
• 4.5 側(cè)邊傳動箱總成的設(shè)計43-44
• 4.6 橫向傳動齒輪軸總成的設(shè)計44
• 4.7 側(cè)邊下箱體總成的設(shè)計44
• 4.8 本章小結(jié)44-46
• 第五章 雙軸分層切土旋耕機機架設(shè)計與模型裝配46-52
• 5.1 雙軸分層切土旋耕機的機架設(shè)計46-50
• 5.1.1 異型側(cè)板的設(shè)計46-47
• 5.1.2 懸架的設(shè)計47-48
• 5.1.3 上擋泥罩的設(shè)計48
• 5.1.4 后拖板的設(shè)計48-49
• 5.1.5 機架的裝配49-50
• 5.2 雙軸分層切土旋耕機的模型裝配50
• 5.3 本章小結(jié)50-52
• 第六章 雙軸分層切土旋耕機機架的模態(tài)分析52-61
• 6.1 建立有限元模型52-54
• 6.1.1 模型的簡化52-53
• 6.1.2 單元的選擇53-54
• 6.2 有限元建模步驟54-56
• 6.2.1 材料屬性54-55
• 6.2.2 有限元建模關(guān)鍵問題處理55-56
• 6.3 機架的理論模態(tài)分析56-60
• 6.4 本章小結(jié)60-61
• 第七章 雙軸分層切土旋耕機田間性能試驗61-68
• 7.1 試驗?zāi)康?/span>61
• 7.2 試驗條件61-62
• 7.3 試驗方法62
• 7.4 檢測設(shè)備62-63
• 7.5 機具主要性能測試63-66
• 7.5.1 耕深的測量63-65
• 7.5.2 碎土率的測量65
• 7.5.3 耕后地表平整度的測量65-66
• 7.5.4 植被覆蓋率的測量66
• 7.6 試驗結(jié)果的比較66
• 7.7 本章小結(jié)66-68
• 第八章 總結(jié)與展望68-70
• 8.1 工作總結(jié)68
• 8.2 本文的創(chuàng)新點68-69
• 8.3 進一步的研究和展望69
• 8.4 本章小結(jié)69-70
• 參考文獻70-74
• 致謝74-75
• 攻讀碩士學(xué)位期間主要的論文75-76

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