水田高茬秸稈還田耕整機的研制

【摘要】：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埋稈的水田耕整機械,開展了總體技術(shù)研究及關(guān)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,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(guān)鍵部件展開設計與分析。重點分析了螺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-DYNA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%；耕后地表平整度25.0mm。 【關(guān)鍵詞】：秸稈還田 水田耕整 螺旋刀輥 三維數(shù)值模擬
【學位授予單位】：華中農(nóng)業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2012
【分類號】：S222
【目錄】：

• 摘要7-8
• Abstract8-10
• 1 緒論10-18
• 1.1 課題研究的目的及意義10-11
• 1.2 秸稈還田機國內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-16
• 1.2.1 國內(nèi)秸稈還田機研究現(xiàn)狀11-15
• 1.2.2 國外秸稈還田機研究現(xiàn)狀15-16
• 1.3 課題研究內(nèi)容16-18
• 1.3.1 主要研究內(nèi)容16-17
• 1.3.2 研究技術(shù)路線17-18
• 2 水稻秸稈機械特性試驗18-27
• 2.1 試驗準備18-20
• 2.1.1 試驗材料和裝置18-20
• 2.1.2 試驗方法與內(nèi)容20
• 2.2 試驗結(jié)果與分析20-26
• 2.2.1 采樣莖稈初始狀況20
• 2.2.2 彎曲試驗20-24
• 2.2.3 壓縮試驗24-26
• 2.2.4 試驗結(jié)論26
• 2.3 本章小結(jié)26-27
• 3 水田高茬秸稈還田機總體設計27-34
• 3.1 水田高茬秸稈還田耕整機總體設計要求27-28
• 3.2 水田高茬秸稈還田耕整機總體結(jié)構(gòu)與工作原理28-30
• 3.2.1 整機結(jié)構(gòu)28-29
• 3.2.2 工作原理和工作過程29-30
• 3.3 動力匹配研究30-32
• 3.4 掛接方式設計32-33
• 3.5 本章小結(jié)33-34
• 4 主要部件設計與分析34-51
• 4.1 動力傳遞系統(tǒng)的設計34-36
• 4.1.1 動力傳遞線路設計34-35
• 4.1.2 各級齒輪傳動設計35-36
• 4.2 螺旋刀輥的設計與分析36-46
• 4.2.1 總體結(jié)構(gòu)設計36-37
• 4.2.2 刀輥主要參數(shù)確定37-46
• 4.3 前、后刀輥的配置46
• 4.4 壓稈裝置設計46-48
• 4.5 防纏草裝置設計48-49
• 4.6 擋土平地裝置設計49-50
• 4.7 本章小結(jié)50-51
• 5 螺旋刀輥運動學與動力學仿真分析51-67
• 5.1 運動仿真分析51-55
• 5.1.1 虛擬樣機模型設計51-53
• 5.1.2 運動仿真參數(shù)設置53
• 5.1.3 運動仿真結(jié)果與分析53-55
• 5.2 刀輥-土壤非線性動力學仿真55-66
• 5.2.1 螺旋橫刀切削阻力分析55
• 5.2.2 LS-DYNA 971簡介55-56
• 5.2.3 土壤模型材料確定56-58
• 5.2.4 刀輥切削土壤模型58-62
• 5.2.5 切削過程仿真與結(jié)果分析62-66
• 5.3 本章小結(jié)66-67
• 6 機具性能驗證試驗67-74
• 6.1 性能試驗67-70
• 6.1.1 試驗目的67
• 6.1.2 試驗設備67
• 6.1.3 試驗條件67-68
• 6.1.4 試驗方法與性能指標檢測68-70
• 6.2 試驗結(jié)果與分析70-72
• 6.2.1 試驗結(jié)果70-71
• 6.2.2 試驗結(jié)果分析71-72
• 6.3 結(jié)論72-73
• 6.4 本章小結(jié)73-74
• 7 結(jié)論與建議74-76
• 7.1 主要研究內(nèi)容和結(jié)論74-75
• 7.2 不足與展望75-76
• 參考文獻76-80
• 致謝80-81
• 附錄81-86
• 附錄1 三維數(shù)值模擬切削土壤過程的求解K文件代碼81-86
• 附錄2 攻讀碩士學位期間主要研究工作86

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農(nóng)機社會化服務百千萬工程實施情況的調(diào)查與思考    胡桂秋;

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我市今年耕整機推廣突破萬臺    記者 李薇帆

鄱陽一專家發(fā)明新式“犁耙”    孫文仲

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我省70萬臺“鐵?！币粰C多用    本報記者 羅鍇 通訊員 王煥章

矮寨鎮(zhèn)400“鐵牛”引領(lǐng)農(nóng)民致富    楊正祥

南城農(nóng)機聲聲唱響富民歌    吳永祥 胡進

打點農(nóng)資助豐收    

新型水田機械IZD-20型耕整機    周良墉

旋耕—碎茬仿生刀片    汲文峰

新型耕整機的產(chǎn)品中試及市場推廣研究    袁婷

多功能履帶自走耕整機設計及有限元分析    肖成林

單輪水田耕整機安全性研究    譚仁忠

行間耕整機通用刀輥設計與試驗    莊維林

耕整機扶手架振動機理及減振措施的虛擬研究    孟祥偉

GN31耕整機扶手架振動機理和減振手把的仿真研究    楊曉麗

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兩行耕播聯(lián)合作業(yè)機的研究    孫明哲

湖南水田耕整機關(guān)鍵部件優(yōu)化設計與優(yōu)化配置研究    汪友祥

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