玉米小麦大麦等农作物免耕播种机的设计波纹圆盘犁刀破茬双圆盘式开沟器双箱排种器一体机构.docx
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玉米小麦大麦等农作物免耕播种机的设计波纹圆盘犁刀破茬双圆盘式开沟器双箱排种器一体机构.docx
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玉米小麦大麦等农作物免耕播种机的设计波纹圆盘犁刀破茬双圆盘式开沟器双箱排种器一体机构
前言
新疆地处我国西北边陲,属中温干旱、半干旱气候区,也属西北风沙源头带,光热资源和土地资源丰富,无霜期短,春旱严重,风沙较大,气候干燥,年降雨量50~250mm。
农业用水主要依靠冰雪融溶的雪水资源补给,种植制度以一年一熟为主,是我国重要的粮、棉、油、糖、瓜果商品生产基地[1]。
在该地区推广保护性耕作技术有利于增加土壤的含水量和有机质,促进沙尘天气的改善,减少农田的风蚀,促进农民增收和农业可持续发展。
2002年,农业部和财政部启动了保护性耕作项目,在北京、天津、河北、山西、辽宁、内蒙古、陕西、甘肃等北方8省(区、市)建立了38个保护性耕作项目示范县;后以京津地区及西北风沙源头区为重点,形成了一个全国保护性耕作技术示范推广网络。
新疆生产建设兵团(以下简称“新疆兵团”)于2004年正式加入这个推广网络,在国家项目推动下,免耕播种技术得到了广泛的推广应用。
保护性耕作技术的核心是免耕播种技术川。
通过免耕播种技术的推广,能满足保护性耕作、节能减排和农业生产的节本增效需求,推动保护性耕作迅速发展,实现农业可持续发展[2-4]。
新疆兵团根据地理生态特点,推广免耕播种技术,形成了玉米、小麦、大麦等;作物免耕播种技术作业规范。
关键词:
开沟;排种;施肥;免耕;播种
目录
1引言1
1.1免耕播种机的国外发展现状1
1.2国内发展现状1
1.3免耕播种机面临问题2
2免耕播种技术概况4
2.1免耕播种技术实施概况4
2.2主要技术模式4
2.3免耕播种机具的推广使用5
2.4免耕播种机总体结构设计5
3免耕部分设计方案7
3.1机架的设计7
3.2破茬刀盘的设计7
3.3开沟器的设计11
3.4覆土轮14
4播种部分设计方案15
4.1播种箱15
4.2排种轴15
4.3排种器的设计16
4.4地轮16
总结17
致谢18
参考文献19
工程概况
本文首先介绍了免耕播种机国外发展及国内发展现状,其中主要介绍国外和国内的免耕播种机现有机型及其优缺点,随后着重介绍了新疆生产建设兵团免耕播种机推广情况。
通过这些数据表明免耕播种机以其各自的技术模式得到运用。
通过以上背景引出本文的设计,免耕播种机的设计。
排种机构采用双箱设计,使得排种方案可进行选择,同时可以采用一个排种箱排种,另一个排种箱施肥的方式,在播种的同时进行精准施肥,避免了肥料的浪费和肥害污染的发生。
排种器动力来源于地轮,地轮在其支撑作用的同时为排种机构排种轴提供动力输入。
该设计简化了排种器的动力来源,避免了对排种机构动力来源的单独设计,简化了整机结构,使整机免于复杂机械机构在大田中故障难以及时维修的风险。
本设计以简单明了的方式达到预期目标为标准。
省去了原来复杂动力源问题,节约了成本。
运用地轮带动播种轴传动,利用尖角型开沟器节省成本,不会堵塞开沟孔,最后用橡胶镇压轮覆土,简单合理方便的体现出设计的意义。
整体机架结构采用焊接方式达到农用机械的标准,另用三点悬挂架,在农闲时可以方便运输,不会破坏开沟结构。
对于株距的控制可以通过调节排种器的尺寸可拆卸式方便播不同种类的种子,合理对株距进行选择达到节省种子的目的。
通过本设计,我发现了简单机构也能达到目的而不失合理性。
1引言
1.1免耕播种机的国外发展现状
20世纪30年代,发生在美国的“黑风暴”引起了人们对传统耕作方法的反思,并开始探索有利于水土保持的新的耕作方法——保护性耕作。
其主要内容有:
用免耕或少耕技术代替传统的铧式犁翻耕土壤,基本不会破坏土壤的结构;秸秆覆盖技术,用秸秆覆盖地标可以减少土壤水分的蒸发,减少土壤的风蚀和水蚀,同时变质后的秸秆可以增加土壤肥力;采用免耕播种技术,在未进行翻耕的地表直接进行施肥和播种作业,减少农机具进地次数,简化作业工序,降低作业成本;药物除草技术,通过化学药物清除杂草,提高除草效率[3]。
作为保护性耕作的核心技术,免耕播种技术也有了较快的发展。
目前国外的免耕播种机以联合作业机为主,能够一次性完成破茬、松土、开沟、播种和施肥等多项作业。
由于国外农场的土地面积一般较大,拖拉机的牵引功率也较大,因此免耕播种机一般为牵引式,采用多梁结构,多排开沟器,各开沟器之间间距较大,排种器多选用气息式排种器。
美国研制的JohnDeere1590No-tillDrill普通耕作和保护性耕作情况下的谷物播种机,开沟器为双排结构,播种行数为16行,选用外槽轮式排种器,开沟器为圆盘切刀式,此开沟器单体较重,有利于免耕作业。
开沟器能够实现单体仿形,对土壤扰动小,坚固耐用。
加拿大研制的Flexi-coil5000整机长度17.4m,采用气息式排种装置与铲式开沟器组合,开沟器也为多梁结构,能够更好的防止堵塞,压缩空气与种箱系统设计在最后方,其重量由自身的行走轮支承,因此种子的重量不会影响开沟器对土壤的压力,能较好地保证开沟深度的一致。
澳大利亚研制的JohnShearerBinDirectDrills可以在一个工作行程同时播种4种作物,其开沟器为单体仿形,双弹簧结构给开沟器以足够的压力进行免耕作业,全液压提升和巨大的行走轮能保证精确的开沟深度,且每个开沟器之间的间隔较大,以保证良好的防堵性能[5]。
国外的免耕播种机具整体较大,付款均在10m以上,适合大面积作业。
然而,由于土地条件、种植方式以及经济发展等多种因素的影响和限制,国外的免耕播种机从其结构和性能等方面均不能适应我国目前的生产条件。
1.2国内发展现状
保护性耕作在我国实施以来,我国也加大力度重点研究小麦和玉米免耕播种机,并取得了较好的成果。
1995年,原北京农业工程大学王耀发、李问盈等人对小麦免耕播种机的开沟器和种子肥料分施机构进行了研究,设计出了一种整体式种子肥料正位分施机构,并研制了小麦免耕播种机的样机;1996年,由山西省农机局和北京农业工程大学共同研制的2BMFY-4型玉米免耕施肥播种机,能够在有玉米整杆覆盖的情况下进行施肥播种作业,由于设计了防堵装置,其通过性较好,确保了播种的质量,同年又研制了型号为2BMFF-9的一种采用尖角开沟器,通过性良好,基本上无堵塞现象且排种深浅一致的理想播种机;2000年,由新疆石河子大学研制的2BCM-6型茬地免耕播种机克服了以往播种机入土性能差的缺点,防堵能力得到了提高[4];2002年,由中国农业大学研制的2BMF-4C轮齿拨草式玉米免耕播种机采用了平行四杆单体仿形机构,较好地改善了播种深度的一致性[6];2008年,由中国农业科学研究院和中国农业大学设计的2BMX-5型小麦-玉米免耕播种机,设计了可拆卸前刀的楔刀型免耕开沟器以及传动机构,设计了圆弧形刃口的前刀,并在内蒙古、宁夏等地进行了实验,整机通过性能良好,播种后对土壤扰动较小,播种深度能够达到预期效果,破茬率大于85%[7];2013年,东北农业大学工程学院王汉羊等人设计了2BMFJ-3型麦茬地免耕精播机防堵装置,并进行了相关试验,试验证明,该设计防堵效果好,能够提高播种精度和播种质量[8]。
我国地块相对较小,农民购买能力相对较低,免耕播种机大多以中小型为主,悬挂式联接,因此,整机质量相对也较轻。
国外的免耕播种机难以在我国应用,因此,根据国情,设计适合我国土壤和耕作条件的免耕播种机是目前我国免耕播种机发展的主要方向。
针对目前我国免耕播种机存在的问题和不足,应该充分考虑我国农业生产环境特点,结合我国农业生产实际,研制并推广适合我国小型地块的,功能相对完善的,安全性可靠性较高的免耕播种机械。
针对秸秆易堵塞、开沟性能差、播种效率低等问题,应该结合我国农业生产实际,在研究防堵部件本身性能和原理的同时,加强对秸秆自身运动规律的分析和研究,把秸秆清理装置的运动和秸秆自身的运动结合起来加以分析和研究[10],得出切实可行的设计理论和设计方法,设计多种形式的、适合不同作业条件的秸秆防堵装置,以保证秸秆清理效果,从而保证开沟器的通过性和开沟深度的一致性,提高播种效率。
根据播种机作业时的行进速度和作业特性,设计结构合理、响应快捷、仿形到位的施肥播种仿形机构,提高仿形质量,从而保证施肥和播种的均匀性和一致性,提高作业质量。
播种机本身的质量是播种效果的前提保证。
根据机具作业时的实际情况,在满足作业需求的前提下,设计出机架材质结实、种子排量一致、箱体结合严密、安全标识明显的高性能、高质量播种机械,彻底改善目前我国农业机械做工差、效率低等问题,提高机具质量,保证作业效果[11]。
1.3免耕播种机面临问题
随着社会的进步和农业的发展,人类面临的共同任务是控制人口,合理地利用和保护自然资源,特别是水土资源,净化和保护环境。
近些年来,国家花费大量财政投入到环境保护,人类对上述问题的认识也逐渐提高,人们已经认识到未来农业的发展方向必然是保护资源和环境,维护生态平衡,以实现农业的可持续发展。
土壤作为农业生产和人类发展的重要物质基础,是陆地生态系统最重要的组成部分和物质循环与能量交换的主要场所[1]。
随着人口数量的不断增长和工业的飞速发展,生态环境严重恶化,大气污染,雾霾严重,土壤质量严重下降。
为了提高土地生产力,改善农业生产环境,保护水资源,实现农业的可持续发展,2002年保护性耕作技术在我国得到了普遍认同,并开始进一步推广[2]。
免耕播种作为机械化保护性耕作的主要技术之一,在农业作业中占有非常重要的地位,播种是农业作业中一个非常重要的环节,播种的质量将直接影响着物的产量和农民的经济效益,而不同地区不同作物的播种要求又不尽相同,因此,结合农业实际需求,设计和研究适合不同作物、不同地区的免耕播种机械,提高播种质量和播种效率,是今后播种机械的研究重点。
免耕播种机存在的问题:
一、秸秆拥堵现象普遍存在尽管已经对免耕播种机的拥堵问题做了大量的研究和努力,但是由于秸秆覆盖的普遍性和不规律性,加之很多研究多注重防堵装置本身工作原理的研究,而缺乏对秸秆本身运动规律的研究[9],因此,目前设计的防堵装置不能很好地保证不同覆盖形式下的秸秆清理效果,导致免耕播种机拥堵问题仍然普遍存在[22]。
二、开沟器入土性能差,开沟深度不一致由于残留秸秆的存在,加上土壤本身没有经过翻耕,土壤硬度相对较大,这就给开沟器入土带来了较大的困难:
开沟器不能很好地入土;不能保证开沟深度的一致性,导致施肥深度和播种深度不一致,种子着床不实,影响出苗时间和出苗率。
施肥是播种前的一个重要工序,施肥效果的好坏在某种程度上会直接影响作物的生长和发育,甚至影响作物产量,而部分免耕播种机仿形功能相对较差,仿形适应能力差,不能保证在未经翻耕的不平整地面上施肥深度的一致性,影响施肥均匀性。
播种部件的仿形机构也存在类似的问题,这就会对播种质量造成较大影响,从而影响播种质量。
三、播种效率低,播种效果不理想由于播种机部分工作部件功能的不完善,导致播种过程中容易出现拥堵、漏播、等问题,播种效果不理想。
此外,受我国地形条件和农民购买能力的限制,大型的播种机械较少,播种效率低。
五、安全性、可靠性有待提高,部分播种机缺少安全防护装置和警示标识,比如链传动无防护罩或防护罩不完整,在有可能发生危险的地方为设置警示标识,存在安全隐患;三点悬挂装置强度不够,易导致与悬挂架相连接的横梁发生变形,影响工作部件的可靠性;部分播种机镇压轮镇压强度不够,连接部件出现开焊、裂缝等现象,影响整个机具的作和效果。
2免耕播种技术概况
2.1免耕播种技术实施概况
新疆兵团农业的集约化、信息化和机械化程度相对较高,土地连片种植,在管理措施上采取统一规划种植面积、统一播种质量标准、统一机械作业要求,有利于保护性耕作技术的实施[5]。
2004-2009年,新疆兵团实施免耕播种总面积累计40000多hm2,2009年免耕播种机具总保有量为99台,新疆兵团随着免耕播种项目的引导推进,免耕播种技术的推广呈现播种面积逐渐增加,辐射区域逐渐扩散的特点。
说明以免耕播种技术为核心的保护性耕作技术已经普遍推广,保护性耕作的观念被普遍接受[7]。
2.2主要技术模式
旱作农业区和灌溉农业区的技术模式是不同的。
新疆属绿洲灌溉农业,干旱少雨,有80%以上的耕地要靠地面灌溉,旱作农业占的比重较小。
新疆兵团的旱作农业区主要集中在农四师昭苏地区的77团、76团和74团,主要作物有小麦和油菜等;灌溉农业区主要是农五师的88团、农七师的129团,主要农作物是小麦、玉米、油葵等;农六师奇台农场属于半干旱地区,主要农作物是小麦和大麦,是新疆兵团粮食主产区[6]。
保护性耕作技术与农艺、栽培和植保技术相互影响,不同地区需要不同的技术模式[7]。
经过几年的实践,新疆兵团逐渐形成了一些较为成熟的保护性耕作技术模式。
根据新疆兵团的农业区生态特点,主要采取了以下几种技术模式。
2.2.1旱作农业区技术模式
(1)春小麦耕作技术模式。
秋季收获油菜(留茬高度不低于20cm)机械秸秆粉碎还田、联合整地机耙地、梳草、免耕播种机施肥、第二年春季免耕播种、喷洒除草剂、杀虫剂、机械收获[8]。
(2)油菜耕作技术模式。
一是秋季收获后春小麦(留茬高度不低于20cm)机械秸秆粉碎还田、免耕播种机施肥、第二年春季免耕播种油菜、机械喷洒除草剂、杀虫剂及叶面肥(2~3遍)、机械收获。
二是秋季收获春小麦(留茬高度不低于20cm)机械秸秆粉碎还田、机械深松、机械施肥、第二年春季机械喷施除草剂、免耕播种、机械喷洒除草剂、杀虫剂及叶面肥(2~3遍)、机械收获[9]。
2.2.2灌溉农业区技术模式
(1)春玉米一年一熟技术模式。
玉米留茬地机械喷施除草剂、组合耙切地(2~3遍)、年深松一加、免耕施肥播种春玉米、杂草及病虫害防治、玉米联合收割机或青贮机械收获(留茬高度不低于20cm)。
(2)冬小麦夏玉米(青贮玉米)一年两熟技术模式。
秋季玉米收获后留茬用机械喷施除草剂、组合耙切地(2~3年深松一次)、小麦免耕施肥播种机播种冬小麦、防治杂草及病虫害、机械叶面施肥、来年联合收割机收获小麦(留茬高度不低于20cm,秸秆粉碎还田)、喷雾机化学除草、免耕施肥机播种青贮玉米、机动喷雾机化学除草和病虫害防治、青贮机收获青贮玉米。
(3)大麦一年一熟技术模式。
联合收割机收获留茬20cm以上、清除机收吐出的秸秆、机械深松、春季浅耙(三年一次)、免耕播种机播种、生育期病、虫、草害防治及田间管理、机械收获。
2.3免耕播种机具的推广使用
新疆兵团的团场都是机械化程度相对较高的国营农场,农作物连片种植,地块规正,适合大中型农业机械作业,因此保护性耕作机具也都是以大中型机具为主。
实施免耕播种技术以来,陆续引进了瓦房店市精量播种机制造有限公司生产的2BQM-6D型气吸式免耕播种机,中国农业机械化科学研究院生产的2BMG-18型和2BMG-24型小麦免耕施肥播种机,奇台恒源机械厂制造的免耕播种中耕施肥机,呼和浩特市得利新技术设备厂生产的2MSB-11A1型免耕施肥播种机,中国农业机械化科学研究院生产的美诺一6119型免耕施肥播种机等免耕播种机具[9]。
通过对这几种机型进行的对比试验证明,中国农业机械化科学研究院生产的2BMG-24型和美诺一6119型免耕播种机适应性好,其开沟器用的是双圆盘式波纹耙片,解决了秸秆堵塞问题[10]。
在秸秆覆盖适宜、种床整理较好的情况下,作业效率和质量都基本能满足需要。
为保证机具的通过性,在新购进的中农机美诺6119型播种机切刀前加装了分草铲,效果较好。
但是2BMG-24型和美诺一6119型免耕播种机共同存在着不能种、肥分施的问题,要增加一次施肥作业,增加了作业成本,对土地多进行了一次碾压[12]。
2.4免耕播种机总体结构设计
本设计采用破茬开沟在前,播种施肥在后的结构设计。
先由波纹圆盘犁刀对未进行翻耕旋耕的土地进行破茬开沟处理,然后在破茬之后进行播种、施肥等操作。
整体Solidworks三维模型如图。
图2-4整机三维模型
本设计采用三点悬挂式机架,便于在免耕播种机闲置时对破茬刀和开沟器,排种器进行有效的保护,同时方便大田作业出现故障时的维护和修理[11]。
破茬刀采用波纹圆盘犁刀,波纹圆盘犁刀破茬效果明显,由于普通圆盘刀,在波纹圆盘犁刀支撑杆上装有液压杆,便于调节破茬高度和深度,同时可以有效地保护破茬梨刀在受到瞬时强撞击时对波纹圆盘覆土犁刀刀刃的保护[12]。
开沟器采用双圆盘式,结构简单,开沟效果理想,在包证开沟效果的同时便于维修更换。
排种机构采用双箱设计,使得排种方案可进行选择,同时可以采用一个排种箱排种,另一个排种箱施肥的方式,在播种的同时进行精准施肥,避免了肥料的浪费和肥害污染的发生。
排种器动力来源于地轮,地轮在其支撑作用的同时为排种机构排种轴提供动力输入。
该设计简化了排种器的动力来源,避免了对排种机构动力来源的单独设计,简化了整机结构,使整机免于复杂机械机构在大田中故障难以及时维修的风险[17]。
机架最后采用双橡胶轮覆土机构,同时起到和镇压的作用,结构简单维修更换方便。
3免耕部分设计方案
3.1机架的设计
土壤保护性耕作的特点是在地表覆盖的前提下尽可能减少耕作机具对土壤的扰动,确保土壤墒情。
播种施肥机的设计力求省种、高效、结构紧凑和性能可靠。
为保证机具正常作业,减少能耗,破茬部件只对苗带进行处理,在满足保护性耕作的同时大大降低主机的动力消耗。
此外,应用免耕整地应最大限度地保证秸秆还田的效果,碎茬还田部分的破茬刀采用波纹圆盘刀,便于把秸秆和根茬切碎还田;变速箱结构设计力求简单实用;播种器采用比较常用的弧形排种器,维修替换方便简单,达到省种、省工、省制种田、苗带成线、苗齐、苗壮、苗匀和通风透光的目的,提高化肥的利用率,充分利用土壤的营养和水分,降低生产成木[14]。
机架采用截而为50x50x5mm的方管和60x60x5mm的方管焊接而成。
经过计算可知,方管能够很好地满足几句的刚度和强度的要求,正常工作时不至于产生剧烈的震动和变形。
机架前端采用三点悬挂式结构,悬挂方便,不工作时能有效的保护播种机破茬刀、开沟器、播种机构和覆土机构,且出现意外免耕播种机损坏,维修装卸方便。
图为本设计方案所采用的机架Solidworks三维实体模型图。
图3-1机架三维图
3.2破茬刀盘的设计
破茬装置在发展保护性耕作中显得尤为重要,关系到免耕播种机能否正常作业以及作业程度的好坏。
免耕播种机一般在农作物收获不久未经翻耕的地块上行进,地面存在大量秸秆残茬,地势不平整,作业环境恶劣。
在这种情况下,如若没有良好的破茬装置将秸秆切断清理,秸秆碎屑会在机具狭小空间堆积增添阻力,过度消耗动力,严重造成机具拥堵卡死。
目前常用的破茬装置主要分为驱动式和被动式两类。
(1)驱动式破茬装置。
拖拉机动力输出轴将动力传递于高速旋转的破茬装置,机具前行中将桔秆残茬切开或打碎,保证播种机能顺利通过不被堵塞。
常用的破茬部件有斜置缺口圆盘和旋耕刀。
驱动式破茬装置破茬效果好,通过性能好,但也存在机具传动结构复杂、功率消耗大、桔秆覆盖率降低、高速旋转部件易磨损等不足。
(2)被动式破茬装置。
在拖拉机的牵引下,破茬部件随机体向前行进作业,对过程中遇到的秸干残茬切开,保证播种机能顺利通过。
常见的破茬件有移动式和滚动式两种。
移动式破茬部件有短翼尖角破茬铲、凿式破茬铲等,入土性能好,对单体贡量要求小,整机质量小,但工作时遇无法切断根茬会增大工作阻力,严重会使机架被抬起,影响播种质量。
因此,切除根茬粗壮的作物多采用滚动式破茬。
滚动式破茬部件主要包括平面圆盘、缺口圆盘、波纹圆盘、涡轮圆盘等多种形式,依靠圆盘刀锋利的刃口切断秸秆、根茬和切开土壤,但圆盘刀需要播种单体具有一定重量,利于切割断茬[19]。
综上所述,免耕播种机采用被动式破茬装置使得结构简单、破茬部件磨损慢、动力消耗小。
相关研究表明:
当单体重达到72kg时,圆盘破茬深度均达到或超过80mm,能够将地表下的根茬完全切开。
因此,本设计主要采用滚动圆盘破茬刀。
图(a)普通圆盘刀图(b)缺口圆盘刀图(c)波纹圆盘刀
图3-2三种不同类型的圆盘刀
图(a)普通圆盘刀受力分析
图(b)缺口圆盘刀受力分析
图(c)波纹圆盘刀受力分析
图3-3三种不同类型圆盘刀切茬受力示意图
破茬圆盘刀直径为D,地表秸秆直径为d,破茬刀入土深度为h,忽略秸秆自重,其受力图如上图所示,其中N1、F1为破茬刀作用于秸秆的正压力和摩擦力。
N2、F2为地面作用于秸秆的支持力和摩擦力。
由图可知,对三种圆盘刀进行受力分析:
(3-1)
(3-2)
a)普通圆盘刀,竖直方向受力平衡可知:
(3-3)
秸秆被圆盘刀切断而不被退走需满足以下方程:
(3-4)
将(3-1)(3-2)(3-3)代入式(3-4)中可得下式:
(3-5)
b)缺口圆盘刀,非缺口部分切割与普通圆盘刀一致,缺口部分切割时,竖直方向受力平衡可知:
(3-6)
秸秆被圆盘刀切断而不被退走需满足以下方程:
(3-7)
将(3-1)(3-2)(3-6)代入式(3-7)中可得下式:
(3-8)
c)波纹圆盘刀,由竖直方向受力平衡可得:
(3-9)
秸秆被圆盘刀切断而不被退走需满足以下方程:
(3-10)
将(3-1)(3-2)(3-9)代入式(3-10)中可得下式:
(3-11)
3种类型的圆盘刀都是通过砍切、滑切共同作用将秸秆切断。
但3种圆盘刀的砍切、滑切作用效果不同,在缺口圆盘刀情况卜,砍切力与地表的夹角a较大,砍切作用较强;普通圆盘刀和大波纹圆盘刀情况下a较小,滑切作用较强。
当秸秆直径d一定,破茬刀直径D一定时,则
越大,入土深度越大,对切断根茬越有利。
通过受力分析,比较式(3-5),式(3-8),式(3-11)可知,缺口圆盘刀
最大,但当秸秆滑入缺口之内,由于相邻齿的支撑作用,圆盘刀作用于秸秆的砍切力减弱,缺口内顶端切割秸秆时,砍切力达到最小,破茬率不稳定。
而大波纹圆盘刀与普通圆盘刀相比,
波纹圆盘刀作业时,秸秆与地表之间相对滑移较小,切茬较深因而破茬率更高。
所以本设计采
用纹圆盘破茬刀[18]。
圆盘破茬刀直径的确定:
由图a可知:
化简得:
(3-12)
因此,选取秸秆平均直径d=30mrn,圆盘刀破茬深度h=80mm,秸秆与圆盘刀的摩擦角约为23°~33°,计算时取30°。
由式(12)可求得,D>350mm。
破茬刀盘组件是该免耕播种机的主要核心部件,其设计合理与否直接关系到整机的作业效果、破茬效果。
受配套动力、液压提升能力和牵引功率的限制,破茬刀盘组件的设计要求变速箱和破茬刀盘结构紧凑,耕幅尽量小。
刀盘要满足既可以清理残茬,又可以使该部分土质得到疏松,便于种子生根发芽与生长的要求。
为此,设计时采用波纹圆盘刀破茬刀组合,该组合包括波纹圆盘犁刀、双圆盘开沟器和橡胶镇压轮。
图为本设计方案所采用的破茬刀结构Solidworks三维实体模型图。
图3-4破茬刀结构三维实体模型图
本设计方案将破茬刀后增加液压缸,可以在破茬梨刀受到瞬时过大冲击时有效地保护破茬梨刀不受损坏,大大增加了破茬梨刀的使用寿命。
3.3开沟器的设计
3.3.1免耕播种机中开沟器的技术要求
免耕播种机中开沟器的技术要求主要包括:
破茬入土功能、开沟器开沟直度、深度和开沟器结构要求。
(一)破茬入土功能
在保留地表残茬覆盖物的前提下,免耕播种机开沟器必须具备较强的破茬功能。
在未经翻耕的耕地实施播种,由于地面土壤硬度较高,免耕播种机开沟器必须具备较强的入土和切土功能。
(二)开沟器开沟直度
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