秸秆深施还田机设计及深施装置试验研究

【摘要】：随着现代农业的发展，在世界范围内农作物秸秆已成为了一种潜力巨大的可再生资源，中国作为农业大国，在国家相关政策推动下，粮食产量保持稳定增长，与此同时秸秆产量也大幅增加，近些年我国的秸秆年产量多达数亿吨。秸秆除了直接燃烧、饲用外还可用于秸秆还田、新能源研发、工业加工等领域，然而我国的秸秆资源有效利用率偏低，很大比例的秸秆被直接废弃与焚烧，既浪费了资源又引发了环境污染问题。将大量秸秆进行还田、加大其实施与推广力度是解决上述问题的有效途径，也有助于实现农业可持续发展，对发展循环农业意义重大。 本文介绍了秸秆还田在改良土壤物理性状、增强土壤肥力、促进作物产量提升等方面的重大意义；概述了机械化秸秆还田技术的国内外研究现状。秸秆还田具有多种方式，其中秸秆深施还田除了具备一般秸秆还田方式的效益外，还有助于防治耕地水、土、肥的流失，对改善土壤的蓄水与保温性能具有显著效果，故本文研发了秸秆深施还田机，用以实施秸秆深施还田作业。 秸秆深施还田机主要包括秸秆捡拾装置、秸秆输送装置、秸秆喂入装置、秸秆切碎装置和秸秆深施装置等，在各装置的设计过程中应用了运动分析、动力分析和计算机辅助设计等方法和手段。其传动系统为机械传动与液压传动相结合，采用机–电–液一体化的控制方式。整机适应垄作和平作耕地，一次进地可以完成玉米秸秆的捡拾、切碎、深施还田作业；可以与160～200hp的拖拉机匹配，与拖拉机悬挂连接，秸秆深施还田机作业速度为4～6km/h，秸秆捡拾、深施作业幅宽为3垄（垄距约650mm），秸秆切碎长度为5～40mm，秸秆深施深度为15～40cm，秸秆深施量可通过控制深施装置进行调整。 秸秆深施装置作为整机的关键装置，其性能直接影响秸秆深施还田作业的质量和效率，故本文在秸秆深施试验台上对其进行了行进阻力和秸秆深施量的测试与分析，并对其性能和作业参数进行深入研究。 （1）行进阻力试验以深施深度、土壤密度和行进速度为考察因素，以行进阻力为试验指标，结果显示：随着深施深度、土壤密度和行进速度的增大，行进阻力也增大，三个因素对行进阻力的影响主次顺序为：土壤密度、深施深度和行进速度，其中行进速度的影响不显著。 （2）秸秆深施量试验以深施螺旋转速、秸秆长度和秸秆含水率为考察因素，以秸秆深施量（体积量）为试验指标，在本试验条件下得出：秸秆深施量随秸秆含水率和秸秆长度的增大逐渐减小、随深施螺旋转速的增大而增大，且三个因素对秸秆深施量影响程度从大到小依次为秸秆含水率、深施螺旋转速和秸秆长度。 秸秆深施还田是对秸秆还田技术的进一步探索，秸秆深施还田机的设计及深施装置的试验研究可以为秸秆深施还田技术的深入研究与机具研发提供参考。 【关键词】：秸秆还田 秸秆深施还田机 捡拾切碎装置 深施装置 阻力试验 深施量试验
【学位授予单位】：东北农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：S224.2
【目录】：

• 摘要8-9
• Abstract9-11
• 1 引言11-21
• 1.1 研究的目的与意义11-13
• 1.1.1 秸秆资源利用现状11
• 1.1.2 秸秆还田的意义11-13
• 1.1.3 秸秆还田方式与秸秆深施13
• 1.2 机械化秸秆还田研究现状13-18
• 1.2.1 国内现状13-17
• 1.2.2 国外现状17-18
• 1.3 主要研究内容18-19
• 1.4 技术路线19-21
• 2 秸秆深施还田机总体设计21-33
• 2.1 设计要求21
• 2.2 总体结构与工作原理21-22
• 2.3 传动系统设计22-26
• 2.3.1 秸秆捡拾输送喂入传动系统设计23-25
• 2.3.2 秸秆深施传动系统设计25-26
• 2.4 控制系统设计26-29
• 2.5 动力匹配29-32
• 2.6 小结32-33
• 3 秸秆捡拾与输送装置设计33-45
• 3.1 秸秆捡拾装置设计33-41
• 3.1.1 秸秆捡拾装置结构与工作原理33-35
• 3.1.2 弹齿运动分析35-37
• 3.1.3 主要零部件的设计37-40
• 3.1.4 捡拾器运动仿真40-41
• 3.2 秸秆输送装置设计41-42
• 3.3 动力与传动42-43
• 3.4 小结43-45
• 4 秸秆喂入与切碎装置设计45-55
• 4.1 喂入辊设计45-47
• 4.1.1 工作分析45-46
• 4.1.2 结构设计46-47
• 4.2 切碎器设计47-50
• 4.2.1 结构设计47-49
• 4.2.2 工作性能49-50
• 4.2.3 动力选择50
• 4.3 抛送筒设计50-54
• 4.3.1 秸秆运动分析51-54
• 4.3.2 抛送筒结构54
• 4.4 小结54-55
• 5 秸秆深施装置设计55-63
• 5.1 结构与工作原理55-56
• 5.2 关键零部件设计56-59
• 5.2.1 铲体设计56-57
• 5.2.2 深施螺旋设计57-59
• 5.3 铲体和深施螺旋受力分析59-61
• 5.3.1 铲体受力分析59-60
• 5.3.2 深施螺旋受力分析60-61
• 5.4 动力与传动61-62
• 5.5 小结62-63
• 6 机架及其连接63-69
• 6.1 主机架设计63
• 6.2 侧机架设计63-64
• 6.3 机架连接64-65
• 6.4 机架运动分析65-67
• 6.5 液压缸设计与选用67-68
• 6.6 小结68-69
• 7 秸秆深施装置试验研究69-80
• 7.1 秸秆深施装置行进阻力试验69-74
• 7.1.1 试验设计69-72
• 7.1.2 试验结果与分析72-74
• 7.2 秸秆深施装置秸秆深施量试验74-79
• 7.2.1 试验设计74-77
• 7.2.2 试验结果与分析77-79
• 7.3 小结79-80
• 8 结论80-81
• 致谢81-82
• 参考文献82-85
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文85

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