扎穴式玉米精播機研制與試驗.pdf

1、為解決玉米開溝播種時對土壤擾動大、投種點高、動力消耗大及開溝器易被田間雜物纏繞等問題，在綜合國、內外現(xiàn)有扎穴播種與精密播種作業(yè)機具相關研究的基礎上，設計了一種扎穴式玉米精密播種機。該機主要由扎穴裝置、排種排肥裝置、種肥暫存裝置、行走及傳動裝置、機架等組成，實現(xiàn)玉米的精量播種作業(yè)。本文采用成穴機構理論分析、扎穴機構仿真分析、關鍵部件有限元分析及土槽試驗等研究方法，對扎穴式玉米精播機關鍵技術進行了系統(tǒng)研究，取得如下成果:
　　(1)根

2、據(jù)農(nóng)藝要求設計了一種扎穴式玉米精播機，扎穴播種機構由排種裝置、種肥暫存裝置、扎穴裝置、行走及傳動裝置、機架等組成。該機構采用鴨嘴扎穴投種作業(yè)模式，解決了傳統(tǒng)播種作業(yè)時投種點高、開溝器開溝對土壤的擾動量大和動力消耗大等難題，提高了播種質量。
　　(2)對扎穴軌跡理論分析得出，特征參數(shù)λ＞1時可滿足零速播種施肥作業(yè)，提高播種施肥的穩(wěn)定性，為使穴孔長度盡量減少，機構各參數(shù)應滿足公式1-h/4Rt≤ Rd/iRt(1-ε)＜1。采用ADA

3、MS軟件對扎穴機構運動學仿真分析，測得成穴器鴨嘴尖端的位移隨時間變化曲線、速度隨時間變化的曲線、加速度隨時間的變化曲線。分析成穴器鴨嘴在播種施肥過程與開合銷接觸后開合時間對播種的影響，驗證了設計時開合銷在同心圓盤安裝位置的準確性。
　　(3)對扎穴式玉米精播機各部件進行了結構設計和三維建模，并加工了樣機。對樣機進行了生產(chǎn)試驗。
　　(4)分析扎穴機構成穴機理，確定影響成穴質量的各機構相關參數(shù)。研究表明:機器的前進速度、成穴鴨

4、嘴入土深度、成穴鴨嘴錐角對指標穴孔長度、穴孔寬度及穴距對播種質量影響較大。通過單因素實驗分析了每個因素對穴孔長度，穴孔寬度及穴距的影響，得到機器的前進速度為1.2m/s～1.8m/s，鴨嘴入土深度100mm～120mm，鴨嘴瓣與中心線夾角即成穴器鴨嘴錐角為15°～25°時，各指標取最優(yōu)值。采用Box-Behnken中心組合試驗設計方法，建立了扎穴式玉米精播機穴孔長度、穴孔寬度及穴距數(shù)學模型，分析了機構各參對指標貢獻率大小。得到在最優(yōu)參數(shù)

5、組合為:當前進速度在1.5m/s、成穴鴨嘴入土深度在110mm、成穴鴨嘴錐角在20°的條件下，成穴長度控制在67mm以下，成穴寬度小于56mm，穴距在251mm左右。優(yōu)化后的參數(shù)可滿足玉米播種的性能要求，為進一步研究提供依據(jù)。
　　(5)通過有限元靜力學分析手段，利用ANSYS Workbench對成穴器鴨嘴與機架進行分析運算，結果表明:
　　1.成穴器鴨嘴應力分布均勻，最大應力124Mpa，不超過材料Q235的屈服應力，進

6、一步說明了其設計的鴨嘴的合理性。
　　2.機架前8階模態(tài)頻率在28.067～47.572 Hz的范圍內，可能引起機架發(fā)生共振的外部振率為57 Hz，兩者并未重合，機器田間作業(yè)時并不會發(fā)出現(xiàn)振現(xiàn)象。
　　(6)驗證了扎穴式玉米精播機的播種性能，對樣機的各項性能指標了初步試驗，測定了其性能。試驗結果表明:所形成的穴孔形狀合理，所測得的空穴率、種子破碎率、總肥量穩(wěn)定性變異系數(shù)、各行排鐘量變異系數(shù)、地輪滑移率均符合國家對穴播機的要求