玉米原茬地免耕覆秸播種同步比例回收秸稈關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、2BMFJ系列原茬地免耕覆秸精量播種機(jī)利用秸稈側(cè)向拋出的原理，集成了原茬地種床整備、清秸防堵、精量播種、側(cè)深施肥、覆土鎮(zhèn)壓、噴施藥劑和秸稈均勻覆蓋等多項(xiàng)功能于一體，一次進(jìn)地完成原茬地高質(zhì)量精密播種各項(xiàng)作業(yè)工序，實(shí)現(xiàn)了精耕細(xì)作與保護(hù)性耕作瞬時(shí)動(dòng)態(tài)融合，已成為保障原茬地玉米、大豆、花生等作物保護(hù)性播種的重要技術(shù)手段。秸稈還田量對(duì)糧食產(chǎn)量及土壤微生物均有顯著影響，為實(shí)現(xiàn)免耕播種的同時(shí)按照科學(xué)的比例回收秸稈，以達(dá)到最佳秸稈還田量的目的，本研究設(shè)

2、計(jì)了一種與2BMFJ系列原茬地免耕覆秸精量播種機(jī)匹配的秸稈同步比例回收裝置，并通過理論分析、數(shù)值模擬、試驗(yàn)研究相結(jié)合的方法，完成了系列關(guān)鍵技術(shù)研究。主要工作內(nèi)容及取得的成果如下:
　　(1)玉米秸稈側(cè)向拋出動(dòng)力學(xué)模型的建立:綜合考慮空氣阻力、土壤干涉及其他不可控因素對(duì)玉米秸稈空間運(yùn)動(dòng)軌跡的影響，對(duì)玉米秸稈被側(cè)向拋出過程進(jìn)行了動(dòng)力學(xué)分析，建立了含有修正系數(shù)的玉米秸稈被側(cè)向拋出動(dòng)力學(xué)模型及玉米秸稈空間三維運(yùn)動(dòng)軌跡的參數(shù)化方程。利用高速

3、攝影技術(shù)，通過三因素五水平二次回歸正交中心組合試驗(yàn)分別建立了適用于聯(lián)合收割機(jī)收獲后玉米原茬地秸稈和人工收獲后玉米原茬地秸稈的修正系數(shù)關(guān)于刀齒轉(zhuǎn)速、刀刃傾角及機(jī)組前進(jìn)速度的回歸模型。驗(yàn)證試驗(yàn)結(jié)果表明，玉米秸稈空間各維度運(yùn)動(dòng)軌跡與理論值的相對(duì)誤差在10.01％～14.80％之間，相關(guān)系數(shù)R2在0.9347～0.9832之間。
　　(2)玉米秸稈比例回收裝置的設(shè)計(jì):結(jié)合玉米秸稈側(cè)向拋出動(dòng)力學(xué)模型，確定了秸稈回收裝置的主要結(jié)構(gòu)及技術(shù)參數(shù)。

4、確定了秸稈回收比例的調(diào)整原理，并對(duì)導(dǎo)流板進(jìn)行了設(shè)計(jì)。通過對(duì)玉米秸稈回收裝置葉片拋送秸稈的過程進(jìn)行分步分析，建立了玉米秸稈回收裝置的功耗模型，求解出玉米秸稈回收裝置功耗為7.032 kW。由玉米秸稈回收裝置功耗為初始條件，確定了液壓馬達(dá)、液壓泵、溢流閥、節(jié)流閥的型號(hào)。
　　(3)玉米秸稈回收裝置流場分析:利用FLUENT軟件，對(duì)玉米秸稈回收裝置氣流流場進(jìn)行了數(shù)值模擬分析。通過瞬態(tài)求解分析方法，研究了軸向葉片的數(shù)量對(duì)氣流流場的影響，軸

5、向葉片數(shù)為1～5的秸稈出口氣體流量均值分別為0.310 kg/s、0.317 kg/s、0.329 kg/s、0.339kg/s、0.334 kg/s，綜合比較秸稈出口流量、最大氣流速度以及流場分布均勻性選定軸向葉片數(shù)為4。通過穩(wěn)態(tài)求解分析方法，研究了葉片長度、葉片軸向重疊長度、進(jìn)氣口直徑三個(gè)因素對(duì)氣流流場的影響。秸稈出口的氣體流量與葉片長度、葉片軸向重疊長度、進(jìn)氣口直徑均呈正相關(guān)關(guān)系。綜合比較秸稈出口流量、最大氣流速度以及流場分布均勻

6、性可選定葉片長度為150 mm、軸向重疊長度為20 mm、進(jìn)氣口直徑為140 mm。玉米秸稈回收裝置臺(tái)架試驗(yàn)的結(jié)果表明，實(shí)測值與數(shù)值模擬的分布規(guī)律基本一致，實(shí)測值較模擬值偏小且偏差范圍在10％以內(nèi)。
　　(4)玉米秸稈回收裝置關(guān)鍵部件有限元分析:利用Workbench軟件，對(duì)葉輪分別進(jìn)行了固有模態(tài)分析和基于流固耦合方法的預(yù)應(yīng)力模態(tài)分析。在葉輪施加預(yù)應(yīng)力后，預(yù)應(yīng)力模態(tài)比固有模態(tài)低10％左右。葉輪模態(tài)以12階次為一組，葉輪外部振源激振