受控條件下秸稈—土壤—圓盤(pán)犁交互作用機(jī)理.pdf

1、秸稈、土壤和圓盤(pán)犁之間的相互作用機(jī)理是當(dāng)今農(nóng)業(yè)工程領(lǐng)域的一個(gè)重要研究方向。傳統(tǒng)耕地作業(yè)過(guò)程中，主要面臨秸稈、土壤和圓盤(pán)犁之間交互作用與影響、土壤對(duì)農(nóng)機(jī)具的高阻抗性以及能源消耗等問(wèn)題。提高耕作機(jī)械和土壤處理機(jī)械能源利用效率，降低其能源消耗是國(guó)內(nèi)外廣泛關(guān)注的熱點(diǎn)問(wèn)題。同時(shí)在中國(guó)，水田環(huán)境下秸稈、土壤和農(nóng)機(jī)具相互作用機(jī)理研究也還處于起步階段。
　　本課題研究了圓盤(pán)耕犁在3種不同耕作速度（1.25ms-1、1.98ms-1和2.47ms-

2、1）和不同耕深（5cm、10cm和15cm）下的工作性能。試驗(yàn)在一個(gè)覆蓋了水稻和小麥秸稈的156m2的土槽進(jìn)行。在整個(gè)試驗(yàn)過(guò)程中，土壤的水分含量和密度保持恒定不變。研究結(jié)果總結(jié)如下:
　　1、在3種不同的加載速率（15mmmin-1、20mmmin-1和25mmmin-1）和3個(gè)內(nèi)部測(cè)量點(diǎn)（N1居上、N2居中、N3居下）分別對(duì)稻麥秸稈的機(jī)械特性，如剪切強(qiáng)度、特定剪切能量、彎曲強(qiáng)度和切削力等，進(jìn)行了測(cè)定。試驗(yàn)結(jié)果表明，裝載速率越高，

3、兩種秸稈在第3個(gè)內(nèi)部測(cè)量點(diǎn)的剪切強(qiáng)度、特定剪切能量和切削力越大。水稻秸稈的剪切強(qiáng)度、特定剪切能量和切削力也明顯比小麥秸稈大。同時(shí)，當(dāng)裝載速率增加時(shí)，水稻和小麥秸稈的彎曲強(qiáng)度和彈性模量將會(huì)降低。
　　2、研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)耕作機(jī)具的耕深在15cm和耕速2.47ms-1時(shí)，隨著圓盤(pán)犁工作速度增加，其耕作阻力、垂直力和側(cè)面力都呈上升趨勢(shì)。
　　3、研究發(fā)現(xiàn)，隨著速度和深度的增大，秸稈的埋藏深度也隨之增加。最小尺寸的秸稈埋藏最深，最大尺寸

4、的秸稈埋藏最淺。土體擾動(dòng)區(qū)域也隨著耕深和耕速的增加而增加。
　　4、試驗(yàn)結(jié)果表明，圓盤(pán)犁耕作速度的增加會(huì)導(dǎo)致稻麥秸稈橫向和縱向運(yùn)動(dòng)的增加，反之將導(dǎo)致秸稈橫向和縱向運(yùn)動(dòng)的減少。較高的耕速和耕深將會(huì)產(chǎn)生更強(qiáng)的土體擾動(dòng)，較低的耕速和耕深會(huì)降低土體的橫向和縱向運(yùn)動(dòng)。
　　5、研究過(guò)程中，建立了土壤的離散元模型，通過(guò)EDEM軟件仿真了圓盤(pán)犁的工作情況。仿真中利用秸稈的非線性運(yùn)動(dòng)模型、土壤顆粒和耦合圓盤(pán)犁來(lái)分析粘土的結(jié)合特性。牽伸力通過(guò)