开沟施肥播种联合作业机的设计与试验研究

【类型】学位论文

【作者】龚万涛 

【关键词】 新型旱直播 施肥播种 秸秆还田 优化设计 节能减排

【学位授予单位】南京农业大学

【学位年度】2012-01-01

【学位名称】硕士

【分类号】S223

【导师姓名】何瑞银

【摘要】农业是温室气体排放的主要来源之一,大量使用农业机械和大量焚烧秸秆,造成了严重的环境污染和资源浪费。为了解决农业生产中的高排放、高污染等问题,2009年开始在江淮稻区开展了低碳高产稻作技术的研究。该技术采用了新型旱直播种植模式,可以一次性完成秸秆还田、施肥、播种等多项作业工序。为了使该项目更好的实施,迫切需要研制一种适应新型旱直播种植模式的播种机械。本文根据项目技术要求,通过研究分析国内外现有播种联合作业机的现状,进行了机具的总体结构设计,对关键部件进行了设计和MATLAB优化,并在Pro/Engineer环境下建立了虚拟样机,最终产生了结构合理的样机,并完成了田间试验。得到的结论与成果如下：1、本文通过水稻不同种植方式对土壤养分影响的比较试验,发现新型旱直播对土壤有机质、碱解氮、速效磷、速效钾含量的增加效果最明显,常规旱直播对土壤全氮含量的增加效果最明显。2、本文设计的机具工作幅宽为2.3m,播种行数12行,施肥行数12行。机具主要由万向节、三点悬挂机构、开沟机构、旋耕机构、施肥播种机构和侧板构成,各关键工作部件由两块侧板紧密连接。该机具可以一次性完成开沟、施肥、播种等多道作业工序,机具旋耕刀轴采用正转旋耕,极大地降低了功率的消耗,机具总功耗约为26.23kW。3、本文设计的机具施肥播种机构的动力直接来自于机具的侧边齿轮箱,通过一个牙嵌式离合器来控制施肥播种机构动力的结合与断开,使得机具施肥、播种的速度可以保持与拖拉机前进速度一致,避免了传统的利用地轮或镇压轮传递动力时容易出现的打滑现象,保证了施肥播种的稳定性和均匀性。4、本文采用虚拟样机技术,利用Pro/Engineer软件对机具的各个零部件进行了三维建模和装配,比较直观的反应了机具主要部件的外形和尺寸,并通过干涉检测验证了设计的正确性。借助于MATLAB软件对旋耕刀轴和开沟刀盘进行了优化,在保证强度的条件下使刀轴截面面积节约了33%的材料,刀盘质量减少了30%,降低了生产成本,提高了机具的经济性能。5、本文对设计制造的样机进行了田间试验,结果表明机具拥有良好的通过性和稳定性,作业效果良好,各项关键性能指标均能达到国家相关标准。试验结果还表明新型旱直播与其他种植方式相比,能够减少能耗50%以上。该机目前已经通过江苏省农机推广鉴定,可以大面积推广应用。

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