江淮地区是我国粮食的主产区,由于多年来该地区一直采用传统的耕作方式,普遍存在化石能耗高,有害气体、温室气体排放多,秸秆焚烧严重等问题。种肥播量过多,增加了因加工、生产这些过量的种肥而产生的不必要的能源消耗与温室气体排放。另外,根据江淮地区大马力拖拉机保有量的日益增加,而与之配套的农机具数量严重不足这一调研结果,设计并推广一种能与大马力拖拉机配套的实现复式联合作业的新型施肥播种机是实现农田节能减排的有效手段。
本文首先通过对比试验研究黄海农场三年来不同种植模式下的土壤结构变化,结果表明旱直播种植模式下的土壤结构最优,从而确定了设计旱直播机的必要性。在认真分析国内外施肥播种联合作业机技术发展现状的前提下,根据南方拖拉机动力需求、节能减排技术及农艺上的要求,设计了施肥播种联合作业机。文中运用三维软件Pro/E绘制了联合作业机的零件及核心部件并建立了三维模型,制造出样机进行了大田试验,得到的结论如下：
1、文章从土壤含水量、土壤容重、土壤比重、总孔隙度和土壤紧实度等参数入手,研究了江淮稻区不同水稻种植方式收获后的土壤结构。结果表明,固定厢沟旱直播的免耕—秸秆全量还田—浸润灌溉这一种植方式与水直播和机插秧相比可以提高0-30cm的土壤含水量26.3%、27.5%,土壤容重降低9.5%、9.8%,总孔隙度相对于二者存在显著性差异(0.05),土壤紧实度分别比水直播和机插秧低55.5%、50.5%。
2、对试验地区现有复式作业播种机旋耕部分的研究表明：旋耕刀轴的转速较低,不足以翻动土壤和清除残留的秸秆与杂草,根据当地土壤的耕作比阻较小这一特征,本设计中将侧边传动齿轮箱的最后一级的主从动齿轮对调,使刀轴转速由原来的225r/min提高到282r/min增加了25.30%,提高了机具的土壤旋耕和防堵清茬能力。
3、采用虚拟样机技术,运用Pro/Engineer软件对机具的零部件进行三维建模和装配,直观的反应了机具主要部件的外形。利用Ansys对机具的主要工作部件进行模态与静力学分析。
4、机具工作幅宽为2.0m,播种行数为8行,施肥行数为8行,采用种肥上下层分施技术,施肥深度为7-10cm,主要由悬挂机构、旋耕防堵机构、施肥播种总成和机架组成,能够一次完成秸秆还田、开沟、深施肥、播种等多道工序。
5、样机制造完成之后,在江苏省丹阳市进行田间试验,总面积达到12亩,试验表明,该机可以在小麦残茬地播种水稻,作业效率达到5-8亩/h,与传统机具相比能明显缩短农时,减少下地次数,且作业时具有良好的稳定性和通过性能,作业质量可靠,各项指标均已达到国家标准。
