多功能免耕施肥播种机的设计与试验研究

随着我国经济的高速发展,节能减排的国际压力日益增大,在现有的技术水平和经济结构下,要保持经济的快速发展,除了调整能源结构、提高森林蓄积量、增加可再生能源外,农田节能减排的潜力巨大。 江淮地区是我国的主要粮食产区,该地区存在种植化石能耗高,有害气体、温室气体排放多,秸秆焚烧严重等问题,实现农田节能减排的有效手段之一在于推广新型的机械化种植模式,实现复式联合作业。随着江淮地区大马力拖拉机保有量日益增加,与之匹配的农机具数量严重不足,因此迫切需要设计一种能与大马力拖拉机配套的免耕施肥播种机,为节能减排机械化种植模式提供技术依据。 本文根据项目技术要求和对国内外现有免耕播种机的现状分析、总结的基础上进行了机具的总体结构设计,对关键部件进行了设计与优化,并在Pro/Engineer环境下建立虚拟样机,应用ANSYS对虚拟样机关键部件的动力性能和强度进行检测,最终得到结构合理的样机,并进行了试验研究,得到如下结论和成果。 1、根据节能减排的技术要求采用带状旋耕,设计了一种动力防堵机构,其组合刀片在开沟器两端旋转清除残留的秸秆和杂草以防止机具堵塞,对旋耕刀轴半径进行了线性优化分析,与传统刀轴设计相比,节约28.9%的材料。 2、采用虚拟样机技术,通过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和尺寸,并对虚拟样机模型进行质量、重心分析,得到模型质量为1.25t,加满种肥后样机模型质量为1.6t,分析表明拖拉机悬挂系统满足机具载重要求。 3、由于作业幅宽较宽,设计的旋耕刀轴转速为225r/min,动载荷大,结构稳定性能差,对悬挂机构和刀轴在有限元软件ANSYS环境下进行模态分析,对机构的动力性能进行检测,并在结构刚度可靠的基础上对关键受力部件进行强度校核,分析表明虚拟样机结构紧凑、强度可靠、动力性能稳定。 4、机具工作幅宽为3.0m,播种行数为20行,施肥行数为10行,采用种肥侧向深施技术,施肥深度为10cm,主要由悬挂机构、旋耕防堵机构、播种施肥总成、机架和仿形地轮组成,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,在江苏省黄海农场进行了多次田间试验,总面积达到200亩,试验表明,该机可以在小麦、水稻残茬地播种稻麦,作业效率达到8亩／h一12亩/h,明显缩短农时,减少下地次数,机具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,新型机械化种植模式与当地其他种植模式相比,降低直接能耗45%以上,尾气排放总量减少12.7%以上。