小麦对行免耕播种机设计与有限元分析

在我国广大一年两熟地区大力推广保护性耕作是目前该地区农机工作者的重要任务之一,其意义深远。而一年两熟的耕作方式却给免耕播种带来了若干问题,如玉米收获后播种小麦工作的农时紧张,此时由于秸秆和杂草的覆盖量大且韧性强,播种过程中容易造成拥堵;玉米根茬发达致使耕作阻力大;采用单圆盘式开沟器的机具又会出现晾种现象等。目前国内外的多种小麦免耕播种机都不能很好的适应我国一年两熟耕作制度的需要。本文在认真体会保护性耕作技术的原理与要求后,针对以上诸多问题,设计制造适用于我国一年两熟地区的2BMD-12型小麦对行免耕播种机。 本设计中采用了对行播种的方法并引进了带状粉碎防堵技术,设计了动力排堵机构,粉碎刀在开沟器铲柄两侧高速通过以清除秸秆杂草的拥堵。为了加快设计进度提高设计质量,在Pro/Engineer环境下绘制了整机的三维模型,并对万向十字传动轴在悬架机构内的运动进行了仿真。 由于课题相关要求所限,机架宽度超过2.2m。悬挂式的牵引方式要求播种机的自重应尽可能小,重心尽可能靠近拖拉机。而设计的粉碎轴额定转速为1415r/min,动载荷大,结构稳定条件差,为寻求机架刚度特性差问题的解决办法,在设计过程中对机架和主轴在有限元分析软件ANSYS环境下进行了模态分析。在模态分析的基础上对播种机模型进行了适当的改进。在结构刚度可靠的基础上对关键受力零部件进行强度校核,并进行适当改进。物理样机制造前在软件环境下设计一个结构紧凑、强度可靠、动力性能比较稳定的虚拟样机。 播种机样机于2003年7月底制造完成后,在河北深泽、定兴、北京昌平等地进行了多次实验,总作业面积达10hm2。实验表明该机已实现设计的主要目标:以对行播种的方法避免了种床粗糙问题;土壤扰动少,符合保护性耕作的技术要求;可以在平均覆盖量4kg/m2的田间,玉米秸秆全量直立状态下,一次性完成秸秆还田、施肥、播种和镇压作业。该机的应用明显的缩短了农时,提高了土壤蓄水保墒能力,减少了机具的下地次数,降低了农业生产的投入,并大大减轻了机具对土壤的压实。