秸秆还田施肥播种机的设计与试验研究

目前国家出台政策,严禁秸秆焚烧,大量秸秆堆积在地表无法处理。研究表明：秸秆全量还田不仅解决了因秸秆焚烧引起的大气污染和交通问题,同时改善了土壤结构,减少了肥料的用量。在南方地区大马力拖拉机(大于70马力)保有量日益增加,但是与之相配套的农机具数量却严重的不足。因此,迫切需要设计一种能与大马力拖拉机相配套的适应南方地区作业的秸秆还田施肥播种机。 本文设计的秸秆还田施肥播种机工作幅宽为1.75m,播种行数为8行,施肥行数为7行,机具主要由万向节、三点悬挂机构、旋耕埋茬总成、播种施肥总成、侧板和镇压轮总成构成,各关键工作部件由两块侧板紧密连接,机具能一次性完成秸秆还田、施肥、播种、镇压等多道工序,且机具的总功耗小于25kw。 本文对机具的三点悬挂机构进行了优化设计,将三点悬挂机构简化为两个相互关联的四连杆机构,借助矩阵变换理论、非线性规划理论,建立数学模型进行优化。优化设计后的三点悬挂机构能保证机具与拖拉机的协调性,并节省了约14.7%的材料。 本文对机具的动力传递路线进行了优化设计,并合理分配各级传动比；机具的施肥播种的动力能直接来源于机具的齿轮箱,通过一个牙嵌式离合器控制动力传递路线的结合与断开,使播种施肥的速度与拖拉机的前进速度始终保持一致,与传统的地轮或镇压轮传递动力的方式相比,提高了施肥播种的稳定性与均匀性。 本文研究发现刀轴反旋且转速为240r/min时作业效果最佳,选用IT195旋耕刀作为埋茬刀；依靠非线性规划理论对刀轴半径进行优化,使得刀轴的截面面积减少了21.6%；对机具的刀座排列进行优化,改善了机具的缠草壅土情况,减少振动冲击,延长了传动件的寿命。 对机具进行田间试验,发现机具拥有良好的稳定性和通过性,作业效果良好,各项关键性能指标均能达到国家标准,目前该机具已经通过江苏省农机推广鉴定,可以进行大面积推广