免耕播种机轮齿式破茬机构设计与试验研究

东北黑土区正面临着水土流失严重、土地肥力下降等严重问题。实施保护性耕作可以有效改善土壤结构，增加土壤肥力，提高降水利用率，进而提高生产效率和粮食产量。保护性耕作的核心环节是残茬覆盖地表、留茬越冬，第二年春季在留茬地上直接免耕播种。但残茬覆盖的地表提高了播种难度，传统播种机无法完成播种作业，所以需要一种可以直接在残茬覆盖地表播种的免耕播种机。破茬机构是免耕播种机常用的防堵部件，可以破除地表残茬，保证后续施肥开沟器等土壤工作部件顺利通过。常用的破茬部件存在松土效果欠佳、切茬效果差和加工成本高等问题。因此设计一种新型的具有良好破茬、松土性能的轮齿式破茬部件。 本文设计一种新型的适用于东北垄作区保护性耕作的免耕播种机轮齿式破茬机构。主要有3个创新点：1．采用组合刀片式结构，通过更换刀片提升其可维护性；2．减少传统被动式圆盘破茬刀入土所需的垂直压力，具有更好破茬入土性能；3．采用双刀盘结构，优化刃口曲线，使其有良好的滑切性能和松土效果。 根据东北垄作区保护性耕作的农艺要求，分析现有破茬部件的优缺点，设计一种新型破茬机构。结合田间玉米秸秆、残茬的生长情况，确定破茬刀的工作半径为210mm。设计双刀盘结构增加破茬刀的土壤扰动量。破茬刀外刃口曲线采用切割功耗最小的等进螺线，设计极径增量为4.55mm。破茬刀内刃口曲线采用偏心圆弧c2-2l c cos l2-b2，根据田间玉米根茬高度，确定破茬刀内刃口偏心圆弧曲线的偏心距b=152mm，偏心弧半径l=95mm。根据农业机械手册确定刃角为15o，破茬刀厚度为3.5mm。对轮齿式破茬机构的其他部件进行设计。 通过CATIA的运动仿真模块，对轮齿式破茬机构进行运动仿真，根据田间实际情况建立玉米根茬模型，根据仿真结果验证破茬部件的破茬性能。 根据免耕播种机国家标准对轮齿式破茬机构进行试验，对破茬刀的主要参数进行3因素3水平试验，得出最佳因素组合为前进速度1.62m/s、耕作深度92mm、刀盘间距35mm，并进行验证试验。对进行整机考核，在多行程作业中破茬机构入土性能好，有良好的防堵效果。 本论文对免耕播种机破茬机构进行了研究和创新，新型的破茬刀充分考虑了田间玉米残茬生长情况，对破茬部件和滑切刃口曲线的研究有重要的意义。