免耕播种机破茬防堵装置设计与试验研究

实施保护性耕作可以有效改良土壤结构、培肥地力、提高资源利用率、降低作业成本从而达到增产增收的效果。地表覆盖,留茬越冬,次年直接春季免耕播种是玉米保护性耕作的中心环节。但秸秆、残差覆盖了播种带,使得传统的机具不再适应免耕地块的春播作业,免耕播种机应运而生。作为播种机械,免耕播种机其作业核心在播种,但其作业难点在破茬、防堵及破茬同时开沟施肥上。目前,市场上免耕播种机种类繁多,破茬防堵装置五花八门,但仍普遍都存在根茬切断性差,防堵机构冗杂,松土开沟效果不佳,造价昂贵等问题。因此,本研究设计一种破茬、防堵、开沟能力均优良的破茬防堵装置。本研究的主要内容及取得的成果：(1)完成破茬防堵装置整体方案设计并作理论分析。查阅了大量国内外免耕机具的相关资料,比较和分析现有各式破茬防堵装置的工作机理和设计特点,并结合东北玉米垄作区的免耕播种特点,确定了缺口圆盘破茬刀与指型拨草轮联合并配置导草板的设计思路。(2)完成破茬防堵装置结构设计。结合辽宁中、西部地区保护性耕作田间条件,确定缺口圆盘破茬刀有13个圆弧齿,圆盘外径435mm,偏刃厚2mm；确定指型拨草轮包含16指,轮外径300mm；破茬圆盘内侧配置光滑曲面导草板,并在导草板上安装肥管口。(3)在Abaqus软件中进行圆盘刀开沟作业的试验并作合理分析。为了研究缺口圆盘刀空间位置及机组作业速度对所开肥沟质量的影响情况,应用Abaqus有限元仿真软件进行单因素试验和正交试验,得到入土深度对肥沟深度的影响规律,入土深度、圆盘刀面偏角、机组平均前进速度三因素对肥沟宽度的影响规律；同时得到,在机组平均前进速度为1.67m/s,入土深度为12cm,圆盘刀面偏角为6°时,破茬开沟部件所开肥沟质量最佳。根据试验结果,确定了破茬防堵装置的安装位置及机组的作业速度。(4)对破茬防堵装置进行了田间试验研究。对以切茬性能和防堵性能为主的机具通过性能进行了田间试验,对得到的数据进行分析,验证了安装有本研究设计的破茬防堵装置的免耕播种机其通过性已经达到相关要求,同时检验了缺口圆盘刀开口肥沟作业实际效果,并与有限元仿真试验结果进行了比对,证明后者方法及结论正确。同时,田间试验对装置在不良作业条件下的适应性能也进行了考察。