玉米原茬地免耕覆秸播種同步比例回收秸稈關鍵技術研究.pdf

1、2BMFJ系列原茬地免耕覆秸精量播種機利用秸稈側向拋出的原理，集成了原茬地種床整備、清秸防堵、精量播種、側深施肥、覆土鎮(zhèn)壓、噴施藥劑和秸稈均勻覆蓋等多項功能于一體，一次進地完成原茬地高質量精密播種各項作業(yè)工序，實現(xiàn)了精耕細作與保護性耕作瞬時動態(tài)融合，已成為保障原茬地玉米、大豆、花生等作物保護性播種的重要技術手段。秸稈還田量對糧食產(chǎn)量及土壤微生物均有顯著影響，為實現(xiàn)免耕播種的同時按照科學的比例回收秸稈，以達到最佳秸稈還田量的目的，本研究設

2、計了一種與2BMFJ系列原茬地免耕覆秸精量播種機匹配的秸稈同步比例回收裝置，并通過理論分析、數(shù)值模擬、試驗研究相結合的方法，完成了系列關鍵技術研究。主要工作內容及取得的成果如下:
　　(1)玉米秸稈側向拋出動力學模型的建立:綜合考慮空氣阻力、土壤干涉及其他不可控因素對玉米秸稈空間運動軌跡的影響，對玉米秸稈被側向拋出過程進行了動力學分析，建立了含有修正系數(shù)的玉米秸稈被側向拋出動力學模型及玉米秸稈空間三維運動軌跡的參數(shù)化方程。利用高速

3、攝影技術，通過三因素五水平二次回歸正交中心組合試驗分別建立了適用于聯(lián)合收割機收獲后玉米原茬地秸稈和人工收獲后玉米原茬地秸稈的修正系數(shù)關于刀齒轉速、刀刃傾角及機組前進速度的回歸模型。驗證試驗結果表明，玉米秸稈空間各維度運動軌跡與理論值的相對誤差在10.01％～14.80％之間，相關系數(shù)R2在0.9347～0.9832之間。
　　(2)玉米秸稈比例回收裝置的設計:結合玉米秸稈側向拋出動力學模型，確定了秸稈回收裝置的主要結構及技術參數(shù)。

4、確定了秸稈回收比例的調整原理，并對導流板進行了設計。通過對玉米秸稈回收裝置葉片拋送秸稈的過程進行分步分析，建立了玉米秸稈回收裝置的功耗模型，求解出玉米秸稈回收裝置功耗為7.032 kW。由玉米秸稈回收裝置功耗為初始條件，確定了液壓馬達、液壓泵、溢流閥、節(jié)流閥的型號。
　　(3)玉米秸稈回收裝置流場分析:利用FLUENT軟件，對玉米秸稈回收裝置氣流流場進行了數(shù)值模擬分析。通過瞬態(tài)求解分析方法，研究了軸向葉片的數(shù)量對氣流流場的影響，軸

5、向葉片數(shù)為1～5的秸稈出口氣體流量均值分別為0.310 kg/s、0.317 kg/s、0.329 kg/s、0.339kg/s、0.334 kg/s，綜合比較秸稈出口流量、最大氣流速度以及流場分布均勻性選定軸向葉片數(shù)為4。通過穩(wěn)態(tài)求解分析方法，研究了葉片長度、葉片軸向重疊長度、進氣口直徑三個因素對氣流流場的影響。秸稈出口的氣體流量與葉片長度、葉片軸向重疊長度、進氣口直徑均呈正相關關系。綜合比較秸稈出口流量、最大氣流速度以及流場分布均勻

6、性可選定葉片長度為150 mm、軸向重疊長度為20 mm、進氣口直徑為140 mm。玉米秸稈回收裝置臺架試驗的結果表明，實測值與數(shù)值模擬的分布規(guī)律基本一致，實測值較模擬值偏小且偏差范圍在10％以內。
　　(4)玉米秸稈回收裝置關鍵部件有限元分析:利用Workbench軟件，對葉輪分別進行了固有模態(tài)分析和基于流固耦合方法的預應力模態(tài)分析。在葉輪施加預應力后，預應力模態(tài)比固有模態(tài)低10％左右。葉輪模態(tài)以12階次為一組，葉輪外部振源激振