免耕播种机防滑地轮设计与试验研究

摘要

目前绝大多数免耕播种机播种、施肥作业是由地轮提供驱动力。当地轮与土壤之间的摩擦力不足时滑移率增大，地轮滑移使排种器的排种轮和排肥器的槽轮转速下降或停止转动，影响正常的排种、排肥作业，造成漏播、空穴和施肥量不足的问题，使单位面积保苗率低，产量下降。中国人均耕地占有量小，需要有较高的单位产量、播种质量和播种均匀性。针对我国人多粮食少、地块小，要求粮食单产高、播种均匀性高的情况，地轮滑移现象的研究显得尤为重要。针对以上问题本文在现有研究基础上进行了地轮轮缘结构设计、地轮受力分析，并通过试验研究了轮型、秸秆覆盖量、排种量、排肥量与地轮摩擦力和滑移率的关系，优化了“V”齿地轮的结构参数，主要研究内容如下:
　　(1)根据已有地轮结构和现有文献研究成果设计加工了六种不同轮型的地轮（平板地轮、直齿地轮、斜齿地轮、“V”齿地轮、钩齿地轮、“鼠笼”形地轮）。
　　(2)对免耕播种机地轮工作过程进行了受力分析，得出支撑反力和行走阻力的数学表达式。介绍了本课题组开发的一种地轮摩擦力测试试验装置的工作原理和测试方法。开发出一种地轮滑移率测试装置，本装置可以准确、快速的测出地轮的理论行驶距离与实际行驶距离，从而快速计算得出地轮的滑移率。
　　(3)当秸秆覆盖量在0到800g·m-2之间变化时，对轮型进行单因素试验，试验结果表明具有防滑齿的地轮可以显著地增大摩擦力和减小滑移率。秸秆覆盖量对摩擦力与滑移率的影响因轮型的不同而不同。当秸秆覆盖量在0-400g·m-2之间时，钩齿地轮防滑效果较好，秸秆覆盖量在400-800g·m-2之间时，“V”齿地轮防滑效果较好。
　　(4)在秸秆覆盖量在为750g·m-2时，通过二次回归正交旋转组合试验对“V”齿地轮的相关参数进行优化。通过设计专家软件Design-expert对试验结果分析表明地轮相关参数中影响摩擦力和滑移率的主次顺序为:防滑齿齿数＜防滑齿齿高＜垂直载荷。“V”齿地轮参数最佳优化组合为:防滑齿齿数20，防滑齿齿高36mm，垂直载荷457N。
　　(5)以“鼠笼”形地轮为试验对象，研究了免耕播种机的排种量、排肥量和作业速度对摩擦力的影响，结果表明排种量和排肥量的变化会显著的影响摩擦力，当排种量在27.56g/亩-43.59g/亩，排肥量在641.28g/亩-662.05g/亩之间变化时，摩擦力随排种量和排肥量的增加而增大。

目录

声明

摘要

1 引言

1．1 研究的目的与意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 国外研究现状

1．2．2 国内研究现状

1．3 研究内容和方法

1．3．1 研究内容

1．3．2 技术路线

1．4 本章小结

2 地轮受力分析与轮型设计

2．1 免耕播种机地轮受力分析

2．1．1 刚性从动轮受力分析

2．1．2 免耕播种机地轮受力分析

2．1．3 地轮支承反力与下陷量

2．1．4 地轮的行走阻力

2．1．5 地轮运转能力

2．2 地轮轮型设计

2．3 本章小结

3 试验测试装置的研究与开发

3．1 摩擦力测试装置介绍

3．1．1 测试装置技术背景

3．1．2 测试装置基本组成

3．1．3 测试原理

3．1．4 工作方式

3．2 滑移率测试装置开发

3．2．1 技术背景

3．2．2 设计原理

3．2．3 测试装置基本组成

3．2．4 工作方式

3．3 滑移率测试系统软件开发

3．3．1 滑移率测试系统软件介绍

3．3．2 系统控制总体流程图

3．3．3 算法的设计

3．3．4 软件维护与使用注意事项

3．4 滑移率测试系统电子仿真

3．5 本章小结

4 地轮的试验设计与结果分析

4．1 试验指标的选取与评定

4．1．2 指标评定方法

4．2 试验前期准备

4．2．1 试验装置

4．2．2 试验材料

4．3 试验结果与分析

4．3．1 轮型单因素试验结果与分析

4．3．2 “V”齿地轮多因素试验结果与分析

4．3．3 秸秆覆盖量对摩擦力及滑移率的影响

4．3．4 排种量和排肥量对地轮摩擦力的影响

4．3．5 拖拉机作业速度对摩擦力与播种质量的影响

4．4 本章小结

5 结论与展望

5．1 结论

5．2 展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文