果园秸秆覆盖机车载解捆铺料装置设计与试验

摘要

果树矮化密植栽培技术在我国被广泛的推广，对我国的果园管理技术以及现代化配套农业装备提出了更高的要求，也带来了新的机遇。果园秸秆机械化分层覆盖技术与装备的研发为果园土壤管理提供了一种可持续发展的新模式和新装备，对旱区果园保墒节水、培肥地力、减肥减药、提高果园产量和果品品质具有重要意义。 本文对果园秸秆覆盖机进行了试验及性能研究，分析了覆盖机的覆盖性能上存在的问题；针对覆盖机对秸秆等轻质物料装载量小的问题设计了车载解捆铺料装置，并对装置关键部件的结构及参数进行了仿真优化；在此基础上完成了车载解捆铺料装置的试制和对作业性能试验研究。论文的研究内容及取得的主要结论如下： （1）针对果园秸秆覆盖机对秸秆等轻质物料装载量小的问题，提出了双辊轴式车载解捆铺料装置和齿带式车载解捆铺料装置两种技术方案。通过分析论证确定齿带式为设计方案。 （2）设计的齿带式车载解捆铺料装置安装在覆盖机车厢后部，其尺寸与车厢宽度和高度匹配倾角调节范围0～20°，主、被动轴辊轴径20cm，选取多层PVC输送带为齿带材料，出料口高度调节范围0～10cm，功率为3.43kW，采用BMP-125摆线液压马达作为动力源。 （3）采用EDEM软件对车载解捆铺料装置的关键零部件进行仿真分析，结果表明：三角形拨料刀齿刮拨阻力小，切绳效果好，刮拨量大，且缠料、缠绳风险小，总体效果优于圆柱形齿；以拨料刀齿长度、拨料刀齿横向间距和齿座间距进行单因素仿真试验，结果表明：当拨料刀齿长度在2～6cm范围内增大时，单个拨料刀齿拨料量逐渐增大，拨料量标准差先减后增，阻力逐渐增大；当拨料刀齿横向间距在8～16cm范围内增大时，单个拨料刀齿拨料量逐渐减小，拨料量标准差先减后增；当齿座间距在20～60cm范围内增大时，单个拨料刀齿拨料量逐渐减小，拨料量标准差先减后增。 （4）以刀齿长度、刀齿横向间距和齿座间距进行三因素三水平正交仿真试验，结果表明：回归方程极显著，决定系数R2=0.9986；根据回归模型优化，确定刀齿长度3cm，刀齿横向间距12cm，齿座间距35cm；在该参数组合下，装置铺料量和厚度均匀性满足要求，装置阻力矩适当；根据设计和仿真，完成了车载解捆铺料装置的三维建模及其试制。 （5）对车载解捆铺料装置进行了实车单因素试验，结果表明：车速与解捆转速对覆盖宽度的影响较小，覆盖宽度总体略宽于车厢宽度，且秸秆的覆盖宽度表现出良好的宽度均匀性；当车速在0.6～1.4km/h范围内增大时，覆盖机覆盖厚度逐渐减小，覆盖厚度标准差逐渐减小，覆盖厚度在10～19cm之间；当解捆转速在180～280r/min范围内增大时，覆盖机覆盖厚度逐渐增大，覆盖厚度标准差逐渐增大，覆盖厚度在7～18cm之间；实际覆盖效果与仿真覆盖效果接近，说明建立的仿真模型较为可靠，根据仿真对拨料刀齿的设计较为合理。 （6）以车速、解捆转速进行了二因素四水平实车正交试验，结果表明：回归方程极显著，决定系数R2=0.9672，说明车速、解捆转速与秸秆覆盖厚度之间的线性相关性较好；根据验证试验表明：秸秆覆盖厚度计算值与试验实测值之间的决定系数为0.905，表明正交试验建立的秸秆覆盖厚度模型较为合理，可较为准确地描述车速、解捆转速与覆盖厚度之间的关系；根据覆盖厚度模型，覆盖机在对秸秆进行覆盖作业时可实现5.11～18.14cm范围内任意厚度的覆盖。 车载解捆铺料装置的研制为农业机械提供了新装备，能使果园秸秆覆盖机的秸秆等轻质物料装载量提高了2.5～3.4倍，提高了覆盖机的工作效率。

目录

声明

第一章 绪论

1.1 研究背景与意义

1.2国内外研究现状

1.3研究内容与技术路线

1.4 论文结构组织

第二章 覆盖机下料性能试验与车载解捆铺料装置设计

2.1果园秸秆覆盖机下料性能试验及问题分析

2.2 果园秸秆覆盖机车载解捆铺料装置的方案设计与论证

2.3车载解捆铺料装置主要零部件的设计

2.4 本章小结

第三章 果园秸秆覆盖机车载解捆铺料装置离散元仿真分析

3.1秸秆捆离散元模型的标定与建立

3.2车载解捆铺料装置关键零部件的仿真与设计

3.3拨料刀齿的仿真试验与数据分析

3.4车载解捆铺料装置的加工及安装

3.5本章小结

第四章 果园秸秆覆盖机车载解捆铺料装置试验

4.1 秸秆覆盖试验安排

4.2 秸秆覆盖试验方法

4.3 秸秆覆盖试验结果分析

4.4 车载解捆铺料装置功耗变化规律试验

4.5 本章小结

第五章 结论与展望

5.1 结论

5.2 创新点

5.3 展望

参考文献

致谢

个人简历