4530履带式多功能播种机浅耕部件性能试验研究【机械毕业设计全套资料+已通过答辩】
收藏
资源目录
压缩包内文档预览：(预览前20页/共33页)
编号：785895
类型：共享资源
大小：1.97MB
格式：RAR
上传时间：2016-09-19
上传人：圆梦设计Q****9208...
认证信息
个人认证
邱**（实名认证）
湖南
IP属地：湖南
50
积分
- 关 键 词：
-
履带式
多功能
播种机
浅耕
部件
性能
机能
试验
实验
研究
钻研
机械
毕业设计
全套
资料
已经
通过
答辩
- 资源描述：
-
4530履带式多功能播种机浅耕部件性能试验研究【机械毕业设计全套资料+已通过答辩】,履带式,多功能,播种机,浅耕,部件,性能,机能,试验,实验,研究,钻研,机械,毕业设计,全套,资料,已经,通过,答辩
- 内容简介：
-
湖 南 农 业 大 学 全日制普通本科生毕业论文 履带式多功能播种机浅耕部件性能 试验研究 N F 生姓名 ： 王小荣 学 号： 200940615108 年级专业及班级： 2009 级农业机械化及其自动化(1)班 指导老师及职称： 吴明亮 教授 学 院： 工学院 湖南长沙 提交日期： 2013 年 5 月 湖南农 业大学全日制普通本科生毕业论文 诚 信 声 明 本人郑重声明：所呈交的本科毕业论文 是本人在指导老师的指导下，进行研究工作所取得的成果，成果不存在知识产权争议。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体在文中均作了明确的说明并表示了谢意。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 毕业论文 作者签名： 年 月 日 目 录 摘要 . 1 关键词 . 1 前言 . 2 1 绪论 . 2 内外免耕播种机械的发展现状 . 2 内免耕播种机发展现状 . 2 外免耕播种机发展现状 . 4 究目的意义 . 5 究内容 . 6 2 旋耕运动分析 . 6 耕刀运动方程 . 6 作深度 . 8 土节距 . 9 底凸起高度 . 9 论 . 10 3 浅耕部件田间性能试验 . 10 耕部件性能试验目的和评价指标 . 10 验目的 . 10 能试验的准备和要求 . 10 验前的调查和测定 . 11 价指标 . 11 验设备和对象 . 13 因素试验 . 13 验水平处理 . 14 验结果与分析 . 14 因素试验 . 19 交试验 . 19 验方案设计与试验结果 . 19 交试验结果分析 . 20 4 结论 . 27 参考文献 . 27 致谢 . 28 附录 . 28 1 履带式多功能播种机浅耕部件 性能 试验研究 学 生： 王小荣 指导老师： 吴明亮 (湖南农业大学 工 学院，长沙 410128) 摘 要 ： 本文分析比较了国内外免耕播种机 发展状况。结合实际情况 对浅耕过程进行运动分析，了解浅耕规律并为试验因素 提供理论依据。 在田间对履带式多功能播种机浅耕部件 进行了单因素试验与正交试验。对单因素试验结果进行分析，初步了解各因素不同水平对性能指标的影响程度； 对 正交 试验结果进行极差分析和方差分析，绘制 性能指标随各因素变化的关系曲线 。并找出各 因素的较优水平和最优组合 。试验表明：前进速度为档，旋耕速度为 185r/深为 80茬高度为 10 20浅耕部件浅耕性能最好。 关键词 ： 播种机；浅耕；碎土；灭茬 ； 10128, of in By to of of in of by of of of of 2 of , 85 r/0 0 20 cm is 前言 现有播种机一般由播种施肥及配套开沟装置构成，播种施肥机构主 要完成排种和排肥功能，开沟装置主要为作物种植预先开设排水沟，为作物生长提供良好的生长环境，主要完成单一的开沟作业功能，播种机主要是在前茬作物收割后进行作业，如水稻作物，由于目前收割机收割后，稻田留下的稻茬较深，约 40右，因此对现有的稻田进行播种作业有很大的阻碍，而现有的播种机无法解决前茬作物和杂草过深的问题，采用专用的浅耕机加开沟机进行两道工序作业，因此作业工序多，作业复杂，成本高，阻碍了生产的发展 1 履带式多功播种机，采用侧边传动方式，实现开沟覆土幅宽达到，在一个刀轴上安装开沟刀 盘和浅耕刀片，实现开排水沟和对厢面表层进行除草和浅耕松土作业；在浅耕开沟机架上方布置排种排肥箱，排肥靠机组行驶方向，排种靠后方，排肥器设有六个，排种器两个，在机架的右侧设有排种排肥驱动地轮机构，通过链条传递动力给排种排肥器，完成同步排种排肥，开沟和浅耕深度可以依靠拖拉机液压悬挂提升调节机构控制深浅，因此该机功能齐全，布局合理，操作简单，工作可靠 。 1 绪论 国内外 免耕 播种机械 的发展现状 国内 免耕 播种机发展现状 免耕播种机，机组进地一次完成破茬、开沟、播种、施肥、撒药、覆土、 镇压等作业，在作物全部生长过程中，除采用除草剂控制杂草外，不再进行任何田间作业，直至收获。免耕播种机与普通播种机的不同之处主要表现在土壤工作部件的作业环境不同，需要具备的功能不同。免耕播种机要在未经翻耕且有作物残茬覆盖的土壤条件下 工作，其工作条件恶劣，工作难度大，必须满足多方而要求 ： 一是免耕播种机要有较强的入土能力及切草能力，避免作物残茬造成播种机的堵塞 ； 二是具有较好的开沟能力，能够开出适合作物生长的沟型 ； 三是覆土能力要好，可保水保墒，提高出苗率 ； 3 四是免耕播种机要具有良好的仿形能力，保证播深一致 ； 五是要有有 效的防堵装置，保证播种的顺利进行。 我国的免耕播种机已有了很大的发展，但还存在许多不足 ： 首先是工作效率低，工作速度与国外机型相比有一定的差距 ； 其次是工作效果不理想，由于有些工作部件不完善，影响工作质量 ； 最后是推广力度较低，免耕播种机应用及销售与其近一步研制是相关的 4、 5。 图 1 是由中国农业大学研制的 2小麦免耕覆盖播种机。它采用了双排梁结构，使同一排梁上的开沟器间距达到 40用了专利产品“ 复合型开沟器”实现 种肥垂直分施，种肥间距可达到 5上，但是体积大，不适合小地块作业 6、 7。 如图 2 所示， 4)系列联合整地施肥播种机是由旋耕机部分和播种 、施肥部分组合而成的农业机械，一次完成旋耕碎土、施肥、播种 、 镇压 等多种农艺，适用于种子直径不小于 2类、玉米、豆类、花生等农作物的旋耕、播种作业，也可单独 完成旋耕、整地作业。但是制造成本高，价格昂贵，得不到很好的普及 6、 8。 图 1 2小麦免耕覆盖播种机 2 9 2 4)系列联合整地施肥播种机 14) 3 2油菜免耕直播联合播种机 24 图 3 湖南农业大学研制 2油菜浅耕直播施肥联合播种机。 2油菜浅耕直播联合播种机集土壤表层浅耕、除草灭茬、播种、施肥、开排水沟、对已播种子和肥料实施覆土六 项作业一次性完成；实现了浅耕工作部件和旋耕开沟部件安装在同一根刀轴上，简化了传统系统结构，其浅耕开沟机构可以实现厢面土壤表层松土、除草功能，实现物理方法除草，避免二次污染，同时采用浅耕开沟机构实现对原有稻茬进行灭茬处理，稻茬打碎后与土壤均匀混合，提高土壤肥力和肥料利用率，为种子发芽提供良好的种床，缩短油菜籽发芽、出苗时间，有利于作物的根系生长；通过塔轮机构实现被动传动轮与排种、排肥轴之间传动比的改变，实现变量排种、排肥 9 国外 免耕 播种机发展现状 国外农场的土地面积一般比较大，田 间拖拉机的功率也较大，国外 免耕播种机 大都以大中型为主，它们基本是多梁牵引式大型播种机 (如图 示 )，横梁多、开沟器之间间距大，播种机又宽又重， 土壤工作部件也做得比较复杂。 一次可完成破茬、开沟、播种、施肥、覆土和镇压等多项作业， 属联合作业机。 但转弯半径大，需要很长的地头，主要用于大面积作业，与我国地块小的实际情况相差甚远。如美国的 和澳大利亚的 等播种机的性能等都比较优良。然而，由于种植方式、土地条件以及经济发展等多种因素，国外的播种机从其结构和工作性能方面均 不能适应 在我国土地条件下使用 6、 12。 图 4 澳大利亚锄铲式播种机 5 美国 590 计用于普通耕作和保护性耕作情况下的谷物播种整机开沟器为双排结构，播种行数为 16 行。排种 (肥 )器为外槽轮式，开沟器为圆盘切刀式，为此开沟器单体较重，有利于免耕作业。开沟器单体仿形，土壤扰动小，坚固耐用。圆盘切刀直径为 锋角度为 20o，标准配置为单圆盘开沟器，行距 调，如拧松前方固定螺栓则可使行距加大到 体仿形为压簧式，压簧可给每个开沟器提供 734压力使其入土或用于切割残茬 13、14。 从国内外播种机发展现状来看，保护性耕作已经成为 一种趋势。国内几款多 功能播 种机都利用到圆盘耙，旋耕刀两种方式进行浅耕灭茬。比国外的大型化保护性 播种机更加适合国情。比较国内外播种机发展，大多数是拖拉机作为动力的牵引式。并不能完全适应中国复杂多变的耕作环境。履带式多功能播种机采用了履带底盘能够更好地适应作业环境。圆盘耙和旋耕刀比较 ： 圆盘耙耕深较浅 ， 灭茬能力 强；旋耕刀耕深较深，但容易堵塞。多功能播种机需要进行浅耕作业，所以采用了耕深较深的旋耕刀。 研究目的意义 目前，南方各水稻主产区大都以两季连作， 10 月份晚稻收获后的田块留待第二年开春后 (3 月份 )翻耕种植早稻。在过冬的近 5 个月时间恰好是冬油菜的全生育期，但由于油菜的种植工序较多，尤其手工开沟劳动强度大，劳动力投入多，许多农民想尽量扩大种植冬油菜面积却又因劳动力不足而耽误了，加上近些年来，大部分农村青年都外出打工，人力不足最终导致油菜种植面积还相对减少。经济效益低，导致目前有限的耕地未能得到充分、合理利用 15。 为了充分、合理利用南方土地资源，实现耕地可持续发展，加快 种植业向农业机械 化、产业化方向发展，针对油菜种植实现播种 全程机械化，扩大生产面积，因此寻求一种 多功能播种机，解决农民当前种植劳动强度大 的问题，提高种植效率和劳动生产率，快速实现油菜种植机械化，具有重大意义 16。 多功能播种机采用 保护性耕作技术具有 ： 保护农田，减轻土壤风蚀和水蚀，防治沙尘暴和水土流失 ； 增加表层土壤有机质含量，保持地力长久不衰，改善土壤养分供应 ； 降低能源消耗和节约生产成本，提高农业经济效益 ； 保持和增加作物产量。 所以研究具有保护性耕作多功能播种机对国家农业发展有着巨大意义 17 6 研究内容 对旋耕刀在整个浅耕过程中进行运动学 分析，找出浅耕 运动规律 并 为评试验因素提供理论依据 ； 分别进行田间单因素和多因素试验，试验不同参数和不同工况对浅耕 性能的影响 ，并找出影响浅耕性能的主要参数，为浅耕部件 的设计提供理论依据。 2 旋耕运动 分析 旋耕刀运动方程 旋耕机工作时，旋耕刀一面旋转，一面随旋耕机前进，因此刀片的绝对速度是刀轴旋转和旋耕机前进速度的合成，其运动轨迹是摆线。以卧式旋耕机为例，设刀轴旋转中心为坐标系原点， 轴正向和旋耕机前进方向一致， 轴正向垂直向下如图 5，则旋耕刀端点运动方程为： （ 1） 式中： 旋耕刀端点转动半径， 刀轴 的旋转角速度 ， s ； 机器的前进速度 ， m/s； 时间 ， s。 图 5 旋耕刀片的运动轨迹示意图 of 7 刀片端点在 x 轴与 y 轴方向的分速度为 （ 2） 刀片端点绝对速度 （ 3） 其中， 是旋耕刀片端点的圆周线速度，令 ,称为旋耕速度比，的大小对旋耕刀运动轨迹及旋耕机工作状况有重要影响 20。 因 （ 4） 故 （ 5） 1、当 时 ，刀片端点轨迹为一标准滚摆 线，有这种运动特性的刀片只能像自由轮的轮爪一样刺入土中，不能起到松碎土壤的作用。 图 6 不同对应旋耕刀运动轨迹示意图 of of on 8 2、当 时，刀片端点轨迹为一短摆线，刀片端点在任何位置的绝对运动水平位移方向均与机器前进方向相同，不能向后切土和抛土，刀片对土壤的作用还不如被动式牵引机具的作用大。 3、 当 时，刀片端点轨迹为余摆线，刀片转动到一定位置，它的端点绝对运动的水平位移就会与前进方向相反，因而能以刃口切削土壤，起到松土作用 9。三者的表现形式见图 6。 耕作深度 设旋耕机耕深为 ,由图 7 和式 (1)可知 故 代入式（ 2得 （ 6） 要使 ,必须 图 7 耕深 9 即 或 (7) 旋耕机耕深 与 速度比之间应当满足式 (7)。 速度比对旋耕机的工作性能有重要影响，的选择既要保证旋耕机正常工及满足农业生产的耕深要求，还要综合考虑旋耕机结构、功率消 耗及生产率等其他因素。常用的速度比 20。 切土节距 沿旋耕机前进方向纵垂面内相邻两把旋刀切下的土 块厚度，即在同一 纵垂面 内相邻两把刀相继切土的距离（图 7），称为切土节距。 设在刀轴同一平面内均匀安装 z 把刀，则相邻两把刀相继切土的时间间隔为，因此切土节距 s 为 (8) 式 8 表明：改变同一平面内旋耕刀的安装数 、旋耕刀前进速度或刀轴转速都可以改变切土节距。但同一平面 内的刀片数不宜太多，否则刀片夹角过小，工作时易发生土壤堵塞现象。 切土节距对旋耕机碎土程度有较大影响，在一般情况下，切土节距越大，切下的土块厚度越大，碎土程度越低。 沟底凸起高度 旋耕机耕作后耕作层底部不平，有凸起存在，凸起高度 等于相邻两余摆线的交点 C 到沟底的距离（图 8），它与旋耕刀的运动轨迹和切土节距有关， 可用下述方法计算： 10 当 数值不大时 ，可近似认为 即 (9) 按 式 (9)计算的 是理论值，由于耕作时土壤的破坏，不会形成纯几何图形的夹角，故实际凸起高度要小于理论值 20。 结论 通过浅耕部件的 运动分析可以发现，对整个旋耕运动过程有重要影响的 是旋耕速度比与耕深 。而 根据公式 (4)可知，旋耕速度比是受机组前进速度 与旋耕转速有关。所以此次试验中影响浅耕 部件作业 性能的 主要因 素有前进速度、 旋耕转速和耕深。 3 浅耕 部件 田间 性能试验 浅耕 部件性能 试验 目的和评价指标 试验目的 评定样机作业质量能否满足农业技术要求及机组配套的合理性，验证理论分析和计算的准确性 。 性能试验的准备和要求 (1) 试验 前准备 试验样机应与制造厂提供的使用说明书相符，检验合格，技术状态良好。 图 8 沟底凸起高度 11 拖拉机动力输出轴额定转速应符合配套旋耕机设计要求，技术状态应良好。 试验地应根据试验样机的适应范围，选择当地有代表性的田块 ;田块各处的试验 条件要基本相同 ； 田块的面积应能满足各测试项目的测定要求测区长度不少于 20 m，并留有适当的稳定区。 试验所用的仪器、设备需检查校正，计量器具应在规定的有效检定周期内。 (2)试验要求 同一工况测试不少于三个行程。性能测试时，相邻行程要间隔一定距离，保证测定不受干扰。 试验 前的调查和测定 或绿肥 )和田面情况。 3 年内轮作和耕作情况。 在测区内对角线上取 5 点，每点按 1 ，面积紧贴地面剪下露出地表的植物，称其质量， 并计算出 5 点的平均值。 在 测 区内对角线上取 5 点，每点按 05 510015 20层测定。采用烘干法测定时，每层取样量不少于30 g(去掉石块和植物残体等杂质 )装人铝盒后称重，在 105恒温下，约烘 6h，到质量不变时为止，然后取出放人干燥器中冷却到常温称重，并分别计算出分层和全层平均值。 测点与土壤绝对含水率的测点相对应，测试后分别计算出各层和全层平均值。 评价指标 (1)耕 深及其稳定性 用 直尺测定，沿机组前进方向每隔 2m 测定一点，每个行程总测点数不少于 20 点 ，按公式 (10)、 (11)计算 : 平均值 （ 10） 式中 : 12 第 j 个行程的耕 深平均值， 第 j 个行程中的第 i 个点的耕 深值， 第 j 个行程中的测定点数。 平均值 （ 11） 式中 : a 工况的耕 深平均值， N 同一工况中的行程数。 深 标准差、变异系数和稳定系数 （ 12） （ 13） （ 14） 式中 : 第 行程的 耕深 标准差， 第 行程 的 耕深 变异系数， %; 第 行程的 耕深 稳定性系数， %。 深 标准差、变异系数和稳定性系数 （ 15） （ 16） （ 17） 式中 : S 工况的 耕深 标准差， V 工况的 耕深 变异系数， %: U 工况的 耕深 稳定 性系数， %。 13 （ 2） 灭茬率 在试验区内，对角线上取 5 点测定，每点取一个 lm 面积，测出 5下根茬质量及所有根茬总质量，灭 茬率为 （ 18） 式中 : 5下根茬的质量， g； 根茬总质量， g。 （ 3） 碎土率 在已耕地上测定 积内的全耕层土块，土块大小按其最长边分为小于 448 于 8级。并以小于 4土块质量占总质量的百分比为碎土率，每一行程测定一点。 （ 4） 植被覆盖率 在测区内对角线上取 5 点，每点按 1 m， 面积紧贴地面剪下露出地表的植物，并计算出 5 点的平均值。每行程测定一点，按公式 (9)计算植被覆盖率 ： （ 19） 式中 : 植被覆盖率， %； 耕前植被平均值，单位为克 (g)； 耕后植被平均值，单位为克 (g)。 试验设备和 对象 （ 1）试验设备 履带式油菜浅耕播种机，耕深尺，钢卷尺，皮卷尺，取样框，直径为 48圆柱形空心筒，剪刀，电子称 1 台（精度为 （ 2） 试验对象 湖南农业大学晚稻收获后的试验田，试验田土壤土质为粘土，土壤各层平均含水率 土壤坚实度 54 92N/壤容重 g/ 单因素试验 为考察每个因素单独作用下对浅耕作业性能的影响进行了单因素试验。履带式播种机试验对象主要是 晚稻收获后的试验田 ，田间留有一定高度的稻茬。因此考 察 稻茬 14 高度对浅耕部件作业性能的影响 是必要的 。综合前面分析 对浅耕作业性能影响因素还有 前进速度，旋耕刀旋转速度，耕深 。 单因素 试验内容包括 :前进速度， 旋耕刀 旋转速度，耕深，稻茬高度四 个因素对浅耕 作业 效果的影响。 试验水平处理 （ 1）试验水平的处理 根据国内外研究表明为减少旋耕时 能量消耗 ，应将转速在农业技术要求的范围内以最低的转速进行耕作。 通过调节样机 上的手动油门来实现旋耕转速的 变化 。 将油门手柄为平均五等分，然后在油门位置的 1/5,2/5,3/5 处标定。将油门手柄推动到相应位置， 利用转速表确定旋耕转速分别为： 148r/m、 167r/m、 185r/m。选取这个三个旋耕转速为旋耕转速因素水平。 机组分别采用 档 前进，调节旋耕转速。然后测得机组前进速度 s。利用同样方法测得 档和 档前进速度为 ： s、 s。 将这三个前进速度作为前进速度因素水平。 多功能播种机浅耕部件浅耕作业时，一般在 80右。为了考察不同耕深对浅耕作业性能的影响。所以 选取了 6080100个水平。 耕 深的调节是通过液压操纵杆提升或降低浅耕部件来实现的。 当耕深为 6080100，标定液压操纵杆位置。这样就实现耕深三水平调节。 本次 试验对象 湖南农业大学晚稻收获后的试验田 ， 田间 稻茬高度 一般 为 40 50了考察不同稻茬高度浅耕作业性能的影响，所以 以在试验时稻茬高度为 10 200 3040 50个水平。稻茬高度的调节是通过 收割机 在 进行收割时调节 收割机的割台高度实现不同的 稻茬高度。 试验结果 与分析 (1)前进速度试验 结果与分析 对样机进行田间调 试时发现在旋耕转速为 185r/样机浅耕作业性能最佳；样机 耕深 一般为 80验对象 稻茬高度 一般为 40 50此前进速度试验 中 旋耕转 15 速为 185r/深 80茬高度为 40 50前进速度对浅耕效果试验结果如表（表 1） ： 表 1 前进速度 试验 结果 进速度 m/s 耕深稳定性 % 碎土率 % 灭茬率 % 植被覆盖率 % 试验结果进行分析得到图 9： 图 9 前进速度试验结果分析 图 9 中单因素试验结果发现，前进速度对浅耕性能的四个指标有 显著 影响。对耕深稳定性，碎土率，植物覆盖率来说，前进速度越大越好。而对灭茬率而言，当前进速度 在中间档位时效果最佳。但是当前进档位为 档时，灭茬率变化并不是最大的。所以前进速度为 档时，浅耕部件的作业效果最佳。 a 不同前进速度与耕深稳定性 b 不同前进速度和碎土率 c 不同前进速度与灭茬率 d 不同前进速度与植被覆盖率 16 （ 2）旋耕转速试验结果与分析 前进速度试验分析出前进速度为 档时 浅耕部件的作业效果最佳 ； 样机耕深一般为 80验对象稻茬高度一般为 40 50此旋耕转速 试验中 前进速度为 档，耕深 80茬高度为 40 50旋耕转速对浅耕效果试验结果如表 （表 2） ： 表 2 旋耕转速试验结果 耕转速 r/深稳定性 % 碎土率 % 灭茬率 % 植被覆盖率 % 148 67 85 试验结果进行分析得到图 10： 图 10 旋耕速度试验结果 分析 图 10 中单因素试验结果发现， 旋耕转速对四个指标都有显著影响。对碎土率和灭茬率来说旋耕转速越高越好。对耕深稳定性与植物覆盖率 ， 虽然旋耕转速为 167r/ 旋耕转速为 167r/m 时，耕深稳定性最高，植物覆盖率最低。a 不同旋耕转速与耕深稳定性 b 不同旋耕转速和碎土率 c 不同旋耕转速与灭茬率 d 不同旋耕转速与植被覆盖率 17 但是 在旋耕转速为 185r/m 时 ， 植物覆盖率最高，并且耕深稳定性也没有下降较大。 所以旋耕速度为 185r/，浅耕部件作业效果最佳。 （ 3）耕深试验结果与分析 前进速度试验和旋耕速度试验分析出前进速度为 档和旋耕速度为 185r/ 因此耕深试验中前进速度为 档，旋耕速度为 185r/茬高度为 40 50耕深对浅耕效果试验结果如表 （表 3） ： 表 3 耕深试验结果 深 深稳定性 % 碎土率 % 灭茬率 % 植被覆盖率 % 60 0 00 试验结果分析得到图 11： 图 11 耕深试验结果分析 图 11 中单因素试验结果发现，旋耕转速对四个指标都有影响。对耕深稳定性和碎土率 ， 耕深在 80 值最大。对灭茬率和植物覆盖率 ， 耕深 越深 值越大。 浅耕耕深a 不同耕深与耕深稳定性 b 不同耕深和碎土率 c 不同耕深与灭茬率 d 不同耕深与植被覆盖率 18 越大，机组功耗就需要增加。并且耕深为 80灭茬率和植物覆盖率并没有下降较大。所以耕深为 80浅耕作业效果最佳 。 （ 4）稻茬高度试验 结果与分析 前进速度试验 、 旋耕转速试验 和耕深试验 分析出前进速度为 档 、旋耕速度为185r/耕深为 80浅耕作业效果嘴角 。因此在稻茬高度试验中 在前进档位为 ， 旋耕转速为 185r/深为 80稻茬高度对浅耕效果试验结果如表 （表 4） ： 表 4 稻茬高度试验结果 茬高度 深稳定性 % 碎土率 % 灭茬率 % 植被覆盖率 % 10 20 0 30 0 50 试验结果分析得到图 12： 从图 12 中单因素试验结果发现，稻茬高度对四个指标都有影响。对耕深稳定性、碎土率和植物覆盖率稻茬高度越高值越小 ， 也就说浅耕作业效果越差 。 对灭茬率来说a 不同稻茬高度与耕深稳定性 b 不同稻茬高度与碎土率 c 不同稻茬高度与灭茬率 d 不同稻茬高度与植被覆盖率 图 12 稻茬高度试验结果分析 19 当稻茬高度为 20 30灭茬率值最大。但稻茬高度在 10 20，灭茬率值下降也并不明显。所以稻茬高度为 10 20，浅耕部件作业效果最佳。 通过单因素试验 ，发现各因素不同水平对浅耕作业效果影响不一样。同对 比分析后发现前进速度为 档、 旋耕速度为 185r/稻茬高度为 10 20浅耕部件作业效果最佳 。 从理论分析来说，影响耕深稳定性，碎土率和灭茬率主要运动参数是沟底凸起高度和切土节距。当沟底凸起高度越小的时候，耕作层底部越平耕深稳定性越好：当切土节距越小，破碎土快越小，灭茬能力就越强。从公式和公式中可以发现影响这两个参数的主要是 旋耕速度比。所以在前进速度确定下，旋耕转速越大 旋耕速度比就越小，切土节距和沟底凸起高度越小，浅耕部件浅耕作业效果就越好。当旋耕转速确定，情况相反前进速度越小，浅耕部件作业效 果就越好。 多因素试验 正交试验 由于单因素未能体现出各因素间的相互作用，有必要对其进行多因素试验。 正交试验可以较少试验次数的条件下同时对前进速度、转速、耕深及稻茬高度等主要因素进行试验处理，而且统计分析的计算也简单。因此此次试验为正交试验。 试验因素水平表见表 （表 。 表 5 试验因素水平 试验方案设计 与试验结果 此次试验 是等水平 因素试验， 选用等水平 正交型 试验 设计表 可以在较少的试验次数满足试验要求 。 试验设计及试验结果如表 （表 6） ： 水平 因素 A 前进速度 m/s B 转速 r/ 耕深 稻茬高度 48 60 10 20 2 67 80 20 30 3 85 100 40 50 20 表 6 试验设计和试验结果 验号 因素 试验 结果 A B C D 耕深稳定性 % 碎土率 % 灭茬率 % 植被覆盖 率 % 1 1 1 1 1 1 2 2 2 1 3 3 3 2 1 2 3 2 2 3 1 2 3 1 2 3 1 3 2 3 2 1 3 3 3 2 1 正交 试验 结果分析 （ 1）直观分析（极差分析） 利用综合平衡法对每个指标进行单指标的直观分析，得到每个指标的影响因素主次顺序和最佳水平组合，然后根据理论知识和实际经验，对各指标分析结果进行综合比较和分析，得出最优方案。 利用 数据分析得出下表 （表 7） ： 表 7 试验结果分析 标 试验号 因素 Am/s Br/深稳定性 % 60 2 68 267 3 69 64.7 差 R 素主次 方案 21 指标 试验号 因素 Am/s Br/土率 % 2 3 差 R 素主次 方案 茬率 % 2 3 差 R 素主次 方案 被覆盖率 % 2 3 差 R 素主次 方案 表 7 可以看出，对于不同的指标而言，不同因素的影响程度是不一样，所以将四个因素对四个指标的影响的重要性主次顺序统一起来是行不通的。 由 表 7 可得趋势图 13： 22 b 四因素的碎土率趋势图 d 四因素的植被覆盖率趋势图 a 四因素的耕深稳定性趋势图 c 四因素的灭茬率趋势图 图 13 四因素各指标趋势图 23 不同指标对应的优方案也是不同的，但是通过综合平衡法可以得到综合的优方案。 因素 A（前进速度）： 对于所有 指标都是取 A 1好，所以根据 A 因素对不同指标的重要程度，选取 因素 B（旋耕速度）：对于所有 指标都是取 以根据 B 因素对不同指标的重要程度，选取 因素 C（耕深）：对于前面两个指标都是取 而对于后面两个指标 则是 它们都不是指标的主要因素，并且趋势图可以看出但 C 取 所以根据多数倾向 和 C 因素对不同指标的重要程度 ，选取 因素 D（稻茬高度）：对于所有 指标都是去 以根据 D 因素对不同指标的重要程度，选取 综合上述分析，优方案为 机组前进速度为 档，旋耕速度为 185r/深为 80茬高度为 10 20 （ 2）方差分析 直观分析法（极差分析）具有简单直观、计算量小等优点，但直观分析法不能精准地评估各因素的试验结果影 响的重要程度，特别是对于水平数大于 3 且要考虑交互作用的试验，直观分析法不便使用，如果对试验结果进行方差分析，就能弥补直观分析法的这些不足 21。 对于正交试验多因素的方差分析，其基本思路和方法是先计算处各因素和误差的离差平方和，然后求出自由度、均方、 F 值，最后进行 F 检验。 如果用正交表来 安排试验，则因素的水平数为 ，正交表的列数为 ，总试验次数为 ，试验结果为 。方差分析的基本步骤如下 ： a 计算离差平方和 总离差平方和 （ 20） （ 21） （ 22） （ 23） 24 则 （ 24） 即为总离 差平方和，它反映了试验结果的总差异，总离差平方和越大，则说明各试验结果之间的差异越大。因素水平的变化和试验误差引起试验结果之间的差异的原因。 各因素引起的离差平方和 设因素 A 安排在正交表中的某一列上，则因素 A 引起的离差平方和为： （ 25） 若将因素 A 安排在正交表的第 列上，则有 ，且称 为第列引起的离差平方和，于是有 （ 26） 所以 （ 27） 也就是说，总离差平方和可以分解成各列离差平方和之和。 试验误差的离差平方和 为了方差分析分析的方便，在进行表头设计的一般要求留有空列，即误差列。所以误差的离差平方和为所有空列所对应离差平方和之和，即 （ 28） 交互作用的离差平方和。 由于交互作用在正交试验设计时作为因素看待，所以正交表中占有相应的列，也会引起离差平方和。如果交互作用只占一列，则其 离差平方和就等于所坐在列的离差平方和 ；如果交互作用占有多列，则其离差平方和等于所占多列离差平方和之和。例如，设交互作用 在正交表中占有 2 列，则 25 （ 29） b、 计算自由度 总平方和的自由度 （ 30） 正交表任一列离差平方和对应的自由度 （ 31） 显然 （ 32） 两因素交互作用的自由度有两种计算方法，一是等于两因素自由度之积，例如 （ 33） 二是等于交互作用所占有的列数与每列对应自由度之和。 误差和的自由度 （ 34） c、 计算平均离差平方和（均方） 以 A 因素为例，因素的均方为： （ 35） 以为例，交互作用的均方为： 36） 试验误差的均方为： （ 37） d、 计算 F 值 将各因素或交互作用的均方除以误差的均方，得到 F 值。例如： （ 38） （ 39） 26 f、 显著性检验 例 如，对于给定的显著性水平 ，检验因素 A 和交互作用 谁 试验 结果有无显著影响。先从 F 分布表中查出临界值 和 ，然后比较 F 值与临界值的大小，若 ，则因素 ，则因素 A 对试验无显著影响；类似地，若 ，则说明交互作用 对试验结果有显著影响，否则无显著影响。同理可以判断其他因素或交互作用对 试验 结果有无显著影 响。一般来说， F 值与临界值之间的差距越大 ，说明该因素或交互作用对试验 结果的影响越显著，或者说该因素或交互作用越重要。 对本 试验 而言： 由于前面分析 D 因素影响都很小，所以将其视为误差则可得分析表 （表 表 8 方差分析表 of 标 差异源 SS S F 显著性 耕深稳定性 A B C 误差 e 碎土率 A B C 差 e 茬率 A B C 差 e 被覆盖率 A B C 差 e 表 可以看出，机组前进速度、旋耕转速对浅耕性能影响显著。机组前进速度对 耕深稳定性和碎土率影响明显高出其余因素一个显著水平。而旋耕转速对灭茬率与植被覆盖率影响显著，但并没有和前进速度拉开影响档次试验结果的方差分析分析所得因素主次关系与极差分析所得结 论基本相同，说明极差分析的结果是准确的，同时说明误差影响不大。 27 4 结论 通过对浅耕部件性能研究分析，得出以下结 论： （ 1）对其浅耕过程进行运动分析，为找出评价指标提供依据并找出浅耕规律；对功耗分析，初步了解功耗。 （ 2）对浅耕部件进行田间单因素试验，通过分析，找出影响浅耕性能指标的主要因素为机组前进速度、旋耕转速、耕深和稻茬高度等。 （ 3）对浅耕部件进行田间多因素试验，通过直观分析（极差分析），得到 机组前进速度为档，旋耕速度为 185r/深为 80茬高度为 10 20浅耕 部件性能最好。 （ 4）通过对多因素试验方差分析得出：耕深与稻茬高度对浅耕性能指标影响小；前进速度四个指标影响显著；旋耕速度对灭 茬率与植被覆盖率影响较大。并得出极差分析结果正确性。 参考文献 1 廖庆喜免耕播种机防堵与排种装置试验研究 湖 南 农 业 大 学 全日制普通本科生毕业论文 履带式多功能播种机浅耕部件性能 试验研究 N F 生姓名 ： 王小荣 学 号： 200940615108 年级专业及班级： 2009 级农业机械化及其自动化(1)班 指导老师及职称： 吴明亮 教授 学 院： 工学院 湖南长沙 提交日期： 2013 年 5 月 湖南农业大学全日制普通本科生毕业论文 诚 信 声 明 本人郑重声明：所呈交的本科毕业论文 是本人在指导老师的指导下，进行研究工作所取得的成果，成果不存在知识产权争议。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体在文中均作了明确的说明并表示了谢意。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 毕业论文 作者签名： 年 月 日 目 录 摘要 . 1 关键词 . 1 前言 . 2 1 绪论 . 2 内外免耕播种机械的发展现状 . 2 内免耕播种机发展现状 . 2 外免耕播种机发展现状 . 4 究目的意义 . 5 究内容 . 6 2 旋耕运动分析 . 6 耕刀运动方程 . 6 作深度 . 8 土节距 . 9 底凸起高度 . 9 论 . 10 3 浅耕部件田间性能试验 . 10 耕部件性能试验目的和评价指标 . 10 验目的 . 10 能试验的准备和要求 . 10 验前的调查和测定 . 11 价指标 . 11 验设备和对象 . 13 因素试验 . 13 验水平处理 . 14 验结果与分析 . 14 因素试验 . 19 交试验 . 19 验方案设计与试验结果 . 19 交试验结果分析 . 20 4 结论 . 27 参考文献 . 27 致谢 . 28 附录 . 28 1 履带式多功能播种机浅耕部件 性能 试验研究 学 生： 王小荣 指导老师： 吴明亮 (湖南农业大学 工 学院，长沙 410128) 摘 要 ： 本文分析比较了国内外免耕播种机 发展状况。结合实际情况 对浅耕过程进行运动分析，了解浅耕规律并为试验因素 提供理论依据。 在田间对履带式多功能播种机浅耕部件 进行了单因素试验与正交试验。对单因素试验结果进行分析，初步了解各因素不同水平对性能指标的影响程度； 对 正交 试验结果进行极差分析和方差分析，绘制 性能指标随各因素变化的关系曲线 。并找出各因素的较优水平和最优组合 。试验表明：前进速度为档，旋耕速度为 185r/深为 80茬高度为 10 20浅耕部件浅耕性能最好。 关键词 ： 播种机；浅耕；碎土；灭茬 ； 10128, of in By to of of in of by of of of of 2 of , 85 r/0 0 20 cm is 前言 现有播种机一般由播种施肥及配套开沟装置构成，播种施肥机构主要完成排种和排肥功能，开沟装置主要为作物种植预先开设排水沟，为作物生长提供良好的生长环境，主要完成单一的开沟作业功能，播种机主要是在前茬作物收割后进行作业，如水稻作物，由于目前收割机收割后，稻田留下的稻茬较深，约 40右，因此对现有的稻田进行播种作业有很大的阻碍，而现有的播种机无法解决前茬作物和杂草过深的问题，采用专用的浅耕机加开沟机进行两道工序作业，因此作业工序多，作业复杂，成本高，阻碍了生产的发展 1 履带式多功播种机，采用侧边 传动方式，实现开沟覆土幅宽达到，在一个刀轴上安装开沟刀盘和浅耕刀片，实现开排水沟和对厢面表层进行除草和浅耕松土作业；在浅耕开沟机架上方布置排种排肥箱，排肥靠机组行驶方向，排种靠后方，排肥器设有六个，排种器两个，在机架的右侧设有排种排肥驱动地轮机构，通过链条传递动力给排种排肥器，完成同步排种排肥，开沟和浅耕深度可以依靠拖拉机液压悬挂提升调节机构控制深浅，因此该机功能齐全，布局合理，操作简单，工作可靠 。 1 绪论 国内外 免耕 播种机械 的发展现状 国内 免耕 播种机发展现状 免耕播种机，机组进地一次完成破茬、开沟、播种、施肥、撒药、覆土、镇压等作业，在作物全部生长过程中，除采用除草剂控制杂草外，不再进行任何田间作业，直至收获。免耕播种机与普通播种机的不同之处主要表现在土壤工作部件的作业环境不同，需要具备的功能不同。免耕播种机要在未经翻耕且有作物残茬覆盖的土壤条件下 工作，其工作条件恶劣，工作难度大，必须满足多方而要求 ： 一是免耕播种机要有较强的入土能力及切草能力，避免作物残茬造成播种机的堵塞 ； 二是具有较好的开沟能力，能够开出适合作物生长的沟型 ； 三是覆土能力要好，可保水保墒，提高出苗 率 ； 3 四是免耕播种机要具有良好的仿形能力，保证播深一致 ； 五是要有有效的防堵装置，保证播种的顺利进行。 我国的免耕播种机已有了很大的发展，但还存在许多不足 ： 首先是工作效率低，工作速度与国外机型相比有一定的差距 ； 其次是工作效果不理想，由于有些工作部件不完善，影响工作质量 ； 最后是推广力度较低，免耕播种机应用及销售与其近一步研制是相关的 4、 5。 图 1 是由中国农业大学研制的 2小麦免耕覆盖播种机。它采用了双排梁结构，使同一排梁上的开沟器间距达到 40用了专利产品“ 复合型开沟器”实现 种肥垂直分施，种肥间距可达到 5上，但是体积大，不适合小地块作业 6、 7。 如图 2 所示， 4)系列联合整地施肥播种机是由旋耕机部分和播种 、施肥部分组合而成的农业机械，一次完成旋耕碎土、施肥、播种 、 镇压 等多种农艺，适用于种子直径不小于 2类、玉米、豆类、花生等农作物的旋耕、播种作业，也可单独 完成旋耕、整地作业。但是制造成本高，价格昂贵，得不到很好的普及 6、 8。 图 1 2小麦免耕覆盖播种机 2 9 2 4)系列联合整地施肥播种机 14) 3 2油菜免耕直播联合播种机 24 图 3 湖南农业大学研制 2油菜浅耕直播施肥联合播种机。 2油菜浅耕直播联合播种机集土壤表层浅耕、除草灭茬、播种、施肥、开排水沟、对已播种子和肥料实施覆土六项作业一次性完成；实现了浅耕工作部件和旋耕开沟部件安装在同一根刀轴上，简化了传统系统结构，其浅耕开沟机构可以实现厢面土壤表层松土、除草功能，实现物理方法除草，避免二次污染，同时采用浅耕开沟机构实现对原有稻茬进行灭茬处理，稻茬打碎后与土壤均匀混合，提高土壤肥力和肥料利用率，为种子发芽提供良好的种床，缩短油菜籽发芽、出苗时间，有利于作物的根系生长；通过塔轮机构实现被动传动 轮与排种、排肥轴之间传动比的改变，实现变量排种、排肥 9 国外 免耕 播种机发展现状 国外农场的土地面积一般比较大，田间拖拉机的功率也较大，国外 免耕播种机 大都以大中型为主，它们基本是多梁牵引式大型播种机 (如图 示 )，横梁多、开沟器之间间距大，播种机又宽又重， 土壤工作部件也做得比较复杂。 一次可完成破茬、开沟、播种、施肥、覆土和镇压等多项作业， 属联合作业机。 但转弯半径大，需要很长的地头，主要用于大面积作业，与我国地块小的实际情况相差甚远。如美国的 和澳大利亚的 等播种机的性能等都比较优良。然而，由于种植方式、土地条件以及经济发展等多种因素，国外的播种机从其结构和工作性能方面均 不能适应在我国土地条件下使用 6、 12。 图 4 澳大利亚锄铲式播种机 5 美国 590 计用于普通耕作和保护性耕作情况下的谷物播种整机开沟器为双排结构，播种行数为 16 行。排种 (肥 )器为外槽轮式，开沟器为圆盘切刀式，为此开沟器单体较重，有利于免耕作业。开沟器单体仿形，土壤扰动小，坚固耐用。圆盘切刀直径为 锋角度为 20o，标准配置为单圆盘开沟器，行距 调，如拧松前方固定螺栓则可使行距加大到 体仿形为压簧式，压簧可给每个开沟器提供 734压力使其入土或用于切割残茬 13、14。 从国内外播种机发展现状来看，保护性耕作已经成为 一种趋势。国内几款多 功能播 种机都利用到圆盘耙，旋耕刀两种方式进行浅耕灭茬。比国外的大型化 保护性 播种机更加适合国情。比较国内外播种机发展，大多数是拖拉机作为动力的牵引式。并不能完全适应中国复杂多变的耕作环境。履带式多功能播种机采用了履带底盘能够更好地适应作业环境。圆盘耙和旋耕刀比较 ： 圆盘耙耕深较浅 ， 灭茬能力 强；旋耕刀耕深较深，但容易堵塞。多功能播种机需要进行浅耕作业，所以采用了耕深较深的旋耕刀。 研究目的意义 目前，南方各水稻主产区大都以两季连作， 10 月份晚稻收获后的田块留待第二年开春后 (3 月份 )翻耕种植早稻。在过冬的近 5 个月时间恰好是冬油菜的全生育期，但由于油菜的种植工序较多，尤其手工开沟劳动强度大，劳动力投入多，许多农民想尽量扩大种植冬油菜面积却又因劳动力不足而耽误了，加上近些年来，大部分农村青年都外出打工，人力不足最终导致油菜种植面积还相对减少。经济效益低，导致目前有限的耕地未能得到充分、合理利用 15。 为了充分、合理利用南方土地资源，实现耕地可持续发展，加快 种植业向农业机械化、产业化方向发展，针对油菜种植实现播种 全程机械化，扩大生产面积，因此寻求一种 多功能播种机，解决农民当前种植 劳动强度大 的问题，提高种植效率和劳动生产率，快速实现油菜种植机械化，具有重大意义 16。 多功能播种机采用 保护性耕作技术具有 ： 保护农田，减轻土壤风蚀和水蚀，防治沙尘暴和水土流失 ； 增加表层土壤有机质含量，保持地力长久不衰，改善土壤养分供应 ； 降低能源消耗和节约生产成本，提高农业经济效益 ； 保持和增加作物产量。 所以研究具有保护性耕作多功能播种机对国家农业发展有着巨大意义 17 6 研究内容 对旋耕刀在整个浅耕过程中进行运动学 分析，找出浅耕 运动规律 并 为评试验因素提供理论依据 ； 分别进行田间单因素和多因素试验，试验不同参数和不同工况对浅耕 性能的影响 ，并找出影响浅耕性能的主要参数，为浅耕部件 的设计提供理论依据。 2 旋耕运动 分析 旋耕刀运动方程 旋耕机工作时，旋耕刀一面旋转，一面随旋耕机前进，因此刀片的绝对速度是刀轴旋转和旋耕机前进速度的合成，其运动轨迹是摆线。以卧式旋耕机为例，设刀轴旋转中心为坐标系原点， 轴正向和旋耕机前进方向一致， 轴正向垂直向下如图 5，则旋耕刀端点运动方程为： = + = （ 1） 式中： 旋耕刀端点转动半径， 刀轴 的旋转角速度 ， s ； 机器的前进速度 ， m/s； 时间 ， s。 图 5 旋耕刀片的运动轨迹示意图 of 7 刀片端点在 x 轴与 y 轴方向的分速度为 = = = = （ 2） 刀片端点绝对速度 = 2 + 2 = 2 +22 （ 3） 其中， = 是旋耕刀片端点的圆周线速度，令 = = ,称为旋耕速度比，的大小对旋耕刀运动轨迹及旋耕机工作状况有重要影响 20。 因 = （ 4） 故 = = ( ) （ 5） 图 6 不同对应旋耕刀运动轨迹示意图 of of on 8 1、当 = 时 ，刀片端点轨迹为一标准滚摆线，有这种运动特性的刀片只能像自由轮的轮爪一样刺入土中，不能起到松碎土壤的作用。 2、当 时，刀片端点轨迹为余摆线，刀片转动到一定位置，它的端点绝对运动的水平位移就会与前进方向相反，因而能以刃口切
- 温馨提示:
1: 本站所有资源如无特殊说明，都需要本地电脑安装OFFICE2007和PDF阅读器。图纸软件为CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.压缩文件请下载最新的WinRAR软件解压。
2: 本站的文档不包含任何第三方提供的附件图纸等，如果需要附件，请联系上传者。文件的所有权益归上传用户所有。
3.本站RAR压缩包中若带图纸，网页内容里面会有图纸预览，若没有图纸预览就没有图纸。
4. 未经权益所有人同意不得将文件中的内容挪作商业或盈利用途。
5. 人人文库网仅提供信息存储空间，仅对用户上传内容的表现方式做保护处理，对用户上传分享的文档内容本身不做任何修改或编辑，并不能对任何下载内容负责。
6. 下载文件中如有侵权或不适当内容，请与我们联系，我们立即纠正。
7. 本站不保证下载资源的准确性、安全性和完整性, 同时也不承担用户因使用这些下载资源对自己和他人造成任何形式的伤害或损失。
人人文库网所有资源均是用户自行上传分享，仅供网友学习交流，未经上传用户书面授权，请勿作他用。
川公网安备: 51019002004831号