【正文】 則相當(dāng)于 4000kg 土雜肥的有機質(zhì)含量，含氮、磷、鉀相當(dāng)于 18。 7 萬 hm2，土壤有機質(zhì)提高 0。 5 kg/ha，增產(chǎn) 10。在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)條件下，通過秸稈機械化全量還田，可以增加作物產(chǎn)量，杜絕了焚燒現(xiàn)象，減少了對環(huán)境的污染。 秸稈堆漚還田也稱高溫堆肥，是解決我國當(dāng)前有 機肥源短缺的主要途徑。 畢 業(yè) 論 文 （ 設(shè) 計 ） 用 紙 佳木斯大學(xué)教務(wù)處 第 3 頁 過腹還田是一種效益很高的秸稈利用方式。 沼渣還田是因為秸稈可以發(fā)酵制沼，故沼渣還田是優(yōu)質(zhì)的有機肥：但因沼渣產(chǎn)量小，生 產(chǎn)周期長，勞動強度大，也不常用。操作條件需嚴(yán)格控制：秸稈需嚴(yán)格預(yù)處理且設(shè)各成本和運行費用較高。目前，我國北方的覆蓋栽培技術(shù)己在很多地方， 如河北、黑龍江、山西等，大面積推廣應(yīng)用。機械還田是一項高效、省工、省時的有效措施，易被接受和推廣。 研制玉米根茬收獲機進行根茬收獲，可以提高播種機的通過性和播種質(zhì)量，創(chuàng)造無根茬的良好的種床條件，有利于種子生長發(fā)芽，提高農(nóng)作物產(chǎn)量。例如： IGx 一 2 型旋耕滅茬機， 4JQ 一 200 型秸稈切碎還田機， FGL 一 140 型秸稈還田旋耕機。成熟的機型主要有石家莊市農(nóng)業(yè)機械廠生產(chǎn)的 4Q 系列秸稈切碎還田機和架城第二機械廠生產(chǎn)的 4F 系列秸稈粉碎機。 1980 年之前大田里使用的旋耕機主要是正轉(zhuǎn)旋耕機。現(xiàn)在大田里廣泛使用的是反轉(zhuǎn)旋耕機。目前實際使用不多。簡單適用的整稈還田機械化技術(shù)研究成果極少，特別是適合水稻整株還田的機具更少。另外，正轉(zhuǎn)旋耕機入土性能差且易產(chǎn)生寄生功率，加重了旋耕機和拖拉機傳動裝置的負(fù)荷，導(dǎo)致功率消耗很大且折損機械壽命。 畢 業(yè) 論 文 （ 設(shè) 計 ） 用 紙 佳木斯大學(xué)教務(wù)處 第 6 頁 3)現(xiàn)有秸稈切碎還田機幾乎都使用甩刀 (L型甩刀、錘爪式甩刀等 )砍切秸稈。拖拉機進地次數(shù)多，土地壓實嚴(yán)重。秸稈粉碎 +根茬破茬機 。各 種復(fù)式作業(yè)模式或單一或組合，取代目前的單項作業(yè)，這樣的機型是今后的重點，也是市場需求的重點。許多國家 (如加拿大等 )普遍采 用秸稈機械粉碎還田。據(jù)美國農(nóng)業(yè)部統(tǒng)計，每年生產(chǎn)作物秸稈 4。而英國秸稈直接還田量則占其秸稈生 5 產(chǎn)總量的73%。日本用的是在半喂入聯(lián)合收割機后面加裝切草裝置，切碎后的莖稈一般為 10cm左右，一次就能完成收獲和秸稈粉 碎，我國有些農(nóng)場引入并使用的 /久保田 0、 /小太郎 0 等就是這類裝置。而采取秸稈粉碎還田除現(xiàn)有機具可靠性低、粉碎效果差以及動力消耗大外，由于采取多耕多 耙的水整地作業(yè)方式，被粉碎還田的水稻秸稈又會在水整地過程中重新浮出田面，嚴(yán)重影響后序種植環(huán)節(jié)機械化作業(yè)。 其主要特點是： (l)研制出用于埋草的弧型刀、刀盤、排列方式以及刀與刀盤的聯(lián)接，有正反轉(zhuǎn)作業(yè) 形式，中央減速器可翻轉(zhuǎn) 180 度 。 畢 業(yè) 論 文 （ 設(shè) 計 ） 用 紙 佳木斯大學(xué)教務(wù)處 第 8 頁 由于機械直接還田機具普遍存在耗能大，成本高的特點，功率損耗便成為制約機具推廣 的主要原因，如何優(yōu)化選擇機具參數(shù)，使機具在滿足農(nóng)業(yè)技術(shù)要求的前提下降低功耗便成 為 亟待解決的問題。 在設(shè)計過程中，需要使用 CAD、 Proe 等主要軟件及數(shù)學(xué)軟件，借助理論分析和時間相結(jié)合的方法，對機械整體結(jié)構(gòu)和性能參數(shù)進行輔助設(shè)計，對刀片、刀軸及一些重要的位置參數(shù)進行設(shè)計，并設(shè)計出秸稈還田機使其能實現(xiàn)它的功能。 85m/s， B 是耕幅，根據(jù)農(nóng)藝要求本機選取 B=1。 還田功率 的選擇 水稻整株秸稈還田機的作業(yè)方式：反轉(zhuǎn)作業(yè)。 開始工作時，埋草彎刀由下向上切削土壤，土壤毀于拉，土壤被埋草彎刀切開的同時， 秸稈的根部也從土壤中切出 (埋草彎刀不直接與秸稈接觸，有利于提高耕深穩(wěn)定性 )，切開實驗機具的試驗研究的土堡和秸稈一起向后拋送，但由于秸稈的質(zhì)量小、拋起高度低、在空中運動時間短，而切碎的土塊拋起高度高、在空中運動 時間長，這樣就將落下的秸稈覆蓋。 秸稈覆蓋率達 90%以上 。設(shè)機器前進速度為 vm，刀輥旋轉(zhuǎn)角速度為 ? ，耕深為 H，開始時刀片端點 A 位于前方水平位置與 x軸正向重合，則 A 的運動方程為： c o ss inmx R t v ty R t????? (2 一 1) 式中 R—— 刀輥回轉(zhuǎn)半徑 ， （ mm） ： t? —— 埋草刀轉(zhuǎn)角， (rad)。開始時刀片端點 A 位于前方水平位置與 x 軸正向重合。 2 一 3ClaycutterPitehofreturnmaehine 畢 業(yè) 論 文 （ 設(shè) 計 ） 用 紙 佳木斯大學(xué)教務(wù)處 第 12 頁 切土節(jié)距的大小直接影響碎土質(zhì)量。刀軸轉(zhuǎn)速過快，功率消耗大 。 由圖 2 一 2 可知，切土節(jié)距加大時，在耕深 H 相同的情況下，溝底未耕的土埂高度 a，即 溝底不平度也加大。 滑切角、 安裝角 圖 2 一 4 滑切角示意圖 一 4Sehematiedrawingofgrassremovingangle 滑切角是刀刃上某點的速度矢量與該點刃口曲線法平面之間的夾角，此夾角位于速度矢 量和刃口曲線做組成的平面內(nèi)。實際上前進速度對滑切角 的 影響是很大的，所以應(yīng)以動態(tài)滑切角幾來衡量埋草刀的滑切性能。機具作業(yè)過程中 Vm和。 據(jù)文獻知，當(dāng)減小滑切角時，單位刃口長度的切割阻力增加，不利于滑切，容易纏草， 同時造成切割負(fù)荷的增大。 (2)在刀軸回轉(zhuǎn)一軸過程中，刀軸每轉(zhuǎn)過一個相等的角度時，在同一相位角，必須是 一把刀入土，以保證工作的穩(wěn)定性和刀軸負(fù)荷均勻。 參數(shù)選擇 還田機在滿足秸稈覆蓋率、埋草深度、碎土率等作業(yè)質(zhì)量要求的前提下，合理選取影響機具作業(yè)狀態(tài)的參數(shù)，以達到降低整機功耗為最終目的對于秸稈還田機而言，刀輥的直徑、還田刀的形狀和數(shù)量、旋耕比、滑切角，直接決定了機具的作業(yè)質(zhì)量和耕作性能。鑒于本機的機器是比較小型的還田機，耕幅我們設(shè)計的為 ，因此確定刀盤的數(shù)量為 10 其中刀軸上刀盤每個有2 個刀齒，因此總刀片數(shù)量為 20（夏萍 ,江家伍， 20xx）。 19 圖 32 刀軸受力示意圖 sketch map of the blade spindle pressed 本機中設(shè)計的刀盤數(shù)量為 10，其中兩端刀盤距離支撐點 A， B 的距離分別我30mm 和 28mm，中間刀盤間的距離為 100mm，將這 10 個刀盤一次編號為 1到 10，假設(shè) i 個刀盤的刀片作用于刀軸時， （ 1） A 和 B 兩支撐點受力為 LLi?P?PVAiV??L? ?P?PLi 畢 業(yè) 論 文 （ 設(shè) 計 ） 用 紙 佳木斯大學(xué)教務(wù)處 第 17 頁 VBiV?L? ?PHAi?PH??L?LLi?P?PHHBi?L?LLi (34） （ 2）截面所受的彎矩為 LLi?Px?Li） V??L?? ?PLPLix（ x?L） ViVi?L?MVXi MHXiLLi?Px?Li） H??L?? ?PLPLix（ x?L） HiHi?L? （ 35） 20 分析上面的式子，可以得出：刀軸在水平和垂直方向的彎矩都是兩段線性方程，并且都在 x=L1 位置取得最大值為 Mmax? 對該式求最大值，當(dāng) Li?L2PL(LiL） Li （ 36） PL4 處 M 取得最大值，最大值為，彎矩圖如下所示 畢 業(yè) 論 文 （ 設(shè) 計 ） 用 紙 佳木斯大學(xué)教務(wù)處 第 18 頁 圖 33 刀軸彎矩扭矩圖 the bending moment and the torque diagram of the spindle 1)危險斷面的合成彎矩 M?M2 v ?M2H?93002?100902?13722N?M （ 37） 2)抗彎截面模量 W?Dd） ? （ 38） 3)依第三強度理論，則有 Mtmax?M2??at?=22???4150?2?13946N?M （ 39） 4)軸的計算應(yīng)力為 ?cs?MtmaxW?13946 ??10???1??270Mpa6 （ 310） 顯然根據(jù)強度的校核，刀軸是安全的 本章小結(jié) 1。 1 根茬聯(lián)合整地機總裝 圖 41 為 所設(shè)計的根茬收獲機， 能一次完成挖茬、集茬、撿茬、引茬和條鋪、整地等工藝，結(jié)構(gòu)和組成如圖 41 所示、根茬收獲機主要由懸掛架、挖掘鏟、變速箱、撿拾輪、傳動系統(tǒng)、引茬板、集茬柵條、旋耕輪、起壟器和地輪等部分構(gòu)成、其前部通過懸掛架與拖拉機相連，由拖拉機帶動機架向前進行作業(yè)，由鏟挖掘鏟組件實現(xiàn)玉米入土根茬的挖掘及須根脫離土壤；由特定曲面型柵條機構(gòu)對根茬進行集中收集；由撿拾輪輪齒組件隨機車前進同時相對機車前進方向的正向回轉(zhuǎn)實現(xiàn)地面玉米根茬的撿拾；由引茬立導(dǎo)板實現(xiàn)玉米根茬的收集，并將根茬收集到輸送裝置對根茬進行輸送；由旋耕刀輥進行整地平地， 后跟畢 業(yè) 論 文 （ 設(shè) 計 ） 用 紙 佳木斯大學(xué)教務(wù)處 第 22 頁 起壟器進行起壟作業(yè)；由液壓馬達、鏈傳動來實現(xiàn)機車動力傳輸；由支撐輪組件實現(xiàn)耕深的調(diào)節(jié)與機具回轉(zhuǎn)的靈活性實現(xiàn)，通過上述一系列作業(yè)完成挖掘、集中、撿拾、輸送根茬，由旋耕裝置進行旋耕整地，再由起壟器進行起壟、 土壤聯(lián)合整地機關(guān)鍵部件的相關(guān)設(shè)計 挖掘鏟設(shè)計難點與設(shè)計方案 1 根據(jù)功能要求，挖掘鏟設(shè)計難點主要為： 1）實現(xiàn)低功耗、小阻力挖掘、耕層土壤由于土壤物理特性，以及玉米根茬生物學(xué)特性，決定了對玉米根茬挖掘阻力大，能耗大的問題、研究土壤與挖掘部件作用力學(xué)特性，及如何降低挖掘阻力，實現(xiàn)根茬低功耗挖掘，成為設(shè)計新 型挖掘部件的核心因素、 2）確保根茬完整性挖掘、為了充分有效利用根茬資源，起茬時不損傷莖稈和主要根系，盡量保持根茬的完整性，研究碎土方式及機理，成為確定挖茬部件實現(xiàn)根茬完整性挖掘相關(guān)參數(shù)的關(guān)鍵、 2 設(shè)計方案 中國北方一年一作玉米種植壟寬 650mm，壟溝深平均 812cm、玉米主根植地下深達1012cm、所以挖掘鏟入土挖掘深度必須保證 15cm、而目前深松方式及根茬挖掘機具主要有間隔深松、全方位深松、及淺翻深松、深松挖掘刀鏟主要有：鑿形深松鏟、雙翼形深松鏟、和箭形深松鏟、這三種深松刀具是在不翻動土壤的情況下 打破犁底層，加深耕作層、作業(yè)時靠鏟刀底部和兩側(cè)刀刃切出土條，當(dāng)機具以一定速度前進時，工作部件對土條進行擠壓、剪切和拉伸，使土壤碎土、即使是采用深松鏟和鏵式小犁體組成淺翻深松機具作業(yè)時也是采取從壟中部破壟松土方式，這樣挖掘鏟刀在壟中部行進時易將根茬切斷，不易保證根茬完整性、中部破土?xí)r雙側(cè)刃均受土壤摩擦，阻力大、 考慮到若采用梯形鏵犁式鏟刀，適當(dāng)?shù)娜胪羶A角，及輕式鏟柄，使鏟刀主要是從壟根部側(cè)隙切土，將根茬所在壟臺沿著機車前進方向縱向切開并將玉米根茬入土部分主根及須根完整剝離土壤挖出，然后將根茬側(cè)向擠推，土垡?guī)?根茬擠推在壟溝，碎土、根茬顯露于地表、不僅可以減少入土挖掘阻力而且可以保證挖掘到根茬完整性、鏟刀表面滑移作用，減少土壤阻力，及刀具的磨損、從而降低主機油耗與作業(yè)成本 ]17[ 、 畢 業(yè) 論 文 （ 設(shè) 計 ） 用 紙 佳木斯大學(xué)教務(wù)處 第 23 頁 圖 4。鏟柄 3。 4 水平直元線犁體設(shè)計總圖 a. 正視圖與翻土曲線 b。側(cè)視圖與碎土曲線 f。 6 為放置在 oxyz座標(biāo)系內(nèi)的三面楔、平面 ACB、 CBD 和 ABD 分別位于 xoz、yoz和 xoy 座標(biāo)面內(nèi)、平面 CBE 是垂直于楔刃 AD 的鉛垂面、該平面與楔子工作面 ACD的截線 CE同溝底平面 ABD 的夾角為ε、由以上分析可見，三面楔的楔角不是彼此獨立的， 翻土型 通用型。 5 從兩面楔到三面楔的工作過程 翻土型 犁鏵起土角小，犁胸部平緩，易于引導(dǎo)土垡上升，但翼部扭曲較為明顯，目的在于將上升至曲面頂部的土垡實現(xiàn)翻扣、這種形式的曲面，土垡的運動軌跡為一條螺旋線，它主要用于開荒，深翻，消滅雜草和病蟲害、 碎土型 —— 犁胸部較陡，翼部幾乎為直立狀，土垡沿曲面上 升過程中表現(xiàn)為上壓下擠，從而使土垡破碎、一般用于土壤狀況較好、雜草較少且以松土為主的耕地作業(yè)，故又稱熟地型犁 ]18[ 、 圖 4。導(dǎo)線 d。 根據(jù)要求，此集茬柵條裝置的設(shè)計難點有： 1）實現(xiàn)低阻塞集茬、根據(jù)根茬大小，與根茬挖掘后所帶土壤的阻力的分析來解決該問題、 2）根據(jù)機體前幾方向與根茬的受力方向的合成來實現(xiàn)根茬向撿拾輪方向集中、由于地表狀態(tài)不同，根茬各方向受力變化、所以研究此時根