小白菜复式播种机犁旋辊压驳岸型种床成型装置设计与试验.docx

小白菜复式播种机犁旋辊压驳岸型种床成型装置设计与试验 0 种床构建的必要性 卷心菜是长江中下游最大的叶类蔬菜。 传统的小白菜直播前种床整理以人工为主，生产成本高、劳动强度大，制约着小白菜生产规模和经济效益。近年来，随着小白菜生产机械化水平的提高，人工开沟起垄作业逐渐被机械化作业所取代 目前国内外众多研究机构和学者对农田开沟起垄技术进行了深入研究 小白菜直播对种床要求较高，若种床成型后土壤坚实度不高，会导致种床厢面分布土块松散，土块间的缝隙大、土壤水分蒸发过快，土壤墒情下降，严重影响小白菜成苗率，种床合理构建技术是小白菜复式播种机的关键技术之一。本文针对长江中下游地区小白菜种植模式的种床构建技术要求，结合传统种床整理工艺，以驳岸型垄体截面和垄沟截面组合挤压同步成型设计方式，设计犁旋辊压驳岸型种床成型装置，对样机开展田间试验以验证其性能，以期得到适宜南方黏重土壤条件下小白菜垄播的稳定垄体和垄沟。 1 一般结构和工作原则 1.1 装置主要结构 小白菜复式播种机犁旋辊压驳岸型起垄装置主要包括前犁、主机架、传动部件、旋耕刀、破土整形部件、齿轮箱、包络整形弧板和起垄辊，其结构如图1所示。 1.2 中间传动系统 小白菜复式播种机犁旋辊压驳岸型起垄装置触土部件主要包含前犁、主机架、旋耕刀、包络整形弧板以及起垄辊，如图2所示。整机通过三点悬挂装置和拖拉机相连接，采用中间传动方式。作业时，拖拉机液压系统分配器手柄处于浮动位置，主机架两侧前犁破土、开沟、翻垡，初步形成垄沟;拖拉机旋转动力输出装置通过齿轮箱传递动力驱动左右刀辊和起垄辊旋转，由刀辊上的旋耕刀完成碎土及定向抛土作业;包络整形弧板随机组前进挤压土壤、平整沟底，同时起垄辊同步压实土壤平整垄壁及垄面，土壤在起垄装置作用下形成垄体。 1.3 主要技术 小白菜复式播种机犁旋辊压驳岸型起垄装置一次作业行程后形成驳岸型双垄单沟，其主要技术参数如表1所示。 2 机重式机开沟起垄装置的结构优化设计 驳岸能保证坡体不受冲刷，通常用于园林工程中保持土壤形状 小白菜复式播种机犁旋辊压驳岸型起垄装置的结构决定了播种机的开沟起垄性能。根据整机作业幅宽及小白菜播种工艺方案，以现有播种行数为基准，小白菜株行距计算式为 式中e———边距，mm s———小白菜机播行距，mm 根据小白菜种植农艺要求 2.1 辊压起垄种床作业参数影响分析 小白菜复式播种机犁旋辊压驳岸型起垄装置起垄前需完成破土、开沟、导土、抛土工艺，主要作用是使碎土集中于起垄辊中部，以满足主动辊压起垄种床成型作业，其工作参数直接影响起垄效果，如图4所示。 以点O为旋耕刀回转中心，x正向为机组前进方向，旋耕刀正转，整机作业时旋耕刀的运动轨迹为余摆线。以点Q为旋耕刀入土点，从最初入土到导土的过程中，为满足旋耕机正常工作条件，计算旋耕刀顶点运动轨迹方程为 为满足起垄辊所需抛土量，旋耕刀端点的水平分速度的必要条件为v 联立式(2)和式(3)，得 作业时，机组前进速度v 2.2 土壤运动规律 播种机作业过程中主要通过起垄辊圆筒和起垄辊圆盘辊压土壤，使土壤被压实而形成垄体，实现动态起垄。刚性起垄辊同时以转动角速度ω 根据弹性力学和土力学理论，土壤受外力挤压产生的形变主要由垂直力引起。结合起垄辊结构的对称性确定起垄辊的结构参数和工作参数，分析土壤运动规律时忽略土壤颗粒之间的相互作用力，建立如图6所示的倒驳岸型垄体截面图，开沟起垄作业中，单位截面积内的土壤总量前后平衡。图中虚线部分表示垄体成型前对应的取土截面，A 因对称关系设垄体Ⅰ截面面积A 式中k———土壤坚实度系数 根据小白菜垄播种植模式，将垄顶宽、垄底宽、沟顶宽等参数代入式(5)，求出θ、h、A 2.3 辊压对土壤相互作用的影响 小白菜复式播种机犁旋辊压驳岸型起垄装置起垄辊为主动驱动，土壤的相互作用为辊压方式，其受力过程如图7所示。 当刚性驱动轮与土壤接触时，起垄圆筒同时受负载G、水平力F和驱动扭矩M 式中r r 考虑到起垄时的土壤坚实度系数 由式(7)可知，土壤推力P 2.4 整形弧板与起垄辊间隙的影响 包络整形弧板结构曲线如图8所示，其沿机组前进方向触土部分主要为AB段和BC段，支撑部分为CD段。工作时，整形弧板与起垄辊随机组前进，整形弧板通过滑压土壤形成规则沟底轮廓，ABC段包络圆弧与起垄辊回转中心同心，AB段根据整形弧板厚度与起垄辊参数确定，BC段根据整形弧板与起垄辊的间隙确定，间隙太小导致土壤堵塞，影响种床平整度;间隙过大则导致整机结构尺寸过大，重心后移。 包络整形弧板各参数之间的结构关系为 为确保垄沟底部平整，令H 2.5 起垄装置参数匹配 犁旋辊压驳岸型种床成型装置作业后，可实现种床成型和厢面平整，为满足小白菜垄播厢面平整的要求，犁旋辊压驳岸型种床成型装置起垄深度参数需要合理匹配，结合图2可得 式中d—