發(fā)布時間：2020-11-17 02:01

　　 我國東北壟作區(qū)春季多風干旱、氣溫較低,經(jīng)濟作物主要是玉米。由于玉米是一年一作,生長周期長,秸稈、殘茬粗壯,翌年在有作物殘茬覆蓋的未耕地上作業(yè),對免耕播種機的性能提出了較高要求。免耕播種機作為保護性耕作的核心機具,對其關(guān)鍵部件進行理論分析、參數(shù)優(yōu)化及性能試驗研究,對改善其作業(yè)質(zhì)量,全面推廣保護性耕作技術(shù),保證農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展具有重要的理論和現(xiàn)實意義。本文選題來源于國家自然科學基金面上項目(51275318)：“機械免耕播種切撥防堵裝置的工作機理與參數(shù)優(yōu)化研究”,通過對國、內(nèi)外免耕播種機現(xiàn)狀的分析、總結(jié),對2BG-2型玉米壟作免耕播種機的縱向鉛垂面穩(wěn)定性進行了分析,對課題組研制的切撥防堵裝置進行了改進優(yōu)化設(shè)計,并對切撥防堵裝置動態(tài)模型進行了研究分析,研制出一種加裝彈簧與阻尼器復合體的新型仿形機構(gòu),并與加裝原仿形加載機構(gòu)的免耕播種單體進行了對比分析,得到如下結(jié)論：(1)通過對免耕播種單體的受力分析,建立了播種深度變化的數(shù)學模型,據(jù)此模型進行了計算機模擬,研究了影響免耕播種機播深穩(wěn)定性的相關(guān)因素,為東北壟作區(qū)免耕播種機的改進、設(shè)計提供了參考。(2)改進設(shè)計了一種兼有無支撐和有支撐兩種切割方式的切撥防堵裝置,解決了田間作業(yè)時雙盤堵塞的現(xiàn)象,避免了光面圓盤犁刀的滑移缺陷；對該裝置進行了2因素3水平正交試驗,研究了作業(yè)速度、配重對破茬深度和牽引阻力的影響,得出了破茬深度和牽引阻力隨作業(yè)速度和配重的變化規(guī)律以及各因素對破茬深度和牽引阻力影響的主次順序,得到了切撥防堵裝置的最佳田間作業(yè)參數(shù)。(3)分析了現(xiàn)有免耕播種機仿形機構(gòu)的形式,確定了符合仿形要求的機構(gòu)類型及仿形機構(gòu)的結(jié)構(gòu)尺寸；在此基礎(chǔ)上,在四連桿仿形機構(gòu)上加裝彈簧阻尼裝置,并利用SolidWorks軟件建立平行四桿仿形機構(gòu)的三維實體模型。(4)建立了切撥防堵裝置田間作業(yè)時,以牽引阻力為輸入、切茬深度為輸出的系統(tǒng)傳遞函數(shù),并對輸入、輸出信號進行了時域分析和譜密度分析；根據(jù)免耕播種機田間實際工況,分析了免耕播種機的信息模型,建立了加裝不同仿形加載機構(gòu)的免耕播種單體系統(tǒng)的傳遞函數(shù),并對其動態(tài)穩(wěn)定性以及單位階躍響應(yīng)進行了研究。結(jié)果表明：加裝新型與原仿形機構(gòu)的免耕播種單體系統(tǒng)為欠阻尼衰減振動系統(tǒng),且阻尼比分別為0.62、0.56,說明新型機構(gòu)設(shè)計更加合理。對兩個系統(tǒng)傳遞函數(shù)單位階躍響應(yīng)曲線的研究表明：加裝新型與原仿形機構(gòu)的免耕播種單體系統(tǒng)相比,系統(tǒng)上升時間與峰值時間略微增加,但是系統(tǒng)響應(yīng)時間與最大超調(diào)量分別減少18%、32%,系統(tǒng)響應(yīng)震蕩弱,系統(tǒng)平穩(wěn)性好。
【學位單位】：沈陽農(nóng)業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2016
【中圖分類】：S223.2
【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 研究的目的及意義
    1.2 國內(nèi)外農(nóng)業(yè)機械特性的動態(tài)模擬研究現(xiàn)狀
    1.3 國內(nèi)外免耕播種機械仿形加載機構(gòu)的研究現(xiàn)狀
    1.4 本文主要研究內(nèi)容
    1.5 研究方法和技術(shù)路線
第二章 2BG-2型玉米壟作免耕播種機播種深度模型的建立與數(shù)值模擬
    2.1 2BG-2型玉米壟作免耕播種機單體結(jié)構(gòu)及受力分析
    2.2 免耕播種機播種深度變化數(shù)學模型的建立
    2.3 免耕播種機播種深度變化的計算機數(shù)值模擬研究
        2.3.1 系統(tǒng)不同質(zhì)量m對牽引角的影響
0對牽引角的影響'>        2.3.2 系統(tǒng)不同轉(zhuǎn)動慣量I₀對牽引角的影響
z和水平阻力R_x對牽引角的影響'>        2.3.3 土壤垂直阻力R_z和水平阻力R_x對牽引角的影響
        2.3.4 彈簧剛度系數(shù)k對牽引角的影響
c與牽引角的關(guān)系'>        2.3.5 彈簧壓力F、彈簧力作用力臂L_c與牽引角的關(guān)系
    2.4 數(shù)學模型的試驗驗證
    2.5 本章小結(jié)
第三章 玉米壟作免耕播種機切撥防堵裝置的優(yōu)化與試驗
    3.1 問題的提出
    3.2 新型切撥防堵裝置結(jié)構(gòu)與工作機理
    3.3 關(guān)鍵部件改進設(shè)計及破茬犁刀偏置原理
        3.3.1 破茬部件的改進設(shè)計
        3.3.2 清壟刀配置的設(shè)計
        3.3.3 鋸齒圓盤破茬犁刀偏置角度的設(shè)計
    3.4 田間試驗
        3.4.1 試驗?zāi)康?br>        3.4.2 試驗條件
        3.4.3 試驗因素的選取
        3.4.4 試驗方法及試驗指標
        3.4.5 數(shù)據(jù)處理及分析
        3.4.6 驗證試驗
    3.5 本章小結(jié)
第四章 加裝彈簧與阻尼器復合體的新型仿形機構(gòu)的設(shè)計
    4.1 新型平行四桿仿形機構(gòu)結(jié)構(gòu)尺寸的設(shè)計
        4.1.1 平行四桿仿形機構(gòu)牽引角的確定
        4.1.2 仿形機構(gòu)長度的確定
        4.1.3 平行四桿仿形機構(gòu)橫向?qū)挾鹊拇_定
    4.2 減振裝置及彈簧剛度系數(shù)的標定
        4.2.1 減振裝置
        4.2.2 彈簧剛度系數(shù)的測定
    4.3 加裝新型四連桿仿形機構(gòu)的免耕播種單體三維實體的建立
    4.4 本章小結(jié)
第五章 測試系統(tǒng)的建立與傳感器的標定
    5.1 切撥防堵裝置測試系統(tǒng)
        5.1.1 測試系統(tǒng)的組成
        5.1.2 測試裝置
        5.1.3 測試元件（傳感器）的選擇與標定
            5.1.3.1 試驗過程中選用的測試元件（傳感器）
            5.1.3.2 測試傳感器的標定
    5.2 免耕播種單體測試系統(tǒng)
        5.2.1 測試系統(tǒng)及試驗裝置
        5.2.2 試驗過程中選用的傳感器及標定
    5.3 數(shù)據(jù)采集與存儲
    5.4 本章小結(jié)
第六章 切撥防堵裝置和免耕播種單體動態(tài)響應(yīng)特性試驗與分析
    6.1 切茬深度對牽引阻力的動態(tài)響應(yīng)試驗分析
        6.1.1 時域分析
        6.1.2 功率譜密度分析
        6.1.3 切撥防堵裝置傳遞函數(shù)分析
    6.2 兩種不同仿形加載機構(gòu)的田間試驗研究
        6.2.1 兩種不同仿形機構(gòu)
        6.2.2 時域分析
        6.2.3 譜密度分析
        6.2.4 免耕播種單體傳遞函數(shù)的分析
        6.2.5 基于Matlab/Simulink的免耕播種單體系統(tǒng)單位階躍響應(yīng)分析
    6.3 本章小結(jié)
第七章 結(jié)論
    7.1 主要研究結(jié)論
    7.2 創(chuàng)新點
    7.3 存在問題與建議
參考文獻
致謝
攻讀碩士學位期間參加的項目及所獲成果

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