發(fā)布時間：2020-11-17 15:15

　　 我國是世界上最大的蔬菜生產(chǎn)國與消費(fèi)國,2013年蔬菜播種面積及產(chǎn)量分別約占到世界的40%和50%。但我國蔬菜生產(chǎn)效率低、用工量大、人工成本高等弊端對蔬菜行業(yè)發(fā)展的制約作用越來越明顯,蔬菜對機(jī)械化的需求變得日益急迫,生產(chǎn)全程機(jī)械化將成為蔬菜行業(yè)的發(fā)展趨勢。而在蔬菜生產(chǎn)全程機(jī)械化進(jìn)程中,土壤整地機(jī)械占有重要地位。土地平整是保證蔬菜生長一致的先決條件,是后續(xù)移栽、收獲等環(huán)節(jié)機(jī)械化作業(yè)質(zhì)量的前提保證,整地質(zhì)量的好壞直接影響到蔬菜的產(chǎn)量。國內(nèi)目前缺乏專門用于蔬菜整地的機(jī)具,而現(xiàn)有的整地機(jī)具作業(yè)效果達(dá)不到蔬菜種植的農(nóng)藝要求,存在土壤細(xì)碎度差、壟面平整度低、耕深不穩(wěn)定以及刀輥粘土現(xiàn)象嚴(yán)重等問題。為解決上述問題,本文研究一種專門用于蔬菜整地的聯(lián)合整地機(jī)具,與現(xiàn)有整地機(jī)型相比,土壤的細(xì)碎程度和地表的平整度得到有效改善,作業(yè)質(zhì)量和作業(yè)效率得到提升,達(dá)到蔬菜精耕細(xì)作的要求。主要內(nèi)容包括以下幾個部分:(1)蔬菜聯(lián)合精整地機(jī)整機(jī)的設(shè)計。借鑒現(xiàn)有聯(lián)合整地機(jī)具設(shè)計理念,根據(jù)蔬菜種植模式,基于農(nóng)機(jī)與農(nóng)藝結(jié)合的思想,確定整機(jī)采用深層旋耕-表層碎土-壟面鎮(zhèn)壓的復(fù)式聯(lián)合結(jié)構(gòu),采用雙刀軸聯(lián)合作業(yè),前置旋耕刀軸與后置碎土輥刀軸相向運(yùn)動的原理。確定整機(jī)的結(jié)構(gòu)參數(shù)與性能參數(shù),同時計算分析得出系統(tǒng)的傳動方案,并進(jìn)行傳動齒輪的選型。(2)蔬菜聯(lián)合精整地機(jī)關(guān)鍵部件的設(shè)計。確定旋耕部件、碎土輥部件及鎮(zhèn)壓部件的主要結(jié)構(gòu)形式,分析得出影響三大部件作業(yè)性能的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)參數(shù)。確定旋耕刀刀盤間距,旋耕刀的排列及刀軸參數(shù),鎮(zhèn)壓輥直徑與鎮(zhèn)壓輥端盤參數(shù),創(chuàng)新設(shè)計一種弧形碎土刀齒和兩種不同結(jié)構(gòu)的碎土輥,重點(diǎn)分析計算密布型碎土輥的工作參數(shù)。(3)機(jī)架在不同工況下力學(xué)性能研究。利用有限元分析方法,采用Pro/E軟件和ANSYS Workbench軟件,對機(jī)架在兩種工況下作業(yè)時的力學(xué)性能進(jìn)行分析,得出機(jī)架所受的最大應(yīng)力及最大變形量,仿真結(jié)果表明機(jī)架材料性能未得到充分發(fā)揮。從而對機(jī)架牽引板及前后杠管材的厚度進(jìn)行優(yōu)化,優(yōu)化后得出機(jī)架最大應(yīng)力略低于材料許用應(yīng)力,剛度也變化很小,表明優(yōu)化效果顯著,機(jī)架材料使用量得到有效減少。(4)蔬菜聯(lián)合精整地機(jī)作業(yè)性能試驗(yàn)研究。以碎土率和土壤平整度為響應(yīng)指標(biāo),牽引速度、碎土輥轉(zhuǎn)速和土壤含水率為試驗(yàn)因素開展試驗(yàn)研究。借助SAS統(tǒng)計分析軟件,運(yùn)用單因素方差分析法探究牽引速度、碎土輥轉(zhuǎn)速和土壤含水率對機(jī)具的碎土及土壤平整效果的影響規(guī)律;采用多因素方差分析法探究各因素對響應(yīng)指標(biāo)顯著性影響的主次順序;運(yùn)用二次響應(yīng)面分析法擬合出試驗(yàn)因素與響應(yīng)目標(biāo)之間的回歸模型。通過MATLAB軟件對回歸模型進(jìn)行多目標(biāo)優(yōu)化,得出最佳碎土率和平整度條件下的工作參數(shù)組合。最后通過試驗(yàn)對優(yōu)化結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證,結(jié)果表明兩者吻合度較好。
【學(xué)位單位】：中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2015
【中圖分類】：S222.4
【部分圖文】：

具發(fā)展完善成集深松、旋耕、碎土、起壟、平整等功能于一體的聯(lián)合整地機(jī)械，一次作業(yè)完成數(shù)道工序，具有充分利用功率、降低油耗、節(jié)約勞動時間、減少土壤壓實(shí)等優(yōu)點(diǎn)，很大程度上提高了機(jī)具的作業(yè)效率和作業(yè)質(zhì)量。國外從上世紀(jì)五六十年代就開始出現(xiàn)了聯(lián)合整地機(jī)械（Jia HL，et al，2007）。資料顯示(JamesG，1996； Uri N D，et al，1996), 前蘇聯(lián)時期，其聯(lián)合整地機(jī)使用率就已經(jīng)達(dá)到 60% 以上。當(dāng)前，作為世界上農(nóng)業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)代化程度較高的美國，已全面實(shí)現(xiàn)了以聯(lián)合作業(yè)機(jī)為主的高度機(jī)械化，大幅度提高了生產(chǎn)效率，使之成為當(dāng)今世界農(nóng)業(yè)勞動生產(chǎn)率最高的國家之一（ShibusawaS，1993；Salokhe V M，et al，2001）�？v觀世界范圍，聯(lián)合耕整技術(shù)均得到了普遍認(rèn)可和應(yīng)用(Uri N D，et al，1999；Anne Williams，2004；趙永滿，等，2005)。近些年，歐美發(fā)達(dá)國家在蔬菜生產(chǎn)機(jī)具領(lǐng)域也開展了研究，市場上已有相對成熟的產(chǎn)品出現(xiàn)，以意大利、法國為代表。意大利 Hortech 公司目前生產(chǎn)了兩個型號的蔬菜整地機(jī)具，AFSUPER 蔬菜整地機(jī)與 AI MAXI 蔬菜整地機(jī)。AF SUPER 如圖 1.1 所示，適合于中等質(zhì)地及輕質(zhì)土壤，作業(yè)時能達(dá)到很高的土壤細(xì)碎度。AI MAXI，如圖 1.2 所示，適用于重土壤或者地表存在石粒、殘茬的土壤，該機(jī)型即使在土壤表面有石粒或者作物殘茬情況下，也能對蔬菜苗床培育及幼苗移栽創(chuàng)造良好的土壤條件，達(dá)到精細(xì)化水平，得到松軟無殘茬遺留的土壤表層。

具發(fā)展完善成集深松、旋耕、碎土、起壟、平整等功能于一體的聯(lián)合整地機(jī)械，一次作業(yè)完成數(shù)道工序，具有充分利用功率、降低油耗、節(jié)約勞動時間、減少土壤壓實(shí)等優(yōu)點(diǎn)，很大程度上提高了機(jī)具的作業(yè)效率和作業(yè)質(zhì)量。國外從上世紀(jì)五六十年代就開始出現(xiàn)了聯(lián)合整地機(jī)械（Jia HL，et al，2007）。資料顯示(JamesG，1996； Uri N D，et al，1996), 前蘇聯(lián)時期，其聯(lián)合整地機(jī)使用率就已經(jīng)達(dá)到 60% 以上。當(dāng)前，作為世界上農(nóng)業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)代化程度較高的美國，已全面實(shí)現(xiàn)了以聯(lián)合作業(yè)機(jī)為主的高度機(jī)械化，大幅度提高了生產(chǎn)效率，使之成為當(dāng)今世界農(nóng)業(yè)勞動生產(chǎn)率最高的國家之一（ShibusawaS，1993；Salokhe V M，et al，2001）�？v觀世界范圍，聯(lián)合耕整技術(shù)均得到了普遍認(rèn)可和應(yīng)用(Uri N D，et al，1999；Anne Williams，2004；趙永滿，等，2005)。近些年，歐美發(fā)達(dá)國家在蔬菜生產(chǎn)機(jī)具領(lǐng)域也開展了研究，市場上已有相對成熟的產(chǎn)品出現(xiàn)，以意大利、法國為代表。意大利 Hortech 公司目前生產(chǎn)了兩個型號的蔬菜整地機(jī)具，AFSUPER 蔬菜整地機(jī)與 AI MAXI 蔬菜整地機(jī)。AF SUPER 如圖 1.1 所示，適合于中等質(zhì)地及輕質(zhì)土壤，作業(yè)時能達(dá)到很高的土壤細(xì)碎度。AI MAXI，如圖 1.2 所示，適用于重土壤或者地表存在石粒、殘茬的土壤，該機(jī)型即使在土壤表面有石�；蛘咦魑餁埐缜闆r下，也能對蔬菜苗床培育及幼苗移栽創(chuàng)造良好的土壤條件，達(dá)到精細(xì)化水平，得到松軟無殘茬遺留的土壤表層。

圖 1.3 FORIGO 牌蔬菜作畦機(jī) 圖 1.4 法國農(nóng)天利 蔬菜整地機(jī)Fig.1.3 FORIGO vegetable tillage machine Fig.1.4 French Korean vegetable tillage machine以上四款整地機(jī)具整地效果都相對理想，但價錢昂貴，機(jī)具所需配套的拖拉機(jī)馬力大，故障維修麻煩等缺點(diǎn)使得很國內(nèi)很少有農(nóng)場或個人愿意購買。1.3.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀國內(nèi)聯(lián)合整地機(jī)的研究相對國外較晚，隨著我國農(nóng)業(yè)機(jī)械化水平的提高，聯(lián)合整地機(jī)有了長足的發(fā)展（趙大勇，2012；高爾光，2007），基本能夠覆蓋主要農(nóng)作物整地的領(lǐng)域。國內(nèi)的聯(lián)合整地機(jī)具大部分是在旋耕機(jī)和滅茬機(jī)等機(jī)具的基礎(chǔ)上研發(fā)設(shè)計的，其性能與作業(yè)效果和國外的相比還有很大的差距(梁作思，2001；李理，等，2004)。
【參考文獻(xiàn)】

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1 羅紅旗;高煥文;;免耕播種機(jī)組合鎮(zhèn)壓器設(shè)計研究[J];北京工商大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2008年03期

2 肖成林;周德義;王永強(qiáng);楊翔宇;李東來;王子佳;;基于ANSYS的耕整機(jī)機(jī)架有限元分析[J];吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報;2011年04期

3 魯建霞;茍惠芳;;有限元法的基本思想與發(fā)展過程[J];機(jī)械管理開發(fā);2009年02期

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1 劉小偉;雙輥秸稈還田旋耕機(jī)的研制開發(fā)[D];中國農(nóng)業(yè)大學(xué);2000年

本文編號：2887652