收藏本站
《吉林大学》 2011年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

东北垄作株间机械除草关键部件研究与整机设计

韩豹  
【摘要】:中耕是我国精耕细作农业传统的重要组成部分,主要从除去田间杂草开始的。杂草既能在作物苗行之间(行间)生长,也能在作物行内(株间)生长,它与作物争夺水分、养分和阳光,若不加以控制就会严重影响作物的产量和品质。而除草又是田间管理的一项重要而且繁重的工作,季节性较强、实时除草期短、用工量较大。机械除草一直被视为有机农业生产中重要的组成部分,尤其是近年来,人们对环境恶化的担忧和对有机食品需求的增加,机械式株间除草装置备受关注。机械除草较易除掉行间杂草,技术比较成熟,而且比较经济。但是,对于作物株间杂草,由于其极为贴近作物植株,在被除掉过程中极易损伤秧苗,铲除相对困难,这也是机械除草技术发展缓慢的重要原因之一。因此开展机械式株间除草关键部件的研究与整机设计意义重大。 本文在分析国内外机械除草技术、株间除草机理研究现状的基础上,针对株间除草过程中,存在的技术难点与关键问题,创新研制出适合东北垄作玉米和大豆作物株间作业的组合梳齿式除草机构与作业单体,并通过集成创新,研发出3ZCF-7700型多功能中耕除草施肥机。同时,本文对东北垄作株间机械除草机理、关键部件与整机结构进行了理论分析与试验研究,研究工作被列入国家“十一五”科技支撑项目(项目编号:2006BAD11A05-06)。 主要研究成果如下: 1、农作物除草季节性强、实时除草期短,为缩短试验研究周期,研制了多参数可调节的机械除草试验台。三年来,通过理论和试验分析,探索了株间机械除草机理、改进完善了株间除草机关键部件的结构及配置、分析了相关运动参数和部件结构对株间除草性能的影响。 2、为获得理想的株间机械除草效果,在建立了机械除草齿运动轨迹数学模型的基础上,结合农艺对机械除草参数的限定及要求,建立了多目标优化模型,并利用Matlab7.0优化工具箱得到了最优解。然后以机组前进速度、锄齿数目、锄齿在圆盘上均布半径和圆盘转速四个主要参数的最优组合为设计基础,利用Pro/E软件进行实体建模与仿真,为株间机械除草装置的设计提供理论依据。 3、为进一步优化水平圆盘式株间除草部件的设计及确定其关键参数的最优组合,以株间除草部件为研究对象,进行了4因素4水平正交试验,通过方差、极差分析,确定了除草部件作业速度、齿盘转速、锄齿数目及其安装半径4个因素对苗间除草性能的影响,优化出最佳工作参数组合。试验结果表明,锄齿数目和作业速度对苗间除草部件的性能影响显著。最佳优化方案是:锄齿数目12、锄齿安装半径160 mm、齿盘转速170r/min和作业速度2.1m/s,该条件下苗间除草装置的伤苗率为4.41%、苗间除草率可达73.1%、埋苗率小于3%,满足旱田作物株间除草作业的农艺要求 4、深入研究了水平圆盘式株间除草部件除草原理及造成秧苗损伤的机理,分析了除草过程中除草齿的运动规律,采用PRO/E建立了除草部件三维模型.并通过二次回归正交旋转组合设计试验,利用Matlab与Excel软件,分析了各因素对除草率和伤苗率的影响关系,并分别建立了影响因素与除草率和伤苗率关系的数学模型,为株间除草机构的性能分析、数值模拟提供手段,也为株间机械除草关键部件和单体的设计提供了可靠依据。 5、创新研制出一种组合梳齿式株间除草部件与作业单体,进行了系统的理论分析、计算机仿真和试验研究。并于2010年9月获得国家实用新型专利授权和发明专利公开。 6、针对长期以来农业机械产品的研制存在生产周期长、成本高、零部件之间相互干涉无法装配等不足,应用Solidworks软件进行除草部件和单体虚拟制造与运动仿真,提高了除草部件与单体设计的准确性和效率,降低了成本。 7、建立了以板壳为基础单元的株间除草机机架的有限元模型,利用ANSYS有限元计算软件对机架进行了计算分析,计算结果对除草机的设计和应用提供理论支持。 8、在上述研究基础上,研制出与大功率(118.4KW以上)拖拉机配套的3ZCF—7700型多功能中耕除草施肥机,该机在玉米、大豆等作物的中耕作业过程中能完成侧深施肥、株间松土除草、起垄、培土和深松等工序的作业。田间试验结果表明:用于玉米苗间杂草除净率为76%,行间杂草除净率95.7%,伤苗率小于4.4%,其它各项技术性能指标均符合设计要求。该机可满足旱田作物中耕管理作业的农艺要求。 9、研究表明:除草齿入土深度对除草性能影响较大.目前,现有除草机采用机械仿形机构,精度低、控制除草深度的能力差,这也是机械除草伤苗率高的重要原因之一。为此,研制出一种电液控制自动仿形系统,并将其应用在两个株间除草单体上进行了室内外试验。试验结果表明,该仿形系统基本克服了机械仿形时动作提前或滞后所造成的仿形失真问题,能够灵敏的感应地面起伏的变化,提高了除草齿入土深度的控制精度,同时也降低了单体的重量。
【学位授予单位】:

知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 傅秋华,吴礼栋,吴菊华;果尔除草剂在林业苗圃上应用试验[J];浙江林业科技;1992年05期
2 傅秋华,吴菊华,王始平;乙草胺除草剂在杉木苗圃中的应用[J];浙江林业科技;1993年05期
3 陈炳盛;甲草嗪防除蔗田杂草试验[J];农资科技;1994年06期
4 周善彪,徐文军;火炬松幼林化学抚育试验初报[J];林业实用技术;1990年03期
5 张建忠,温常域,吴跃明,戎燕翼,刘有洪;草甘膦在不同林地的除草试验[J];浙江林业科技;1991年04期
6 牛云,赵明,张宏斌;30%“飞达”除草剂在苗圃上的应用试验[J];防护林科技;2003年04期
7 吴锈钢;除草剂在樟子松沙地育苗中应用的探讨[J];辽宁林业科技;1997年01期
8 何云芳,高立旦,施玲玲,郑国良,金佩英,高智慧;化学除草剂在林业上的应用[J];浙江林学院学报;2001年03期
9 李三玉;桔园化学除草的研究——草甘膦的除草效应和经济效益[J];浙江柑桔;1984年03期
10 吴小凤,杨新华;池杉苗圃地化学除草试验[J];广东林业科技;1998年04期
11 李春武,初丛相,侯铁梅,张强,于晶波;樟子松幼林化学除草的研究[J];林业科技通讯;2001年12期
12 陈浩;杨亚莉;;保护性耕作模式下非化学除草技术的研究[J];农机化研究;2011年09期
13 党风锁,崔征凯,乔建国;5种除草剂苗圃除草技术研究[J];河北林果研究;1995年02期
14 廖国华,范铭庆,李鹏程,林文革,陈珍华;森泰颗粒型除草剂在林业整地中的应用[J];林业科技开发;2002年02期
15 苑士星;苗间除草工作部件的研究探讨[J];粮油加工与食品机械;1978年10期
16 阎克林;孟好军;屈永才;张宏斌;贾玉琴;;70%森草净等几种除草剂在幼林化学除草中的应用研究[J];甘肃科技;2006年12期
17 洪昌瑞;杉木苗圃地化学除草试验小结[J];林业实用技术;1981年04期
18 杨百省,赵守桂;甘薯田应用扑草净除草技术[J];植物保护;1984年05期
19 石纪茂,吴正东,卢学可;杉木苗圃使用五种化学除草剂对比试验[J];浙江林业科技;1990年05期
20 李存珍,陈忠良,周岳泉,董新平,李华;果尔在杉木圃地的药效试验[J];浙江林学院学报;1991年01期
中国重要会议论文全文数据库 前3条
1 赵佳乐;王金武;王金峰;张春健;杨松梅;;有机水稻中耕除草机设计及试验[A];中国农业工程学会2011年学术年会论文集[C];2011年
2 申新英;褚发朝;宫墨林;王秀芬;郝俊梅;;化学除草剂在枣苗圃中的应用研究[A];首届全国干果生产与科研进展学术研讨会论文集[C];1998年
3 王金武;;手扶式水田除草机苗间除草部件设计与分析[A];中国农业工程学会2011年学术年会(CSAE 2011)论文摘要集[C];2011年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 张正斌 徐萍;建议加快追肥灌溉中耕除草机械研发[N];粮油市场报;2011年
2 昌黎县农牧局 王海东;如何为有机蔬菜田除草[N];河北科技报;2010年
3 李茜;国外除草新技术[N];中国特产报;2006年
4 日宣;日喀则市聂日雄乡实施科普惠农项目[N];日喀则报;2008年
5 吴凡;国外除草新技术[N];福建科技报;2011年
6 郭振锋 李兴平 张贯臣 董利萍;禾草类草坪一年生杂草的防除[N];中国绿色时报;2000年
7 本报记者 廖述权;求变求新求发展[N];汕尾日报;2008年
8 郭承新;徽县大蒜丰产栽培技术示范取得突破性进展[N];陇南日报;2007年
9 本报记者 李颖;盛夏禾本科杂草防除需对症下药[N];中国花卉报;2009年
10 雷智仙;会泽县推广地膜水稻亩增产108公斤[N];农民日报;2010年
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 韩豹;东北垄作株间机械除草关键部件研究与整机设计[D];吉林大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前4条
1 赵佳乐;水田中耕除草机的设计与试验研究[D];东北农业大学;2012年
2 杨松梅;水田中耕作业关键部件的设计与试验[D];东北农业大学;2013年
3 李燕;滚齿式株间除草机构的设计与仿真[D];北京林业大学;2013年
4 王进兴;鲜食枣‘中牟脆丰’的选育与优质苗木快繁技术研究[D];河南农业大学;2010年
中国知网广告投放
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978