粗茎秆作物切割器设计与仿真分析

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玉米秸秆切碎还田机参数仿真优化与试验

第５２卷㊀第２期２０２４年２月㊀㊀林业机械与木工设备ＦＯＲＥＳＴＲＹＭＡＣＨＩＮＥＲＹ＆ＷＯＯＤＷＯＲＫＩＮＧＥＱＵＩＰＭＥＮＴＶｏｌ５２Ｎｏ.２Ｆｅｂ.２０２４研究与设计玉米秸秆切碎还田机参数仿真优化与试验宋金库ꎬ㊀李㊀辉∗ꎬ㊀张㊀华ꎬ㊀刘小龙ꎬ㊀孙㊀伟ꎬ㊀陈扬洲ꎬ㊀王㊀帅ꎬ㊀袁永威(甘肃农业大学大学机电工程学院ꎬ甘肃兰州７３００７０)摘㊀要:针对现有的玉米秸秆切碎还田机秸秆粉碎长度过长ꎬ在后续免耕播种中导致播种开沟器易堵塞的问题ꎮ采用正交试验设计方法ꎬ结合多体动力学软件ＲｅｃｕｒＤｙｎ和田间试验ꎬ以秸秆粉碎长度为试验指标ꎬ机具的行驶速度㊁偏心圆盘的转速㊁切碎刀杆的长度为试验因素ꎬ选用Ｌ２７(３１３)正交表ꎬ通过虚拟仿真试验方法ꎬ仿真得出每种方案的试验结果ꎮ对试验结果通过极差分析和方差分析ꎬ得出秸秆切碎还田机最优参数组合:圆盘转速７００ｒ/ｍｉｎ㊁机具行驶速度３ｋｍ/ｈ㊁刀杆长度为２００ｍｍꎮ田间重复试验表明ꎬ最优参数组合条件下秸秆粉碎长度达到４９.２ｍｍꎬ比虚拟仿真试验得出的秸秆粉碎长度(４７.７ｍｍ)长１.５ｍｍꎬ田间试验结果与仿真试验结果吻合度高ꎬ可以为同类型的玉米秸秆切碎还田机的设计提供参考ꎮ关键词:秸秆还田机ꎻ切碎长度ꎻＲｅｃｕｒＤｙｎ仿真ꎻ正交试验ꎻ轨迹中图分类号:Ｓ２２４.３㊀㊀文献标识码:Ａ㊀㊀文章编号:２０９５－２９５３(２０２４)０２－００３７－０６ＳｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎａｎｄｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｏｆｐａｒａｍｅｔｅｒｓｆｏｒｍａｉｚｅｓｔｒａｗｃｈｏｐｐｉｎｇａｎｄｒｅｔｕｒｎｉｎｇｍａｃｈｉｎｅＳＯＮＧＪｉｎ￣ｋｕꎬＬＩＨｕｉ∗ꎬＺＨＡＮＧＨｕａꎬＬＩＵＸｉａｏ￣ｌｏｎｇꎬＳＵＮＷｅｉꎬＣＨＥＮＹａｎｇ￣ｚｈｏｕꎬＷＡＮＧＳｈｕａｉꎬＹＵＡＮＹｏｎｇ￣ｗｅｉ(ＳｃｈｏｏｌｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌａｎｄＥｌｅｃｔｒｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇꎬＧａｎｓｕＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙꎬＬａｎｚｈｏｕＧａｎｓｕ７３００７０ꎬＣｈｉｎａ)Ａｂｓｔｒａｃｔ:Ｉｎｒｅｓｐｏｎｓｅｔｏｔｈｅｐｒｏｂｌｅｍｏｆｅｘｃｅｓｓｉｖｅｓｔｒａｗｃｒｕｓｈｉｎｇｌｅｎｇｔｈｉｎｅｘｉｓｔｉｎｇｍａｉｚｅｓｔｒａｗｃｈｏｐｐｉｎｇａｎｄｒｅｔｕｒ￣ｎｉｎｇｍａｃｈｉｎｅｓꎬａｎｄｔｈｅｐｒｏｂｌｅｍｏｆｃｌｏｇｇｉｎｇｏｆｔｈｅｆｕｒｒｏｗｏｐｅｎｅｒｉｎｓｕｂｓｅｑｕｅｎｔｎｏ－ｔｉｌｌａｇｅｓｅｅｄｉｎｇｏｐｅｒａｔｉｏｎ.ＵｓｉｎｇｔｈｅｏｒｔｈｏｇｏｎａｌｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｄｅｓｉｇｎｍｅｔｈｏｄꎬｃｏｍｂｉｎｅｄｗｉｔｈｍｕｌｔｉｂｏｄｙｄｙｎａｍｉｃｓｓｏｆｔｗａｒｅＲｅｃｕｒＤｙｎａｎｄｆｉｅｌｄｅｘｐｅｒｉ￣ｍｅｎｔｓꎬｔｈｅｓｔｒａｗｃｒｕｓｈｉｎｇｌｅｎｇｔｈｗａｓｕｓｅｄａｓｔｈｅｉｎｄｉｃａｔｏｒｓꎬａｎｄｔｈｅｍｏｖｉｎｇｓｐｅｅｄｏｆｔｈｅｉｍｐｌｅｍｅｎｔꎬｒｏｔａｔｉｏｎｓｐｅｅｄｏｆｔｈｅｅｃｃｅｎｔｒｉｃｗｈｅｅｌꎬａｎｄｔｈｅｌｅｎｇｔｈｏｆｔｈｅｃｕｔｔｉｎｇｒｏｄｗｅｒｅｕｓｅｄａｓｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｉｎｄｉｃａｔｏｒｓ.ＴｈｅＬ２７(３１３)ｏｒ￣ｔｈｏｇｏｎａｌｔａｂｌｅｗａｓｕｓｅｄｔｏｓｉｍｕｌａｔｅｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｒｅｓｕｌｔｓｏｆｅａｃｈｓｃｈｅｍｅｔｈｒｏｕｇｈｖｉｒｔｕａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｔｅｓｔｉｎｇｍｅｔｈｏｄ.Ｔｈｒｏｕｇｈｒａｎｇｅａｎａｌｙｓｉｓａｎｄｖａｒｉａｎｃｅａｎａｌｙｓｉｓｏｆｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｒｅｓｕｌｔｓꎬｔｈｅｏｐｔｉｍａｌｐａｒａｍｅｔｅｒｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎｗａｓｄｅ￣ｔｅｒｍｉｎｅｄｔｏｂｅａｒｏｔａｔｉｏｎｓｐｅｅｄｏｆｔｈｅｅｃｃｅｎｔｒｉｃｗｈｅｅｌｏｆ７００ｒｍｉｎ－１ꎬａｉｍｐｌｅｍｅｎｔｍｏｖｅｍｅｎｔｓｐｅｅｄｏｆ３ｋｍｈ－１ꎬａｎｄａｃｕｔｔｅｒｒｏｄｌｅｎｇｔｈｏｆ２００ｍｍ.Ｆｉｅｌｄｒｅｐｅａｔｅｄｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓｓｈｏｗｅｄｔｈａｔｕｎｄｅｒｔｈｅｏｐｔｉｍａｌｐａｒａｍｅｔｅｒｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓꎬｔｈｅｓｔｒａｗｃｒｕｓｈｉｎｇｌｅｎｇｔｈｒｅａｃｈｅｄ４９.２ｍｍꎬｗｈｉｃｈｉｓ１.５ｍｍｌｏｎｇｅｒｔｈａｎｔｈｅｓｔｒａｗｃｒｕｓｈｉｎｇｌｅｎｇｔｈｏｆ４７.７ｍｍｏｂｔａｉｎｅｄｆｒｏｍｖｉｒｔｕａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓ.Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｏｆｆｉｅｌｄｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓａｎｄｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓａｒｅｈｉｇｈｌｙｃｏｎｓｉｓｔｅｎｔꎬａｎｄｔｈｉｓｒｅｓｅａｒｃｈａｃｈｉｅｖｅｍｅｎｔｃａｎｐｒｏｖｉｄｅｒｅｆｅｒｅｎｃｅｆｏｒｔｈｅｄｅｓｉｇｎｏｆｓｉｍｉｌａｒｔｙｐｅｓｏｆｍａｉｚｅｓｔｒａｗｃｈｏｐｐｉｎｇａｎｄｒｅｔｕｒｎｉｎｇｍａｃｈｉｎｅｓ.Ｋｅｙｗｏｒｄｓ:ｓｔｒａｗｒｅｔｕｒｎｉｎｇｍａｃｈｉｎｅꎻｃｈｏｐｐｉｎｇｌｅｎｇｔｈꎻＲｅｃｕｒＤｙｎｓｉｍｕｌａｔｉｏｎꎻｏｒｔｈｏｇｏｎａｌｔｅｓｔꎻｔｒａｊｅｃｔｏｒｙ㊀㊀收稿日期:２０２３－１１－２２第一作者简介:宋金库ꎬ硕士研究生ꎬ研究方向为机械化保护性耕作技术及机具ꎬＥ－ｍａｉｌ:１９２００９９５８７＠ｑｑ.ｃｏｍꎮ∗通讯作者:李辉ꎬ副教授ꎬ博士ꎬ主要从事马铃薯栽培技术及收获机具研究ꎬＥ－ｍａｉｌ:１１２５５１８６６＠ｑｑ.ｃｏｍꎮ林业机械与木工设备第５２卷玉米秸秆年产量高ꎬ仅次于我国水稻秸秆的产量[１－２]ꎬ玉米秸秆是农业收获过程中产生的副产品ꎬ是农业生产活动中的宝贵资源[３]ꎬ玉米秸秆还田后可代替地膜保持土壤水分和养分[４－５]ꎬ改善土壤微生物群落功能ꎬ促进西北半干旱区马铃薯㊁冬小麦的生长以及水稻产量㊁品质的提高[６－９]ꎬ促进农业可持续发展ꎮ国内相关学者对秸秆还田机做了大量研究ꎬ现有秸秆还田机研究主要集中在切刀的结构㊁关键切割装置的结构㊁秸秆切割原理等方面[１０]ꎬ如ＺｈａｏＪ等[１１]以具有高效切割能力的东北蝗虫为研究对象对切刀结构进行创新设计ꎬ与传统的秸秆还田机相比可以降低切割功耗与提高玉米秸秆粉碎长度合格率ꎮ张茜等[１２]采用离散元方法研究了切刀的结构参数对番茄秸秆切削效率㊁切割性能等的影响ꎮ研究表明等滑切角锯齿型刀片在切割过程中切割能耗最低ꎬ切割效率最高ꎮ郑智旗等[１３]基于有支撑切割和滑切原理ꎬ利用滑切角式粉碎定刀和高速旋转的粉碎动刀设计了一种动定刀支撑滑切式秸秆粉碎装置ꎬ可降低功耗并提高秸秆粉碎长度合格率ꎮ刘伟光等[１４]将粉碎锤爪㊁Ｙ形粉碎刀结合起来ꎬ通过双排定刀与秸秆粉碎刀辊的配合改变支撑切割面积ꎬ进而设计了一种秸秆精细粉碎双排定刀还田机ꎮ王庆杰等[１５]针对甩刀式和垂爪式秸秆还田机粉碎长度随机性较大的问题ꎬ基于四杆机构原理对关键切杆装置进行设计ꎬ设计的机具与甩刀式秸秆还田机相比ꎬ秸秆粉碎长度不合格率降低了５％ꎬ为北方一年两熟区玉米秸秆还田提供了一种新型装备ꎮ利用多体动力学进行机构运动轨迹分析已经很成熟ꎬ如王红松等[１６]对捡拾装置的甩刀进行分析ꎬ甩刀的绝对运动是刀辊旋转和机具前进两种运动的合成ꎬ利用ＡＤＡＭＳ分析了甩刀轨迹ꎬ确定了刀辊的最佳捡拾转速ꎮ国内相关学者也对刀辊旋转和机具前进运动合成的绝对运动进行了仿真分析ꎮ在西北半干旱地区免耕播种过程中ꎬ研究发现播种开沟器易堵塞ꎬ其原因是秸秆粉碎长度过长ꎮ所以采用正交试验设计方法ꎬ结合多体动力学软件ＲｅｃｕｒＤｙｎ和田间试验对玉米秸秆切碎还田机进行改进ꎬ以期为同类型的玉米秸秆切碎还田机的设计提供参考ꎮ１㊀总体结构与工作原理１.１㊀整机结构及工作原理玉米秸秆切碎还田机结构如图１所示ꎬ主要由压辊㊁动力传动系统㊁偏心圆盘㊁切杆㊁切刀㊁摇杆和机架组成ꎬ与拖拉机之间采用三点悬挂连接ꎮ拖拉机后置输出轴将动力经万向节㊁变速器传给切杆装置ꎮ机具作业时ꎬ压辊位于机具的最前端ꎬ将直立的玉米秸秆按机具的前进方向压倒㊁铺放ꎬ此时地面作为秸秆的支撑面ꎬ连杆(由切刀与切杆构成)在偏心圆盘的带动下做往复运动ꎬ将地面上以及埋在土壤中的玉米秸秆切碎成段ꎬ减少后续作业过程中产生的机具堵塞现象ꎮ图１㊀玉米秸秆切碎还田机结构示意图１.动力传动系统ꎻ２.偏心圆盘ꎻ３.切杆ꎻ４.压辊ꎻ５.切刀ꎻ６.摇杆ꎻ７.机架１.２㊀机具技术参数机具的技术参数如表１所示ꎮ表１㊀机具主要技术参数名称数值整机尺寸/ｍｍ１３７０ˑ７１０ˑ６８０整机质量/ｋｇ６１０配套动力/ｋＷ３３工作幅宽/ｍｍ１７００纯生产率/ｈｍ２ (ｍｈ)－１０.４２㊀关键零部件构成及仿真２.１㊀切碎刀杆装置构成切碎刀杆装置如图２所示ꎬ为曲柄摇杆机构包括偏心圆盘㊁切杆㊁切刀㊁摇杆和机架ꎬ为保证机具运行中的平衡ꎬ两偏心圆盘成１８０ʎ角安装ꎮ８３第２期宋金库ꎬ等:玉米秸秆切碎还田机参数仿真优化与试验图２㊀切碎刀杆装置三维结构１.偏心圆盘ꎻ２.切杆ꎻ３.摇杆ꎻ４.机架２.２㊀多体动力学仿真模型的建立如图３所示ꎬ将ＳｏｌｉｄＷｏｒｋｓ中的模型另存为Ｐａ￣ｒａｓｏｌｉｄ(∗.ｘ＿ｔ)格式ꎬ将其导入到ＲｅｃｕｒＤｙｎ中ꎬ在ＲｅｃｕｒＤｙｎ中添加相应的移动副㊁旋转副和直线运动㊁圆周运动ꎮ通过整机与地面之间的移动副运动表达式控制机器的前进速度ꎬ通过圆盘与机架的旋转副运动表达式控制圆盘的角速度[１７－１８]ꎮ图３㊀ＲｅｃｕｒＤｙｎ仿真结果２.３㊀运动轨迹生成及分析仿真模型建立后ꎬ利用ＲｅｃｕｒＤｙｎ中对切刀端点路径的追踪(Ｔｒａｃｅ)得到其轨迹ꎮ以圆盘转速７００ｒ/ｍｉｎ㊁机具行驶速度３ｋｍ/ｈ㊁刀杆长度２００ｍｍ为例得到机具运行的轨迹数据ꎬ如表２所示ꎮ如图４所示ꎬＺ为切刀端点向前行进的坐标ꎬＹ为切刀上下行程的坐标ꎮ通过输出的坐标发现(ＹꎬＺ)点呈周期性变化ꎬ切刀端点坐标(Ｍａｒｋｅｒ)是相对于原点的ꎬ当Ｙ为７８.４ｍｍ(Ｔ＝０.３２ｓ)㊁７９.６ｍｍ(Ｔ＝０.４９ｓ)时ꎬ切刀端点正好与地面接触ꎬ在一个周期内切刀切断秸秆３次ꎬ机具前进了(Ｚ２－Ｚ１)ｍｍꎬ由上可得秸秆粉碎长度ꎮәＺ＝Ｚ２－Ｚ１ｎ＝４９２.９－３４９.８３＝４７.７ｍｍ(１)表２㊀某个周期内的(ＹꎬＺ)坐标时刻Ｔ/ｓＺ向坐标/ｍｍＹ向坐标/ｍｍ０.３２３４９.８４１４５７８.３６６２８４０.３３３３７.１２７１４３８.５２４３６２０.３４３１２.０１８１９２１.４９６４５０.３５３０２.９６１５７６７.６７８６１３０.３６３０２.９４３６１１０１.０１１４３０.３７３１１.１３２８１５６.３４２４３０.３８３５６.１２４２９１７８.３１６９６０.３９３７６.６０６０５１７４.１７１４５０.４０４２３.０５２７１１１０.２６９０９０.４１４１７.３６６５６１.２６９７０６０.４２３８９.６８７６８１８.６４８０４１０.４３３８０.４９４４２６.３４４４７０.４４３７４.８６９８８１１２.３７４４４０.４５３８５.４３４０７１６２.２０２０３０.４６３９７.４９１９２１７４.０２４０２０.４７４２１.６８１１３１７８.６６４４３０.４８４７５.７０８９２１５７.９２２８９０.４９４９２.８５７８４７９.５５８５４１图４㊀切刀端点轨迹图３㊀试验设计为了进一步优化和考察机具关键参数的合理性ꎬ拟通过多体动力学仿真优化试验和田间验证试验优化机具参数ꎬ具体试验设计如下ꎮ３.１㊀试验因素㊁水平及指标选用圆盘的转速㊁刀杆的长度以及拖拉机的行驶速度作为试验因素ꎬ取机具正常作业速度３~５ｋｍ/ｈꎬ其他试验因素及水平如表３所示ꎬ改变旋转副㊁移动９３林业机械与木工设备第５２卷副的运动关系式可以控制圆盘的转速㊁拖拉机的速度ꎬ至于刀杆的长度需要在ＳｏｌｉｄＷｏｒｋｓ中改变ꎬ将另存为Ｐａｒａｓｏｌｉｄ(∗.ｘ＿ｔ)格式的模型再次导入到Ｒｅ￣ｃｕｒＤｙｎ中ꎬ再添加运动副以及运动ꎮ试验指标为秸秆粉碎长度әＺꎬ在给定的范围内ꎬ粉碎长度越短ꎬ后续播种开沟器的堵塞问题就越少ꎮ以小麦的农艺要求为例ꎬ宽窄行种植中窄行为１０~１４ｃｍ[１９－２０]ꎬ秸秆粉碎后的长度不超过窄行行距的一半ꎬ所以将玉米秸秆粉碎后长度定为５０ｍｍ最适宜ꎮ在设计该正交实验表时需考虑交互作用ꎬ某因素或某交互作用的影响是否真的存在ꎬ可以到方差分析进行显著性检验时再做结论[２１]ꎮ表３㊀试验因素及水平水平因素Ａꎻ圆盘转速/ｒｍｉｎ－１Ｂꎻ拖拉机行驶速度/ｋｍｈ－１Ｃꎻ切杆长度/ｍｍ１７００５２７０２６００３２００３８００４１４０㊀㊀选用Ｌ２７(３１３)的正交表来进行虚拟仿真试验ꎬ试验结果如表４所示ꎮ表４㊀试验结果试验号因素试验结果１Ａ２Ｂ３(ＡˑＢ)１４(ＡˑＢ)２５Ｃ６(ＡˑＣ)１７(ＡˑＣ)２８(ＢˑＣ)１１１(ＢˑＣ)２秸秆粉碎长度/ｍｍ１１１１１１１１１１８９.３２１１１１２２２２２７９.４３１１１１３３３３３８６.５４１２２２１１１２３５３.６５１２２２２２２３１４７.７６１２２２３３３１２５５.８７１３３３１１１３２６８.５８１３３３２２２１３６３.５９１３３３３３３２１８２.２１０２１２３１２３１１１４０.５１１２１２３２３１２２９３.３１２２１２３３１２３３９４.６１３２２３１１２３２３６２.４１４２２３１２３１３１５５.４１５２２３１３１２１２５５.６１６２３１２１２３３２８３.３１７２３１２２３１１３７０１８２３１２３１２２１５８.６１９３１３２１３２１１９３.７２０３１３２２１３２２１１０２１３１３２３２１３３８６.８２２３２１３１３２２３５５.５２３３２１３２１３３１４９.９２４３２１３３２１１２５２２５３３２１１３２３２７４２６３３２１２１３１３６６.６２７３３２１３２１２１６９.４Ｋ１－６９.６１９７.１２６９.３９７０.９６８０.０９７１.８６７０.９２７６.３３７６.３０Ｋ２－７９.３０５４.２１７７.２８７３.２８７０.６４７６.１１６９.１８７３.８２７４.６６Ｋ３－７３.１０７０.６８７５.３４７７.７８７１.２８７４.０４８１.９１７１.８６７１.０６Ｒ９.６９４２.９１７.８９６.８２９.４５４.２６１２.７３４.４８５.２４０４第２期宋金库ꎬ等:玉米秸秆切碎还田机参数仿真优化与试验３.２㊀试验数据分析根据极差分析和均值分析ꎬ在给定的范围内ꎬ由于秸秆粉碎长度越短越好ꎬ影响秸秆粉碎长度的优水平和因素主次顺序依次为Ｂ２㊁[(ＡˑＣ)２]２㊁Ａ１㊁Ｃ２㊁[(ＡˑＢ)１]１㊁[(ＡˑＢ)２]１㊁[(ＢˑＣ)２]３㊁[(ＢˑＣ)１]３㊁[(ＡˑＣ)１]１ꎮ为了核实直观分析法的准确性ꎬ接下来对试验结果进行方差分析ꎮ从表５的结果可以得出因素Ｂ和交互作用(ＡˑＣ)２对试验指标的影响显著ꎮ为了确定因素Ａ与Ｃ的优水平ꎬ做Ａ与Ｃ的交互作用表如表６所示ꎬ因为在给定的范围内试验指标越小越好ꎬＡ１Ｃ２即为试验结果的最优值ꎮ综上所述ꎬ最优仿真试验选取Ａ１Ｂ２Ｃ２ꎬ与第５号仿真试验中得到的最小秸秆粉碎长度(４７.７ｍｍ)对应的因素组合一致ꎬ即圆盘转速７００ｒ/ｍｉｎ㊁刀杆长度２００ｍｍ㊁拖拉机行进速度３ｋｍ/ｈꎮ表５㊀试验数据的方差分析表方差来源偏差平方和自由度Ｆ比Ｆ临界值显著性Ａ４３３.４６２２.４０４.４６Ｂ８４３５.４７２４６.６０４.４６∗(ＡˑＢ)１３０４.３２２１.６８４.４６(ＡˑＢ)２２１６.５６２１.２０４.４６Ｃ５０１.７０２２.７７４.４６(ＡˑＣ)１８１.５２２０.４５４.４６(ＡˑＣ)２８５７.８１２４.７４４.４６∗(ＢˑＣ)１９０.６７２０.５０４.４６(ＢˑＣ)２１２９.５１２０.７２４.４６误差７２４.０５８表６㊀Ａ和Ｂ对碎秸长度的交互效应因素Ｃ因素Ａ水平１水平２水平３水平１７０.４７９５.４０７４.４０水平２６３.５３７２.９０７５.５０水平３７４.８３６９.６０６９.４０４㊀田间试验与分析为测定所优化机具的田间作业性能ꎬ２０２３年５月在甘肃农业大学通渭县旱作循环农业试验基地进行田间试验ꎬ该地区作物一年一熟ꎬ为典型的半干旱雨养农业区ꎬ试验地土壤类型为黄绵土ꎬ０~２０ｃｍ深度内土壤含水率为１３.８％ꎮ玉米品种为先玉３３５ꎬ玉米秸秆由基部向上数第二节平均直径为２６.２ｍｍ[２２]ꎬ平均含水率为５.８％ꎬ风干玉米整秆覆盖量为９０００ｋｇ/ｈｍ２[２３]ꎮ为了验证该工作参数的科学性与合理性ꎬ选取与最优试验结果相近的试验号ꎬ以表４的试验数据结果为依据选择试验５㊁２３㊁２４各做３次重复试验ꎬ试验结果如表７所示ꎮ秸秆粉碎长度的测试参照国家标准ＧＢ/Ｔ２４６７５.６－２０２１«保护性耕作机械秸秆粉碎还田机»中的方法与规范ꎮ每组验证试验做３次ꎬ每次随机选取一个点ꎬ每点测定１ｍˑ１ｍ面积内的秸秆粉碎长度ꎮ捡拾９个点的秸秆ꎬ每个点随机挑出５个粉碎秸秆进行长度测量并取其平均值ꎬ每组测试有３个点ꎬ对３个点的秸秆粉碎长度再取平均值ꎬ测试过程如图５ꎮ由表７的试验可知ꎬ秸秆粉碎长度最短的参数组合:圆盘转速７００ｒ/ｍｉｎ㊁机具行驶速度３ｋｍ/ｈ㊁刀杆长度为２００ｍｍꎬ与正交试验分析一致ꎮ以此组合进行试验ꎬ秸秆粉碎长度为４９.２ｍｍꎮ表７㊀验证试验数据表Ａ圆盘转速/ｒｍｉｎ－１Ｂ拖拉机行驶速度/ｋｍｈ－１Ｃ切杆长度/ｍｍ秸秆粉碎长度/ｍｍ７００３２００４９.２８００３２００５１.５８００３１４０５２.３图５㊀田间试验５㊀结论利用ＲｅｃｕｒＤｙｎ仿真得出切碎刀杆装置的轨迹图ꎬ通过轨迹图可以计算出秸秆粉碎长度ꎮ然后以１４林业机械与木工设备第５２卷秸秆粉碎长度为试验指标ꎬ机具的行驶速度㊁偏心圆盘的转速㊁切碎刀杆的长度为试验因素设计正交试验得出每种参数组合的秸秆粉碎长度ꎮ因为在一定的范围内秸秆粉碎长度越短越好ꎬ根据对试验结果的分析得出影响秸秆粉碎长度的优水平和因素主次顺序依次为Ｂ２㊁[(ＡˑＣ)２]２㊁Ａ１㊁Ｃ２㊁[(ＡˑＢ)１]１㊁[(ＡˑＢ)２]１㊁[(ＢˑＣ)２]３㊁[(ＢˑＣ)１]３㊁[(ＡˑＣ)１]１ꎬ方差分析得出因素Ｂ和交互作用(ＡˑＣ)２对试验指标的影响显著ꎬＡ与Ｃ的交互作用表得出Ａ１Ｃ２即为试验结果的最优值ꎮ所以秸秆切碎还田机最优参数组合:圆盘转速７００ｒ/ｍｉｎ㊁机具行驶速度３ｋｍ/ｈ㊁刀杆长度为２００ｍｍꎬ此时的秸秆粉碎长度为４７.７ｍｍꎮ田间试验表明秸秆粉碎长度最短为４９.２ｍｍꎬ与虚拟仿真试验４７.７ｍｍ吻合度高ꎬ此时机具作业参数仍为Ａ１Ｂ２Ｃ２ꎮ该机具研究可以为同类型的秸秆还田机的设计提供参考ꎮ参考文献:[１]㊀毕于运ꎬ王亚静ꎬ高春雨.中国主要秸秆资源数量及区域分布[Ｊ].农机化研究ꎬ２０１０ꎬ３２(３):１－７.[２]㊀胡志超.全秸硬茬地高质顺畅机播关键技术研究[Ｍ].北京:中国农业科学技术出版社ꎬ２０１９.[３]㊀谢光辉ꎬ王晓玉ꎬ任兰天.中国作物秸秆资源评估研究现状[Ｊ].生物工程学报ꎬ２０１０ꎬ２６(７):８５５－８６３.[４]㊀ＲｕｉＬꎬＳｈｏｕｘｉＣꎬＹｕｗｅｉＣꎬｅｔａｌ.Ｍｕｌｃｈｉｎｇｏｐｔｉｍｉｚｅｓｗａｔｅｒｃｏｎｓｕｍｐ￣ｔｉｏｎｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓａｎｄｉｍｐｒｏｖｅｓｃｒｏｐｗａｔｅｒｐｒｏｄｕｃｔｉｖｉｔｙｏｎｔｈｅｓｅｍｉ－ａｒｉｄＬｏｅｓｓＰｌａｔｅａｕｏｆＣｈｉｎａ[Ｊ].ＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌＷａｔｅｒＭａｎａｇｅｍｅｎｔꎬ２０２１ꎬ２５４.[５]㊀ＹａｗｅｉＬꎬＳｈｏｕｘｉＣꎬＹｕｗｅｉＣꎬｅｔａｌ.Ｅｆｆｅｃｔｓｏｆｍｕｌｃｈｉｎｇｏｎｓｏｉｌｔｅｍ￣ｐｅｒａｔｕｒｅａｎｄｙｉｅｌｄｏｆｗｉｎｔｅｒｗｈｅａｔｉｎｔｈｅｓｅｍｉａｒｉｄｒａｉｎｆｅｄａｒｅａ[Ｊ].ＦｉｅｌｄＣｒｏｐｓＲｅｓｅａｒｃｈꎬ２０２１ꎬ２７１.[６]㊀张乃文ꎬ韩晓增ꎬ朴勇杰ꎬ等.深翻和秸秆还田对土壤微生物群落功能多样性的影响[Ｊ].干旱地区农业研究ꎬ２０２２ꎬ４０(３):１７８－１８５.[７]㊀李辉ꎬ常磊ꎬ韩凡香ꎬ等.旧膜及秸秆覆盖对西北旱地马铃薯产量及土壤水热的影响[Ｊ].干旱地区农业研究ꎬ２０１９ꎬ３７(４):２００－２０７.[８]㊀叶元生ꎬ黄彩霞ꎬ柴守玺ꎬ等.秸秆带状覆盖对旱地冬小麦农田土壤特性及产量的影响[Ｊ].干旱地区农业研究ꎬ２０２１ꎬ３９(６):１４６－１５２.[９]㊀刘丽华ꎬ秦猛ꎬ翟玲霞ꎬ等.秸秆还田形态和还田量对水稻氮素积累与转运及产量品质的影响[Ｊ].干旱地区农业研究ꎬ２０２３ꎬ４１(３):２１８－２２８.[１０]㊀吴昆ꎬ宋月鹏.农作物茎秆切割理论与方法研究进展分析[Ｊ].农业机械学报ꎬ２０２２ꎬ５３(６):１－２０.[１１]㊀ＺｈａｏＪꎬＷａｎｇＸꎬＺｈｕａｎｇＪꎬｅｔａｌ.Ｃｏｕｐｌｅｄｂｉｏｎｉｃｄｅｓｉｇｎｂａｓｅｄｏｎｐｒｉｍｎｏａｍｏｕｔｈｐａｒｔｔｏｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆａｓｔｒａｗｒｅｔｕｒｎｉｎｇｍａｃｈｉｎｅ[Ｊ].Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒｅꎬ２０２１ꎬ１１(８)ꎬ７７５.[１２]㊀郭茜ꎬ张西良ꎬ徐云峰ꎬ等.基于ＥＤＥＭ的番茄秸秆切割性能仿真及试验研究[Ｊ].排灌机械工程学报ꎬ２０１８ꎬ３６(１０):１０１７－１０２２. [１３]㊀郑智旗ꎬ何进ꎬ李洪文ꎬ等.动定刀支撑滑切式秸秆粉碎装置设计与试验[Ｊ].农业机械学报ꎬ２０１６ꎬ４７(增刊１):１０８－１１６. [１４]㊀刘伟光ꎬ杨楠ꎬ李卓.秸秆精细粉碎双排定刀还田机设计[Ｊ].农业工程ꎬ２０２３ꎬ１３(５):１０９－１１３.[１５]㊀王庆杰ꎬ刘正道ꎬ何进ꎬ等.砍切式玉米秸秆还田机的设计与试验[Ｊ].农业工程学报ꎬ２０１８ꎬ３４(２):１０－１７.[１６]㊀王红松ꎬ高爱民ꎬ程志新ꎬ等.基于ＡＤＡＭＳ与ＥＤＥＭ的秸秆回收机捡拾性能仿真分析[Ｊ].农业工程ꎬ２０２３ꎬ１３(６):９０－９６. [１７]㊀徐海波.基于ＥＤＥＭ和ＲｅｃｕｒＤｙｎ的联合收获机键式逐稿器分离过程协同仿真[Ｄ].镇江:江苏大学ꎬ２０２２.[１８]㊀吴鸿欣ꎬ闫楚良ꎬ杨小刚ꎬ等.基于ＲｅｃｕｒＤｙｎ的玉米秸秆调质装置设计与仿真[Ｊ].农业工程ꎬ２０１７ꎬ７(１):７５－８０＋８３. [１９]㊀刘正道.小麦免耕播种关键技术研究与装备研发[Ｄ].咸阳:西北农林科技大学ꎬ２０１６.[２０]㊀张振国ꎬ郭全峰ꎬ何进ꎬ等.小麦免耕播种机双导轨滑移式调偏系统设计与试验[Ｊ].农业机械学报ꎬ２０２２ꎬ５３(１２):５９－６９. [２１]㊀邱轶兵.试验设计与数据处理[Ｍ].北京:中国科学技术大学出版社ꎬ２００８.[２２]㊀ＺｈａｎｇＴꎬＺｈａｏＭꎬＬｉｕＦꎬｅｔａｌ.Ａｄｉｓｃｒｅｔｅｅｌｅｍｅｎｔｍｅｔｈｏｄｍｏｄｅｌｏｆｃｏｒｎｓｔａｌｋａｎｄｉｔｓｍｅｃｈａｎｉｃａｌｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｐａｒａｍｅｔｅｒｓ[Ｊ].Ｂｉｏｒｅ￣ｓｏｕｒｃｅｓꎬ２０２０ꎬ１５(４)ꎬ９３３７－９３５０.[２３]㊀韩凡香ꎬ陈倩ꎬ包正育ꎬ等.秸秆带状覆盖种植马铃薯农田土壤温度及其气温响应特征[Ｊ].甘肃农业大学学报ꎬ２０２３ꎬ５８(３):６７－７５.２４。

玉米收获机切碎装置虚拟设计与动态仿真分析

大小真实可靠。
关键词：刀片；ＤＭＳ切割；ＡＡ；仿真；玉米收获机
中图分类号：￥２．１２５５文献标识码：Ａ文章编号：１００３—１８２０）９—０４０８Ｘ（０８００３— ４
０引言
切割器是收获机械的重要部件之一，目前大多数收获机械的切断装置采用往复式和回转式切割器两种。虽然这两种技术已经比较成熟，仍然存在很多但问题。在无链式玉米收获机中，碎刀需要切断玉米切
图２立轴式甩刀实体
１０～１０ｍ的垂直高度。其二维平面图和三维模型０５ｍ
如图１和图２所示。刀盘上安装３把刀、４把刀的实
体模型如图３和图４所示。
收稿日期：２００７—１２２— ４
基金项目：山东省自然科学基金资助项目（０４Ｘ２）国家科技支撑２０Ｚ２；计划资助项目（０６Ａ２￣２２０ＢＤ８）作者简介：张道林（９７一）男，１５，山东淄博人，教授，硕士生导师，Ｅ— （
茎秆和切碎被拉茎辊拽下的茎秆，成玉米茎秆的抛完
撒还田。为此，选用立轴式甩刀 … 。ＡＡＤＭＳ软件是机械系统动力学仿真软件，用运该软件能成功地对立轴式甩刀的运动进行运动学和动力学分析。
所示）以看出，片是呈螺旋状前进的，刀片外端可刀由

玉米收获机茎秆切割铺放装置的设计与试验

２１０１年１２月
农机化研究
第１２期
具有一定长度的段茎秆，向后抛送到玉米茎秆螺旋并
推运器中；茎秆段在玉米茎秆螺旋推运器的作用下从两边向中间聚拢并从出口排出；出口排出的玉米茎从秆经过压整辊的压整作业成条铺放到地面上。
玉米收获机茎秆切割铺放装置结构见图１所示。该装置安装在玉米收获机底盘的中部，实现玉米茎可
秆的切割、聚拢、压整以及铺放成条作业，切后的茎秆可以满足后续的捡拾和打捆作业要求。
足畜牧业和工业的发展，国内农机工作者对能实现玉
到人们的青睐，可作为沼气、醇力发电和工业并乙火（工、轻建筑和纺织等）的原料 ¨ 。为克服玉米秸秆Ｊ
粉碎还田的盲目性，提高玉米秸秆综合利用水平，满足畜牧业和工业等发展需求，人们开始关注玉米秸秆
ｓｗ１０＠１６．ｏ。ｚ４１２ｔｍ
图１茎秆切割铺放装置结构示意
２２工作原理．
通讯作者：张道林（９７）男，１５一，山东淄博人，教授，士生导师。硕
作业时，高速旋转的旋转滚刀将玉米茎秆切割成
要：随着畜牧业和工业的发展，作物秸秆作为重要的饲料与工业原料，农其需求越来越多，米秸秆的回收玉
利用更是受到人们的广泛关注。为此，计了一种新型的玉米收获机茎秆切割铺放装置，够实现玉米茎秆的设能切割、压整和铺放。经田间试验证明，装置效果良好，断的茎秆能够满足打捆要求。该切

秸秆收获机割刀传动机构的运动分析及仿真

The suspending link box of 3d coordinate
则 C 点的参数方程为: 图 3 中 C 为摆环斜孔套轴线与皮带轮的交点，若以 BC 为回转半径， = X C L B C cos ω t Y C = L B C sin ω t Z C = L O C cos α 则 D 点的参数方程: 摆环 D 点在 XOZ 平面内以摆幅为 2α 的角左右摆动， X D = L OD sin β YD = 0
{
X E' = L O'E' β cos β
·
·
Y E' = 0 Z E' = － L O'E' β sin β
· · · 2 · ·
( 9)
摆臂 E' 点的加速度参数方程:
Z E' = － L O'E' ( β sin β + β cos β) ) E' 点在 Z 轴方向的移动参数即为割刀的运动参数，所以割刀的位移方程为: L O'E' tan α cos ω t S E' = L O'E' cos β 1 + tan 2 α cos2 ω t 槡割刀的速度方程为: ωL O'E' v E' = － ( 1 + tan 2 α cos2 ω t) 槡 1 + tan 2 β 割刀的加速度方程为: a E' = － L O'E' ( β sin β + β 割刀的运动行程为:
［4 ］曲柄连杆机构，其中摆环机构以其结构紧凑、工作稳定、噪声小等优点，被广泛使用。本文以 4FZ2000A 秸秆收获机割台上的摆环箱为研究对象，建立其运动学方程; 在满足割刀运动行程的前提下，运

立式甩刀茎秆切碎装置虚拟设计与动态仿真分析

ＡｂｔａｔｈＤｍｏｅｆｖｒｃｌｓａｔｓｉｄｅｃｔｒｏＯＴｈｒｅｔｒｈｓｂｅｓｂｉｈｄｂｏｔｒｎｈｃａｉａｓｒｃ：Ｔｅ３ｄｌｏｅｔａｈｆｐｎｌｕｔＣＩａｖｓｅａｅｎｅｔｌｅｙＵＧｓｆｉｅｆＩａｓｗａｅａｄｔｅｍｅｈｎｃｌ
ｆｆ
１在ＡＤＭＳ中导入实体模型并施加运动约束Ａ
１１立轴式甩刀的结构与模型建立．
立轴式甩刀由刀片、刀架、紧定盘和固定盘等组成，由于甩刀的切割属无支撑切割方式，设计甩刀故
维普资讯
２００８年第２期（总第１９）９期
农业装备与车辆工程
ＡＲＣＬＵＡＱＩＭＮ＆ＶＨＩＬＮＩＥＲＮＧＩＵＴＲＬＥＵＰＥＴＥＣＥＥＧＮＥＩＧ
Ｎｏ２０．２ｏ８
前言
切割器是收获机械的重要部件之一．目前大多
数收获机械的切断装置采用往复式和回转式切割
把刀安装孔。甩刀平行于地面安装，与地面保持
１０１０ｍ的垂直高度。０—５ｍ其二维平面图和三维模型如图ｌ所示。
了三维运动仿真模型，实现了在ＡＡＤＭＳ环境下甩刀运动仿真分析和甩刀切割玉米茎秆仿真分析。仿真结果表明，甩刀运动初期刀片运动不稳定，割玉米茎秆时切割力大小真实可靠。切
关键词：刀片；ＤＡＳ切割；真ＡＭ；仿

新型甘蔗收割装置的仿真分析与试验研究

切割质量的影响。结果表明，新装置设计能令小型甘蔗联合收获机切割机构的刚度提高１．Ｏ，蔗断面该５３％甘
切割质量得到明显提高。关键词：甘蔗切割机构；切割刚度；支撑杆；仿真分析中图分类号：ｓ２．３２５５文献标识码：Ａ文章编号：１０１８２１）２－１２— ４０３— ８Ｘ（０１００００
有限公司，柳州５５０４０７；４广西特种设备监督检查院贵港分院，贵港．摘
５７０３１０）
要：切割机构的刚度对甘蔗破头率有着显著的影响，此要解决破头率高的问题，必须令切割机构的设计因就
（）ａ（）ｂ（）Ｃ（）ｄ
图１甘蔗切割过程受力简图
Ｆｉ．Ｆｒｅｄａｒｍｆｃｔｎｕａｃｎｇ１ｏｃｉｇａｏｕｔｇｓｇｒａｅｉ
西制造系统与先进制造技术重点试验室项目（７００８０１９０ — ０２１Ｋ）；广西研究生教育创新计划资助项目
（）１
ｔｎｏｇ２７１３Ｃｒ。ｅｄｎ５２＠６．Ｏｎ
２１０１年２月
农机化研究
第２期
新型甘蔗收割装置的仿真分析与试验研究
赖晓，李尚平，秦志文，朱天
（．１广西大学轻工与食品工程学院，南宁５００３０４；２钦州学院，广西钦州．５５０３００；３上汽通用五菱股份．

甘蔗收获机切割系统动力学分析及仿真

研究切割系统动态特性的意义在于降低甘蔗破头率，因此需要了解切割系统动态特性与甘蔗破头率的关系。根据课题组前期做的刀盘振动位移与砍蔗质量关系的实验数据］，并依照文献［３］的模糊综合评分法将评价砍蔗质量的多指标化为单指标综合评分，分析在不用刀盘位移下砍蔗质量的情况，对曲线数据进行多项式回归拟合，如图１所示。
本课题组将研制适于广西丘陵地区特点的小型甘蔗收获机械作为出发点，在探索切割系统振动特性与甘蔗破头率方面做了大量的研究工作。切割系统的结构动态特性影响宿根破头率的规律已在课题组前期研制的物理样机上得到大量验证，切割系统的动态特性和其结构参数、工作参数和受到的激励源冲击载荷有关，在工况下受到的激励主要有发动机激振力、甘蔗地路谱激励和砍蔗切割力。
本文利用动力学分析理论和虚拟样机技术，构建了动力学简化模型并通过多体动力学仿真进行求解，探究切割系统的安装位置、提升方式等结构参数对动态特性的影响。
１切割系统动态特性和破头率的关系
从图１可知，刀盘振幅越大，切割损失综合评分越高。振幅０．４６ｌｍｍ对应的切割质量损失评分为４．７１，振幅１．０５４ｍｍ对应的切割质量损失评分为７．２１，说明切割器振幅增加近一倍，甘蔗切割质量损失提高近一半。因此提高切割系统动态特性，降低振幅对于降

基于 ADAMS 的玉米收割机主要部件仿真分析

基于 ADAMS 的玉米收割机主要部件仿真分析明哲【摘要】This paper presents a maize stalk model established with the discrete beam method , using UG to establish points and pick the spike roller model is designed ,the import ADAMS simulation analysis after adding the corresponding constraints .Points by this method and grainand picking spike roller parameter design series ,satisfied the actual needof 3 d model ,shorten the development cycle ,for the development of new type self-propelled corn harvester and provides cer-tain theoretical basis .%采用离散梁法建立玉米秸杆模型，利用UG建立分禾器和摘穗辊模型，导入ADAMS后添加相应约束进行仿真分析。

通过该方法实现了分禾器和摘穗辊参数设计的系列化，得到了满足实际需要的三维模型，缩短了开发周期，为新型自走式玉米收割机的研制提供了一定的理论依据。

【期刊名称】《农机化研究》【年(卷),期】2014(000)010【总页数】5页(P33-37)【关键词】玉米收割机;分禾器;摘穗辊;仿真;ADAMS【作者】明哲【作者单位】吉林农业科技学院，吉林吉林 132101【正文语种】中文【中图分类】S225.5+1;S220.30 引言我国玉米耕、种、收综合机械化水平达到42.8%。

农作物秸秆切碎机主要结构设计

ｃｐ，＋２（２）
入，实际刃角相应变小，刃线变锐，切割阻力减少，因此滑切比砍切省力，且在一定滑切角范围内，滑切程度越大，切割越省力。当刀片产生滑切时，切割点Ｍ速度分解为２部分（图２）：滑切速度附，方向平行刃线；砍切速度，方向垂直刃线。速度所口夹角为滑切角，
关键词：农作物秸秆：切碎器：喂入机构：参数中图分类号：ＴＢ４８２．２文献标志码：Ａ文章编号：１６７２ — ３８７２（２０１５）１０ — ００２４ — ０２
１切碎器设计
切碎器是秸秆切碎机的重要工作部件。它的参数设计是否合理，对切碎质量、功率消耗以及机器运转均匀
割阻力的增大而增大。２）推挤角
１．２切碎原理分析按刀片刃线运动方式，切割分为砍切和滑切两种。
砍切时刀片切割点Ｍ运动方向垂直刃线，而滑切时刀片切割点Ｍ运动方向不垂直刃线。由于滑切使刀片斜置切
由图３可得，为保证切割稳定，不产生滑动切割，满足如下切割条件：
亿吨多，占全世界秸秆总产量的２０％￣３０％，是饲料的重要来源。在我国农村，农作物秸秆资源非常丰富。如何改善秸秆品质，避
免粗饲料茎秆部分不被采食而浪费，是摆在农业机械研发人员面前的一道重要课题。根据农作物秸秆加工机械生产要求，本文针对
农作物秸秆切碎机进行了主要结构的重点设计。
辊（图６）。压紧装置采用双弹簧式压紧装置，两个弹簧
ｋｎ，＝
６Ｏ
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在机架两侧 Βιβλιοθήκη 一端固定在机架上，另一端固定在喂入辊

甘蔗收获机切割器的结构动力学仿真分析及试验研究

第３卷第３３期２０年９月０８
广西大学学报（自然科学版）
ＪｕｎｌｆＧｕｎｘｉｉｅｓｔ（ｔＳｉＥｄｏｒａａｇｏＵｎｖｒｉＮａｃ）ｙ
Ｖｄ．３。．１３Ｎｏ３
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蔗联合收获机切割器提供了依据．
关键词：切割器；轴承；刚性；仿真分析中图分类号：ＨＩ３２Ｔ１ｒｌｄｎａｉｓａａｙｉｎｄｅｐｅｉｅａｎｖｓｉａｉｎｏｔｕｃｕａｙｍｃｎｌｓｓａｘｒｍｎｔｌｉｅｔｇｔｏｆ
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基于EDEM的南方水田秸秆处理压草刀具的仿真与试验

现代农业装备第41卷第4期2020年8月VOL.41 No.4 Aug. 2020Modern Agricultural Equipment基于EDEM的南方水田秸秆处理压草刀具的仿真与试验王曦成，郑丁科，黄燕娟，邓敏，杨丹彤（华南农业大学工程学院，广东广州 510642）摘要：针对南方水田保护性耕作存在的残茬秸秆量大、土壤含水率高等问题，设计一款秸秆压草刀具。

通过分析工作过程中所受阻力、对土壤的扰动情况及地表平整度等，收集田间土壤参数并用EDEM 软件建立土壤离散元仿真模型，仿真试验结果显示，在入土深度为10 cm，刀具转速为3 r/s，前进速度为1 m/s时，土壤的扰动作用较小，受到的阻力为53.20 N。

田间试验结果显示，同样因素条件下，秸秆回弹率较低，该刀具能够处理85%的秸秆杂草。

刀具在使用过程中未产生停转且刀具不会缠草。

通过仿真试验和田间试验，证明该组合刀具符合保护性耕作要求。

关键词：保护性耕作；水田；秸秆处理；压草刀具；仿真中图分类号：S220.2 文献标识码：A 文章编号：1673-2154（2020）04-0039-050 引言我国南方地区水稻田秸秆量大、杂草类型多、处理难度大。

目前常规处理是将秸秆部分移除，剩余部分焚烧，此类做法环境污染较大。

在保护性耕作中，少耕模式是用埋草旋耕机将剩余部分秸秆压入泥中，免耕部分用除草剂灭茬除草[1]。

用秸秆和残茬杂草覆盖可以减少水田水分蒸发并增加水分储量，有保水作用。

朱文珊研究的秸杆覆盖免耕技术是在前茬作物收后直接播种，播后(或在播前)将前茬作物秸杆覆盖在地表，充分利用作物、土壤生物和土壤之间的相互作用，实现“以生物代耕”，避免了机械对土壤耕层的扰动，防止了对土壤结构的破坏，符合可持续发展要求[2]。

舒建国在麦地压草试验中得出，通过小麦压草，耕作土壤增加了有机质，养分得到补充，速效磷速效钾含量也相应提升，从而改良土壤，改善了小麦生长环境[3]。

秸秆快速还田机整体设计及三维建模毕业论文

题目：秸秆快速还田机整体设计及三维建模毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。

尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。

对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。

作者签名：日期：指导教师签名：日期：使用授权说明本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。

作者签名：日期：学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。

除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。

对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。

本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。

作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。

本人授权大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。

涉密论文按学校规定处理。

作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日指导教师评阅书评阅教师评阅书教研室（或答辩小组）及教学系意见摘要秸秆是农作物的副产品，是一种可以利用的重要生物资源，合理的利用作物秸秆资源对因过度使用化肥和焚烧作物秸秆所带来的环境安全问题，有着积极而重要的意义。

《无损伤大葱收获机关键部件的设计与仿真》

《无损伤大葱收获机关键部件的设计与仿真》一、引言随着现代农业技术的不断发展，机械化和自动化已经成为农业生产的必然趋势。

大葱作为我国重要的蔬菜作物之一，其收获工作量大且劳动强度高，传统的收获方式已无法满足现代农业生产的需求。

因此，设计一款无损伤大葱收获机的关键部件，以提高收获效率、降低劳动强度和减少大葱的损伤率，成为当前农业机械研究的重要方向。

本文将重点探讨无损伤大葱收获机关键部件的设计与仿真，以期为实际生产提供理论依据和技术支持。

二、大葱收获机关键部件设计1. 切割部件设计大葱收获机的切割部件是整个机器的核心部分，其设计直接影响到大葱的切割质量和机器的工作效率。

设计时需考虑切割刀片的选择、切割角度和切割速度等因素。

切割刀片应选用耐磨、耐腐蚀的材料，以确保长期稳定的工作。

同时，合理的切割角度和速度能保证大葱被顺利切割，且减少对大葱的损伤。

2. 输送部件设计输送部件是大葱收获机的重要组成部分，其主要功能是将切割后的大葱输送到收集装置中。

设计时需考虑输送带的材质、宽度和运行速度等因素。

输送带应选用耐磨、抗拉强度高的材料，以保证长期稳定运行。

此外，合理的宽度和速度能确保大葱顺利输送，避免堵塞和损伤。

3. 控制系统设计控制系统是大葱收获机的“大脑”，负责整个机器的协调运行。

设计时需考虑控制系统的硬件和软件，确保机器能够稳定、准确地完成各项工作。

硬件方面，应选择性能稳定、可靠性高的控制器和传感器；软件方面，应设计合理的控制算法和程序，以实现机器的自动化和智能化。

三、仿真分析为了验证设计的合理性，我们采用仿真软件对大葱收获机进行了模拟分析。

通过建立三维模型、设置仿真参数和运行仿真程序，我们可以观察到机器在实际工作过程中的运行情况和性能表现。

仿真结果表明，设计的无损伤大葱收获机关键部件能够顺利完成大葱的切割、输送和收集工作，且运行稳定、损伤率低。

四、结论本文针对无损伤大葱收获机关键部件的设计与仿真进行了探讨。

通过设计合理的切割、输送和控制系统，我们成功地构建了一款能够高效、无损伤地完成大葱收获工作的机器。

玉米茎秆模型建立及切割仿真研究

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粗茎秆作物切割装置研究现状、存在问题及发展建议

粗茎秆作物切割装置研究现状、存在问题及发展建议王帅;张彬;李显旺;沈成;田昆鹏;黄继承【摘要】As a kind of important biomass energy , straw has many advantages compared with traditional mineral energy . China's straw resources are very rich , and with the improvement of the level of agricultural mechanization , many crops straw has been applied in the field of feed production and so on .However , there are still many problems in China's crude stalk crop harvesting machinery , including cutting technology is a key link in the process of harvesting .In this paper , by reviewing the related literature at home and abroad , this paper introduces domestic and international thick stalk crops cut-ting device research and the current situation , pointed out that at present China's straw harvest cutting problems still ex-isting in technology , mainly for the rotary cutting device are introduced , and put forward some suggestions to promote China's straw harvest mechanization of industry development .%秸秆作为一种重要的生物质能源，与传统矿物能源相比具有诸多优势。

第三节切割器及理论分析

第三节切割器及理论分析
一.谷物茎秆的切割理论
二.切割器的类型与构造三.往复式切割器的传动机构四.切割器的工作原理及运动分析五.切割器的功率消耗六.割刀惯性力的平衡理论
一.谷物茎秆的切割理论第三节切割器
切割器是收割机上的重要工作部件，他主要完成对谷物茎秆的切割任务，为了有一个良好的工作质量，一般对切割器有如下的技术要求：割茬整齐、不漏割、不堵刀、功率消耗小。
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可以看出，割刀速度与割刀位移之间的关系为一椭圆方程式，长半轴为rω，短半轴为r，他反映了割刀在其运动过程中，任意一点的速度是不相同的，有时，为了研究的方便，将图中的长半轴 rω缩小ω倍，这样割刀速度与位移之间的关系图就可用一标准圆来表达，后面我们将会用到这个结果。 Vx rω o r x r o r
3.切割速度与切割阻力的关系
试验结果表明，随着切割速度的增加，切割阻力有所下降。速度—阻力关系图如下：
切割阻力切割速度
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二.切割器的类型与构造
从目前收割机和联合收获机应用情况看，切割器主要有回转式切割器和往复式切割器二种基本类型。回转式切割器一般为一高速旋转的水平刀盘，工作幅宽小、功率消耗大，大多用于园艺管理、茶树修剪等作业，很少在谷物收获系统中使用。
三.往复式切割器的传动机构
往复式切割器的工作特点是动刀片做直线往复运动，要实现将动力输出的旋转运动变为割刀的直线运动，方法很多，目前在收割机械上应用较多的有三种类型：曲柄连杆机构、摆环机构、行星齿轮机构，其中曲柄连杆机构应用最广。

秸秆切割揉碎装置设计与仿真分析

秸秆切割揉碎装置设计与仿真分析赵小娟;王俊跃;戴晓军;杨莉;高晓宏【摘要】切割揉碎装置设计的合理性是影响秸秆切割揉碎打捆机切割质量、工作性能和整机平衡性的主要因素.通过对切割揉碎装置粉碎刀的密度及其排列方式的研究,利用SolidWorks Simulation分析软件对粉碎刀和刀轴进行了仿真分析,获得了粉碎刀的最大应力为20.7 MPa,粉碎刀对秸秆的切削具有足够的强度支撑,根据获得的刀轴模态振型图,可知刀轴实际工作中的转速远低于其最低临界转速,满足实际工作的需求.【期刊名称】《农业工程》【年(卷),期】2019(009)004【总页数】5页(P92-96)【关键词】切割;揉碎;秸秆;有限元;SolidWorks Simulation【作者】赵小娟;王俊跃;戴晓军;杨莉;高晓宏【作者单位】中国农业机械化科学研究院呼和浩特分院有限公司,内蒙古呼和浩特010010;中国农业机械化科学研究院呼和浩特分院有限公司,内蒙古呼和浩特010010;中国农业机械化科学研究院呼和浩特分院有限公司,内蒙古呼和浩特010010;中国农业机械化科学研究院呼和浩特分院有限公司,内蒙古呼和浩特010010;中国农业机械化科学研究院呼和浩特分院有限公司,内蒙古呼和浩特010010【正文语种】中文【中图分类】S2260 引言我国农作物秸秆年产量超过9亿t，以水稻秸秆、玉米秸秆和小麦秸秆为主，分别占全国秸秆总量的25%、24%和12.73%[1]。

秸秆蕴藏着丰富的能量和营养物质，其用途十分广泛。

在新能源方面，可以转化为生物质燃料，也可以发酵制取酒精，还可以转化为液体燃料；在畜牧业方面，秸秆可以制作成青贮饲料；秸秆还可以用于培养食用菌[2]。

近年来，国家出台的相关禁烧秸秆政策中明确提出加快推进秸秆综合利用，建立秸秆收集体系，形成布局合理、多元利用的秸秆综合利用产业化格局，实现秸秆的资源化、商品化。

但是，由于秸秆具有蓬松、分布分散的特点，导致秸秆的收集工作费时费力、贮存运输困难。

设施蔬菜秸秆粉碎抛撒还田装置的设计与仿真

设施蔬菜秸秆粉碎抛撒还田装置的设计与仿真摘要：随着农业现代化的不断推进，秸秆粉碎抛撒还田装置、多功能复合型的一体化农用机械还存在许多应用型的不足，需改进研究。

针对市场需求设计了一款多功能的秸秆粉碎抛撒还田装置——集秸秆粉碎、开沟抛撒还田于一体。

从铲断机构、喂入机构、粉碎刀组着手进行设计，针对每一部分完成结构设计、三维建模，并应用有限元分析软件进行仿真校核。

关键词：秸秆粉碎；抛撒还田；结构设计；仿真分析中图分类号：TB21 文献标志码：A引言我国传统农业一直存在生产资源利用率不高，传统秸秆粉碎机功能性不强，伴随也产生了一定程度上的秸秆资源浪费[1]，早些年农村采用秸秆焚烧的方式，以求将秸秆转化成为土壤肥料来年耕作播种使用，效果十分不理想不仅造成了严重的资源浪费，同时也对环境造成严重破坏[2]。

因此设计一款秸秆抛撒还田装置，以期解决上述问题。

1蔬菜秸秆粉碎抛撒还田装置设计抛撒还田装置初步方案结构总图如图1所示，由铲断机构、喂入机构、粉碎刀组组成。

图1 蔬菜秸秆粉碎抛撒还田装置整机结构图首先利用铲断粗切机构的作用将蔬菜秸秆粗切成为秸秆段；粗切形成的秸秆段在运输喂料机构的作用下传输到精切粉碎机构处；粗切秸秆段在精切粉碎机构的作用下成为细小秸秆颗粒；细小秸秆颗粒在经过抛撒还田机构出料；整机在前进的过程中同时带动开沟机构动作，实现农田翻耕。

实现了自动收割输送秸秆、自由行走同时还能完成农田翻耕的功能。

2铲断机构2.1结构设计铲断机构结构设计为正切方式，铲断机构刀具倾角初步选型为5°。

结合实际情况，将宽度设计为400mm。

铲断方式根据铲刃进入待铲断的秸秆茎段时的方向、铲入的角度不同，选择削切方式。

铲断机构刀具受力分析情况如图2所示。

图2 铲断机构刀具受力分析图中：P0表示铲断机构刀具在铲断秸秆过程中受到的阻力；N、N1表示铲断机构刀具在铲断秸秆过程中刀具楔面受到的正压力；F1、F2为铲断机构刀具铲断过程中需要克服的摩擦阻力。

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［Ａｂｓｔｒａｃｔ］Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏａｖｏｉｄｒｅｐｅａｔｅｄｃｕｔｔｉｎｇａｎｄｃｕｔｔｉｎｇｌｅａｋａｇｅ，ａｃｕｔｔｅｒｆｏｒｔｈｉｃｋｓｔｅｍｈａｒｖｅｓｔｉｎｇｍａｃｈｉｎｅｗａｓｄｅｓｉｇｏｎＬｏｖｏｌＩｎｔｅｎａｒｔｉｏｎｌａＨｅａｖｙＩｎｄｕｓｔｒｙＣｏ．，Ｌｔｄ，ＷｅｉｆａｎｇＣｉｔｙ，ＳｈａｎｄｏｎｇＰｒｏｖｉｎｃｅ２６１２０６，Ｃｈｉｎａ；
ｃｏｐｒｃｕｔｔｅｒｃａｎｃｏｍｐｌｅｔｅｒｕｎｎｉｎｇ，ｃｕｔｔｅｒｒｏｔａｔｉｎｇａｎｄｃｕｔｔｉｎｇ．Ｒｅｐｅａｔｅｄｃｕｔｔｉｎｇａｎｄｃｕｔｔｉｎｇｔｅａｋａｇｅｐｈｅｎｏｍｅｎｏｎｉｓｅｆｅｃｔｉｖｅｌｙａｖｏｉｄｅｄ，ｔｈｅｃｕｔｔｅｒｐａｒａｍｅｔｅｓｒａｒｅｐｒｏｖｉｄｅｄｏｒｆｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ．
［摘要］为了解决粗茎秆作物切割器的重割、漏割等问题，设计了一种在粗茎秆作物收获机中使用的切割器，并通过虚拟样机技术对切割器进行运动仿真。仿真结果表明，粗茎秆切割器能够较好地完成行走、刀盘旋转和切割等功能，有效地避免了重割、漏割等现象，为切割器的研制提供参数依据。［关键词］粗茎秆作物；切割器；运动仿真［中图分类号］￥２２５．５［文献标志码］Ａ［文章编号］１６７３ — ３１４２（２０１３）０６ — ００１７ — ０４
复式『４１两种。邓玲黎等研制了圆盘式玉米茎秆切割
本是粗茎秆作物收获机中关键的因素之一。因此对粗茎秆作物切割器进行了设计与仿真研究，为粗茎秆作物收获机提供理论依据。
３．ＷｅｉｃｈｅｎｇＮａｎｇｕａｎＳｕｂｄｉｓｔｒｉｃｔ，ＷｅｉｆａｎｇＣｉｔｙ，ＳｈａｎｄｏｎｇＰｒｏｖｉｎｃｅ２６１００１，Ｃｈｉｎａ）
［Ｋｅｙｗｏｒｄｓ］ｔｈｉｃｋｓｔａｌｋｃｒｏｐｓ；ｃｕｔｔｅｒ；ｄｅｓｉｇｎ；ｍｏｔｉｏｎｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ
０引言
粗茎秆作物主要包括甘蔗、苎麻、玉米、高粱、芦苇等【Ｉ１。切割器的结构形式主要是圆盘式［２－３１和往
ｔｈｅｍｏｔｉｏｎｏｆｔｈｅｃｕｔｔｅｒｉｓｓｉｍｕｌａｔｅｄｔｈｒｏｕｇｈｔｈｅｖｉｒｔｕａｌｐｒｏｔｏｔｙｐｅｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ．Ｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔ，ｔｈｅｔｈｉｃｋｓｔａｌｋ
ＤｅｓｉｇｎａｎｄＳｉｍ￣ａｉｆｏｎｏｎＣｕｔｔｅｒｏｆＴｈｉｃｋＳｔａｌｋＣｒｏｐ
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第５ｌ卷第６期
Ｖ０ｌ＿５ｌＮｏ．６
农业装备与车辆工程
ＡＧＲＩＣＵＬＴＵＲＡＬＥＱＵＩＰＭＥＮＴ＆ＶＥＨＩＣＬＥＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ
２０１３年６月
Ｊｕｎｅ２０１３
ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７３ — ３１４２．２０１３．０６．００６
粗茎秆作物切割器设计与仿真分析
解福祥，于庆霞，闫象国，马秀萍
（１．２６１０６１山东省潍坊市潍坊学院；２．２６１２０６山东省潍坊市福田雷沃重工股份有限公司；３．２６１００１山东省潍坊市潍城区南关街道办事处）