水稻种绳直播机的设计与研究

论文摘要

水稻种绳直播技术与传统水稻直播技术相比具有显著的经济、社会和生态效益。本文在全面分析种绳直播技术研究现状的基础上,对其关键设备水稻种绳直播机整体结构和各个零部件进行了理论分析与试验研究。研究工作被列入辽宁省自然科学基金项目和沈阳市科学技术计划项目。主要研究成果如下:1.指出水稻种绳直播技术改变了传统的水稻直播联合作业形式,将水稻直播作业分两步进行。种绳卷制作业在时间上不受农时季节限制,在空间上实现了作业的工厂化,在技术上保证了播种行距、穴距和每穴粒数等参数的标准化,为订单农业提供了技术基础。种绳直播机在田间只进行开沟、放种绳和覆土,实现了水稻直播田间作业的轻型化。为水稻直播机的发展提供了一条新的思路。发表论文1篇。2.设计了机动水稻种绳直播机。本文采用理论分析、试验研究和应用UGNX数字虚拟技术相结合的方法,对整机的结构和各个部件进行了理论分析和田间试验研究。种绳直播机一方面依靠防堵板将稻茬等杂物推送出播种带,为开沟器开沟作业创造良好的条件,另一方面通过播放机构顺利的将种绳播放到田地里,实现防堵、开沟、播种、覆土和整压一次完成。样机设计新颖,结构简单紧凑,成本低。田间试验结果表明,样机具有良好的工作性能,符合农业技术要求,达到了预期的效果。此研究是水稻直播机设计中的一个创新,为水稻直播机械化提供好的见解。国内外尚未见同类机型。发表论文1篇。3.提出了转动播放种绳的思路,系统的分析研究了水稻种绳播放装置及种绳与滚轮之间的摩擦,确定了播放装置的结构参数。通过种绳在播放装置中受力分析可得,种绳使种绳盘、转管、导线轮转动所需要的最大拉力只需0.92N,远远小于种绳承受的最大拉力,单靠种绳自己的摩擦就可以完成播放任务。针对播种前的稻田里存在许多稻茬、杂草等杂物,播种机的开沟器容易堵塞失效等问题,设计研制了一种具有高效防堵能力的推送防堵装置,通过试验确定了防堵板的安装位置,依据实际需要对设计方案进行了改进,增加了挡土翼并增大了防堵板的开口调节度。试验证明:设计的播放装置和防堵装置性能良好,结构新颖,具有创新性。发表论文1篇。4.利用虚拟样机技术,建立了种绳直播机结构的虚拟研究模型,并对其进行了设计与校核,确定了机构的薄弱环节,为样机的设计提供参考。通过田间试验与仿真试验的结果对比,表明所建的直播机虚拟样机模型具有较高的精确度,为产品的可靠性和高效性提供技术保证。该方法避免大量试验验证过程,降低制造成本,提高设计效率,缩短开发周期,最终达到提高产品竞争的能力,试验达到良好的效果。发表论文1篇。5.利用动态模拟试验方法,模仿大田情况对种绳直播机进行动态系统测试,试验证明了样机设计的镇压装置镇压效果良好,能很好的均衡播种深度,同时验证了样机铺放种绳的均匀性较好。修正了种绳覆土厚度的数学模型,同时建立了开沟前地表不平度与整压后地表不平度的传递函数。它们为大田试验测试种绳覆盖深度带来极大的方便,为其它农机动态试验提供了简单快捷的方法。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 水稻种绳直播机研究的意义
• 1.2 水稻直播机的研究现状
• 1.2.1 国外水稻直播机的研究概况
• 1.2.2 国内水稻直播机的研究概况
• 1.2.3 精密播种机具在水稻直播中的需求
• 1.2.4 水稻直播机存在的问题
• 1.3 水稻种绳直播技术的研究
• 1.3.1 水稻种绳直播技术的原理
• 1.3.2 水稻种绳直播技术的相关研究
• 1.4 水稻种绳直播技术装备的研究
• 1.4.1 水稻种绳捻制机
• 1.4.2 水稻种绳直播机
• 1.5 课题研究的内容
• 2 种绳播放机构的参数确定
• 2.1 种绳直播机的总体设计
• 2.2 播放机构的研究技术路线
• 2.3 播放机构设计目标
• 2.4 播放机构的结构设计
• 2.5 种绳播放机构的参数设计
• 2.5.1 种绳受力分析
• 2.5.2 种绳播放机构结构设计应用
• 2.6 转管、导线轮的结构分析
• 2.6.1 转管的结构
• 2.6.2 导线轮的结构
• 2.7 本章小结
• 3 开沟器和防堵器的设计与试验
• 3.1 开沟器的设计
• 3.1.1 开沟器的类型选择
• 3.1.2 开沟器作业环境与设计目标
• 3.1.3 开沟器曲面几何模型
• 3.1.4 开沟器的参数确定
• 3.2 防堵装置研究与试验
• 3.2.1 防堵装置参数分析
• 3.2.2 防堵器工作性能试验
• 3.3 本章小结
• 4 悬挂装置的强度校核与模态分析
• 4.1 挂结装置的选择
• 4.2 悬挂架位置的确定
• 4.3 悬挂装置的强度校核
• 4.3.1 有限元分析
• 4.3.2 悬挂架静强度分析的意义
• 4.3.3 悬挂架有限元模型的建立
• 4.3.4 悬挂架静强度分析
• 4.3.5 结论
• 4.4 悬挂架的模态的分析
• 4.5 试验检验
• 4.6 本章小结
• 5 水稻种绳直播机的虚拟设计
• 5.1 整机配置方案
• 5.1.1 主要技术参数
• 5.1.2 主要特点
• 5.2 机架设计
• 5.3 限深装置的选择
• 5.4 牵引、防堵、开沟、播放装置的设计
• 5.5 覆土器的设计
• 5.6 镇压轮的设计
• 5.7 机器的虚拟装配
• 5.8 干涉检查、重量、重心测试与分析
• 5.9 水稻种绳直播机零部件加工工艺流程
• 5.10 本章小结
• 6 水稻种绳直播机试验研究
• 6.1 种绳直播机动态系统的模型建立
• 6.2 动态系统的测试
• 6.2.1 试验地点和条件
• 6.2.2 试验设备与仪器
• 6.2.3 地表不平度测试系统的应用
• 6.2.4 地表不平度的测定结果与分析
• 6.2.5 传递函数的建立
• 6.2.6 种绳覆土深度数学模型的确定
• 6.3 本章小结
• 7 水稻种绳直播机田间工作性能试验
• 7.1 田间试验目的
• 7.2 田间试验内容
• 7.3 田间性能试验
• 7.3.1 试验条件
• 7.3.2 试验场地土壤状况测定
• 7.4 田间性能试验结果与分析
• 7.4.1 镇压轮滑移率的测量
• 7.4.2 播种深度的测定
• 7.4.3 播放机构的正交试验
• 7.5 样机田间试验中发现的问题
• 7.6 本章小结
• 8 结论与建议
• 8.1 主要研究结论
• 8.2 创新内容
• 8.3 存在的问题及建议
• 8.3.1 存在的问题
• 8.3.2 建议
• 参考文献
• 致谢
• 攻读博士期间发表的论文