摘要
棉麦套作种植制度是我国黄河流域、长江流域两大传统棉区广泛应用的一种种植制度，可以提高套种指数、促进农民增产增收。随着我国农村劳动力减少、生产成本增加，传统套作模式机械化程度低、用工量大、生产成本高的问题突显，特别是适用于麦行穿厢作业的成套机械化技术以及配套机具发展停滞，制约了棉麦套作种植技术的推广和应用。论文在麦棉套种全程机械化技术农艺要求的基础上，开展了用于麦棉套种的810mm等行距高架式棉花播种机总体方案设计，完成了主要工作部件的设计与制作，对关键受力部件进行了静态模拟仿真分析，制作高架式棉花播种机样机，并开展整机的田间性能试验。具体工作研究如下: (1)高架式动力平台的选择和改造，对牵引和悬挂装置进行设计与分析;设计了具有防缠草功能的锐角开沟松土部件，并对开沟深度限位橡胶轮进行计算和分析，开沟深度30mm～50mm;播种装置选用机械式穴播器，设计了随动仿形和鸭嘴防堵装置，保证播种深度为20mm～30mm;选用链环式覆土装置，覆土深度为20mm～30mm;设计具有浮动仿形功能的镇压装置，实现棉种与土壤充分接触;对整机的纵向稳定性和最大爬坡角度进行计算和分析，最大爬升角度为23.4°，结果表明高架式动力平台与播种机配套设计方案可行。 (2)运用ANSYS软件对提升牵引装置的运输状态和工作状态进行静力学分析，结果表明:运输状态下提升牵引装置最大变形量为0.96mm,最大应力值为98.90MPa,小于材料Q235的屈服强度235MPa;工作状态下提升牵引装置最大变形量为1.49mm,最大应力值为146.72MPa,小于材料Q235的屈服强度235Mpa。对播种机单组机架进行模态分析，结果表明:单组机架最小固有频率为31.96Hz,大于正常工作时高架式动力平台的激励频率(5Hz～21Hz),在共振频率之外，工作过程中不会产生共振。采用EDEM软件对防缠绕锐角开沟器的开沟效果进行离散元分析，获取在不同作业速度和开沟深度条件下开沟器作业效果，结果证明当开沟器深度为50mm,作业速度4km/h时，回土深度为10.8mm,开沟宽度82mm,开沟器作业效果符合农艺要求。 (3)开展了高架式棉花播种机田间试验验证。以作业速度、开沟深度、开沟器与穴播器水平间距为影响因素，以播种合格率、漏播率为考核指标，进行单因素试验和三因素三水平二次回归正交试验，试验结果表明，当作业速度为3.7km/h、开沟深度为50mm、开沟器与穴播器水平间距为362mm时播种效果最佳播种合格率为91.3％,漏播率为0.624％。对优化后的参数进行田间试验验证，将结果与理论值进行比较得，播种合格率为92.1％,漏播率为0.620％,数据基本符合理论标准。
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