【摘要】：秸稈粉碎還田機(jī)是實(shí)現(xiàn)機(jī)械化秸稈還田的最主要機(jī)具,但現(xiàn)有秸稈粉碎還田機(jī)作業(yè)多存在秸稈粉碎長短不一、碎稈覆蓋不均勻等問題。本文以玉米秸稈粉碎均勻拋撒還田為目標(biāo),設(shè)計(jì)了一種碎稈拋撒特性可調(diào)節(jié)的秸稈粉碎拋撒還田機(jī),并基于設(shè)計(jì)的機(jī)器分別對(duì)秸稈粉碎拋撒過程、粉碎室內(nèi)流場(chǎng)特性和粉碎室內(nèi)秸稈顆粒群運(yùn)動(dòng)等方面進(jìn)行了研究。論文取得的主要?jiǎng)?chuàng)新成果如下:(1)秸稈粉碎拋撒還田機(jī)主要由曲面機(jī)殼、粉碎裝置、拋撒裝置和傳動(dòng)裝置等組成,可以實(shí)現(xiàn)玉米秸稈的粉碎和粉碎后秸稈的拋撒還田。田間試驗(yàn)表明,在拖拉機(jī)前進(jìn)速度為1.8m/s,秸稈平均含水率為78.4%,拖拉機(jī)動(dòng)力輸出軸轉(zhuǎn)速為540 rpm時(shí),秸稈粉碎長度合格率達(dá)90.01%,平均拋撒幅寬達(dá)2223.3 mm,平均留茬高度為62.0 mm,拋撒不均勻度為22.95%。(2)根據(jù)秸稈形狀和空間位置的變化,將秸稈粉碎拋撒還田機(jī)的工作過程劃分為秸稈切斷過程、斷稈隨動(dòng)過程、斷稈切碎過程和碎稈拋撒過程4個(gè)階段,并建立了各個(gè)階段的動(dòng)力學(xué)方程。試驗(yàn)結(jié)果表明,在不同的秸稈粉碎拋撒還田機(jī)工作參數(shù)下,秸稈拋撒距離和幅寬的試驗(yàn)值與計(jì)算值均具有相同的變化趨勢(shì)。依據(jù)秸稈拋撒曲線提出了重疊相鄰兩拋撒幅寬內(nèi)秸稈的方法來提高地表秸稈覆蓋均勻性,分別計(jì)算了機(jī)器同向行駛重疊和往復(fù)行駛重疊兩種重疊方式下的秸稈拋撒均勻度,其中同向行駛重疊方式使秸稈拋撒均勻度平均增加了 4.9%,往復(fù)行駛重疊方式使秸稈拋撒均勻度平均增加了 8.1%。(3)建立了秸稈粉碎拋撒還田機(jī)粉碎室CFD(Computational Fluid Dynamics)數(shù)值計(jì)算模型,分析了粉碎室內(nèi)流場(chǎng)分布特性,進(jìn)一步分析了機(jī)器設(shè)計(jì)參數(shù)對(duì)粉碎室內(nèi)流場(chǎng)和機(jī)器工作性能的影響。數(shù)值計(jì)算結(jié)果表明,粉碎室入口處產(chǎn)生了負(fù)壓區(qū),粉碎室內(nèi)產(chǎn)生了大量的渦流區(qū)。增大粉碎刀軸轉(zhuǎn)速提高了秸稈在粉碎室內(nèi)的流動(dòng)性,但增加扇形葉片數(shù)會(huì)降低秸稈流動(dòng)性。增大粉碎刀刀尖與機(jī)殼間隙提高了秸稈的喂入性和流動(dòng)性,但降低了秸稈的拋撒特性。在機(jī)殼出口處安裝導(dǎo)向葉片改善了秸稈的流動(dòng)性和拋撒特性,而增加機(jī)器前進(jìn)速度會(huì)降低秸稈的喂入性和流動(dòng)性。(4)建立了粉碎室內(nèi)秸稈顆粒群運(yùn)動(dòng)的 CFD-DEM(Computational Fluid Dynamics-Discrete Element Method)數(shù)值計(jì)算模型,分析了秸稈顆粒群在運(yùn)動(dòng)過程中受力、軌跡、取向角等的變化以及粉碎刀軸轉(zhuǎn)速對(duì)秸稈拋撒均勻度等的影響。數(shù)值計(jì)算結(jié)果表明,粉碎室內(nèi)大部分的秸稈與壁面多次碰撞后從機(jī)殼頂部流出,且粉碎室內(nèi)秸稈數(shù)量先急劇增加然后趨于穩(wěn)定。秸稈-秸稈間作用力和秸稈-壁面間作用力比秸稈-空氣間作用力大得多。粉碎刀軸轉(zhuǎn)速對(duì)秸稈俯仰角的影響較小,但對(duì)秸稈偏航角的影響較大。隨著粉碎刀軸轉(zhuǎn)速的增加,粉碎刀軸轉(zhuǎn)速對(duì)秸稈拋撒均勻度的影響逐漸減小并趨于穩(wěn)定。
【圖文】：

圖１－邋２邋２ＪＱＰ－１５６０型雙輥秸稈切碎拋撒機(jī)【６７】邐圖丨－３滾刀式秸稈粉碎還田機(jī)［７0］逡逑③滾刀式秸稈粉碎還田機(jī)逡逑

圖１－邋１典型甩刀式秸稈粉碎還田機(jī)逡逑
【學(xué)位授予單位】：中國農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：S224.29

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 郭德;魏樹海;張秀梅;;脈動(dòng)粗煤泥分選機(jī)分選理論及其應(yīng)用研究[J];煤炭學(xué)報(bào);2015年09期

2 李亞萍;蒙賀偉;賈健;張克誠;戚江濤;鄭霞;;4JH-220型秸稈粉碎還田機(jī)的研制[J];農(nóng)機(jī)化研究;2015年07期

3 李明;李忠佩;劉明;江春玉;吳萌;;不同秸稈生物炭對(duì)紅壤性水稻土養(yǎng)分及微生物群落結(jié)構(gòu)的影響[J];中國農(nóng)業(yè)科學(xué);2015年07期

4 張喜瑞;甘聲豹;鄭侃;李粵;梁棟;;滾割喂入式臥軸甩刀香蕉假莖粉碎還田機(jī)設(shè)計(jì)與試驗(yàn)[J];農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào);2015年04期

5 賈洪雷;姜鑫銘;郭明卓;劉曉亮;王立春;;V-L型秸稈粉碎還田刀片設(shè)計(jì)與試驗(yàn)[J];農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào);2015年01期

6 徐春華;介戰(zhàn);;T型板刀式秸稈還田機(jī)刀輥設(shè)計(jì)[J];拖拉機(jī)與農(nóng)用運(yùn)輸車;2014年05期

7 趙亞麗;薛志偉;郭海斌;穆心愿;李潮海;;耕作方式與秸稈還田對(duì)土壤呼吸的影響及機(jī)理[J];農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào);2014年19期

8 曹云生;陳麗華;劉小光;楊苑君;;植物根土界面摩擦力的影響因素研究[J];摩擦學(xué)學(xué)報(bào);2014年05期

9 李果;李粵;張喜瑞;吳學(xué)尚;孫姣;;秸稈粉碎還田機(jī)甩刀的設(shè)計(jì)[J];農(nóng)機(jī)化研究;2014年08期

10 甘聲豹;李粵;張喜瑞;張國健;王能;;喂入式立軸甩刀香蕉秸稈粉碎還田機(jī)設(shè)計(jì)與試驗(yàn)[J];農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào);2014年13期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前6條

1 余永;秸稈生物質(zhì)旋轉(zhuǎn)床熱解反應(yīng)器工藝分析與試驗(yàn)研究[D];中國農(nóng)業(yè)大學(xué);2017年

2 郭茜;藤莖類秸稈切割機(jī)理與性能試驗(yàn)研究[D];江蘇大學(xué);2016年

3 王漢羊;2BMFJ-3型麥茬地免耕覆秸大豆精密播種機(jī)的研究[D];東北農(nóng)業(yè)大學(xué);2013年

4 吳昌寧;高密度下行床—提升管組合反應(yīng)器實(shí)驗(yàn)研究和反應(yīng)流模擬[D];清華大學(xué);2007年

5 賈洪雷;東北壟作蓄水保墑耕作技術(shù)及其配套的聯(lián)合少耕機(jī)具研究[D];吉林大學(xué);2005年

6 王海剛;旋風(fēng)分離器中氣—固兩相流數(shù)值計(jì)算與實(shí)驗(yàn)研究[D];中國科學(xué)院研究生院（工程熱物理研究所）;2003年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前8條

1 陳聰聰;基于ARIMA模型和ARIMAX模型的山東省GDP的預(yù)測(cè)與分析[D];山東大學(xué);2016年

2 張儒;多功能秸稈還田機(jī)設(shè)計(jì)及其秸稈深施裝置性能的試驗(yàn)研究[D];東北農(nóng)業(yè)大學(xué);2014年

3 彭慧婷;基于GM-ARIMA模型的發(fā)電量預(yù)測(cè)研究[D];蘭州大學(xué);2014年

4 范懷斌;基于聯(lián)合仿真技術(shù)的秸稈粉碎裝置設(shè)計(jì)與研究[D];安徽農(nóng)業(yè)大學(xué);2012年

5 劉曉亮;秸稈粉碎還田機(jī)新型刀片的設(shè)計(jì)與試驗(yàn)[D];吉林大學(xué);2012年

6 付雪高;甘蔗葉粉碎還田機(jī)關(guān)鍵部件研究[D];海南大學(xué);2010年

7 吳輝;圓盤式施肥機(jī)拋撒試驗(yàn)系統(tǒng)開發(fā)與撒肥規(guī)律研究[D];河北農(nóng)業(yè)大學(xué);2007年

8 湯巖;時(shí)間序列分析的研究與應(yīng)用[D];東北農(nóng)業(yè)大學(xué);2007年

，

本文編號(hào)：2633273