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基本信息

項目名稱:
高效立軸傳動秸稈切碎深施肥播種起壟復式作業旋耕機
小類:
機械與控制
簡介:
本作品由秸稈切碎裝置、旋耕(條耕)裝置、深施肥裝置、播種裝置、起壟裝置、鎮壓裝置等組成。由中型拖拉機配套牽引。秸稈切碎、旋耕(條耕)、深施肥、播種、起壟、鎮壓5道工序聯合作業,其中播種、起壟可互換。該作品還配套了電磁激振器對播肥頭施以高頻振動,實現了播肥頭的順利脫土以及肥料的不堵塞,在側邊立軸上安裝應變片及應變信號接受環,提高了作業的安全性,還對播種、施肥實施實時監測,保證了工作的可靠性。
詳細介紹:
1)作品采用梳篳式摟草器集中所有全方向鋪放于地面的秸稈。秸稈堆積到一定高度后,由螺旋排列安裝在滾筒上的動刀配合一字排列的定刀對秸稈實施切碎并后拋,這樣可達到對鋪地秸稈實施篳篦式切碎的效果。 2)作品采用正切刃、側切刃實現旋耕刀的高度滑草功能。 3)作品采用側邊立軸皮帶傳動替代現有旋耕機的多級直齒輪傳動,可提高傳動效率并節約制造成本。 4)作品將播肥頭安裝梁設計成與機體鉸接,采用電磁激振器對播肥頭施以高頻振動,這樣可以使在虛土中前進的播種頭順利脫土,且肥料不會堵塞。播肥頭的位置緊跟開溝刀盤,這樣可以減少播肥頭的前進阻力。 5)在側邊立軸上安裝應變片及應變信號接受環,以在線檢測到旋耕阻力,超過一定的極限則可以報警,亦為堵塞報警,由液壓缸自動執行上提淺耕動作。 6)將攝像頭安裝在排種器、排肥器下游處,結合圖像處理系統對排肥、排種實施在線監控報警。 7)該作品由立軸傳動秸稈切碎旋耕滅茬裝置和深施肥裝置等組成。其特征是:深施肥裝置、秸稈切碎裝置和旋耕裝置固定連接,形成秸稈切碎旋耕深施肥復式作業平臺,播種鎮壓裝置和起壟鎮壓裝置分別通過掛接鉤等與復式作業平臺連接,播種鎮壓裝置與復式作業平臺掛接后形成秸稈切碎旋耕滅茬深施肥播種鎮壓裝置,起壟鎮壓裝置與復式作業平臺掛接后形成秸稈切碎旋耕滅茬深施肥起壟鎮壓裝置。

作品圖片

  • 高效立軸傳動秸稈切碎深施肥播種起壟復式作業旋耕機
  • 高效立軸傳動秸稈切碎深施肥播種起壟復式作業旋耕機
  • 高效立軸傳動秸稈切碎深施肥播種起壟復式作業旋耕機
  • 高效立軸傳動秸稈切碎深施肥播種起壟復式作業旋耕機

作品專業信息

設計、發明的目的和基本思路、創新點、技術關鍵和主要技術指標

作品將立軸傳動用于旋耕復式作業機械,傳遞效率提高10%左右。還設計了“秸稈切碎+旋耕+深施肥”的旋耕復式作業機平臺。平臺掛上“播種+鎮壓”裝置形成秸稈切碎旋耕滅茬深施肥播種鎮壓裝置,掛上“起壟+鎮壓”裝置即可形成秸稈切碎旋耕滅茬深施肥起壟鎮壓裝置,既減少了農機加工制造用材,又降低農民購置成本。 創新點: 1)適應高刈茬全方向鋪地長茬的梳篳式摟草螺旋布置刀片有支撐切割的秸稈切碎裝置。 2)以滑草和減阻節能為首要目標的正切刃曲線、側切刃曲線、過渡刃曲線三要素組成的大耕深旋耕刀。 3)側邊立軸皮帶傳動的動力傳動結構,省去了傳統旋耕機上的中間側邊齒輪箱裝置和側邊傳動軸。 4)高頻振動脫土防堵管型空間支撐旋耕刀零距離式深施肥機構。 5)應變感應式深旋耕防堵在線檢測控制系統。 6)圖像處理施肥、播種、防漏在線監測系統。 7)構建了復工作業平臺可實現一機多用,創新了相錯組合的條耕刀盤。 技術關鍵: 1)構建了秸桿切碎旋耕深施肥復工作業平臺并設計適應高割茬全方向鋪地長茬的秸稈切碎裝置。 2)大耕深節能旋耕刀滑草、減阻設計與制造。 3)適應大耕幅大功率的高效傳動裝置的設計與制造。 4)深施肥頭脫土、防堵性能設計。主要技術指標: 1)配套動力100-200kw;2)工作幅寬 4m;3)工作速度4~6km/h;4)耕深 20-22cm;5)埋茬率≥90%;6)秸稈的切碎長度<15cm;7) 切碎合格率≥85%;8)施肥深度 10-20cm;9) 播種深度1-3cm。

科學性、先進性

本作品是結合國內外復式作業旋耕機的發展趨勢,從國情出發,研究大功率拖拉機配套復式作業旋耕機設計制造的關鍵技術,采取理論研究與實驗驗證、技術研究與應用相結合的方式集成創新研制而成。作品采用梳篳式摟草器集中所有全方向鋪放于地面的秸稈并由螺旋排列安裝在滾筒上的動刀配合一字排列的定刀對秸稈實施切碎并后拋;采用正、側切刃實現旋耕刀的高度滑草功能,減阻節能;采用側邊立軸皮帶傳動技術提高傳動效率;將播肥頭安裝梁設計成與機體鉸接,采用電磁激振器對播肥頭施以高頻振動避免播種頭堵塞;在側邊立軸上安裝應變片及應變信號接受環,以在線檢測旋耕阻力并進行堵塞報警,由液壓缸自動執行上提淺耕動作;將攝像頭安裝在排種器、排肥器下游處,對排肥、排種實施在線監控報警。 本作品解決了旋耕纏草、多重復式作業的動作協調、大耕深旋耕刀節能等問題;解決旱田淺旋耕埋茬全量還田帶來的土壤秸稈比太高影響下熟作物生長問題;創新和發展我國局部耕作秸稈露地越冬工藝;多道工序一次性作業,節工省本;解決了化肥高效利用問題,具有較好的生態環境價值。

獲獎情況及鑒定結果

1.2010年12月XX大學第六屆“動感地帶?挑戰杯”大學生課外學術科技作品競賽機械控制類特等獎; 2.2009年11月,通過農業機構推廣鑒定。

作品所處階段

中試階段

技術轉讓方式

一次性轉讓或產值、利潤提成

作品可展示的形式

√模型 √圖片 √錄像 √樣品

使用說明,技術特點和優勢,適應范圍,推廣前景的技術性說明,市場分析,經濟效益預測

本產品采用側邊立軸傳動方式以適應大功率傳動和提高傳動效率;采用特殊空間曲線組合設計R300旋耕刀以減小旋耕刀的切削阻力;在旋耕播種前增加秸稈切碎的工序并形成一次性復式作業,解決了有關秸稈全量還田的工藝和我國旱、水田淺旋耕埋茬全量還田帶來的相關問題;創新和發展了耕作秸稈露地越冬工藝問題;設計構建一個“秸稈切碎+旋耕+深施肥”的旋耕復式作業機平臺,并可實現“播種+鎮壓”、起壟+鎮壓”等功能,部分研究達到了國內領先水平。產品既節約資源和提高效率,還有效地改變了焚燒秸稈對環境的污染,應用前景廣泛,對我國的農業生產具有重大的作用。產品能有效地將前茬秸稈全量還田,每畝可減少因焚燒秸稈帶來的二氧化碳排放300立方,增加有機質500kg/年,節省化學肥料50kg/畝。產品將傳統旋耕機傳動效率提高10%,節省30%的燃料消耗,有很好的節能效果。同時,可提升復式作業功能,減少了農田1-2道工序的作業成本,每道工序20-30元/畝,如在全國推廣,按6億畝作業面積計,每年可節省耕作成本150億元。

同類課題研究水平概述

歐美國家的種植制度與我國最大的不同是他們采用輪作制或一年一熟制,作物的秸稈是隔季還田,一般不考慮前茬秸稈的纏軸和秸稈腐化的吸氮等問題,而我國是當季還田。目前國際上具有代表性的生產大功率旋耕機廠商有美國約翰迪爾公司和法國庫恩公司。庫恩公司的EL201-400型動力驅動旋耕機,采用L型鍛鋼刀,最大作業深度達26cm,限深采用壓土輥。約翰迪爾的產品與庫恩的產品相仿,不同的是限深采用的是限深輪,刀片采用C型刀片。上述的機型均不適合長茬、多茬、當季茬的作業,并且也沒有與播種工序聯合作業的功能。國內目前上市的旋耕機最大功率為120馬力,耕作幅寬3.5米,耕深為14-16cm,工作方式為拖拉機懸掛式。目前最大的旋耕播種機為85馬力,幅寬為3m,耕深為14-16cm。這些機型均不適合于實施多茬長茬當季茬的作業,同時耕深不足(≦16cm)導致耕層中秸稈比太高影響作物生長,作業效率偏低,播種深度離散性較大,深施肥也缺少有效的監控措施,致使堵塞、漏播經常發生。 另外,我國的旋耕機一般采用多級直齒輪傳動(一般為4-5級)將動力傳遞給旋耕刀軸,易導致旋耕機傳動效率較低,多級直齒輪傳動箱的總效率不高于0.87,加之有些生產廠商制造的箱體精度和齒輪精度達不到設計要求,總傳動效率僅在0.8左右。目前旋耕機中間傳動占1/3,側邊傳動占2/3,側邊傳動的又有3/4是萬向節傳動(從中間軸到側邊的動力傳遞),萬向節傳動的效率只有0.8-0.85。這些動力傳遞方式相比帶式傳動,由于多級齒輪傳遞致使效率降低很多,且這種動力傳遞笨重,不方便,給維修等工作帶來不便。另外,目前的旋耕復式作業機分為兩種形式:A)秸稈切碎+旋耕+深施肥+播種+鎮壓一次性作業;B)秸稈切碎+旋耕+深施肥+起壟+鎮壓一次性作業。這樣,在不同作業要求下,農民購置機具的成本也較大。 本產品采用立軸傳動提高傳遞效率達10%左右,同時設計了“秸稈切碎+旋耕+深施肥”的旋耕復式作業機平臺,可實現“播種+鎮壓”、“起壟+鎮壓”等多用功能。在施肥播種方面,國內尚未出現監控系統等控制系統。國外專利技術尚未考慮適應前茬當季還田的秸稈切碎功能及與秸稈切碎工序復合作業的機械結構。 本機型與國外先進機型相比,增加秸稈當季埋茬功能,或在一年多熟的情況下實現秸稈隔季還田。這比歐美國家多種一熟以上,其社會效益很高,這是歐美機型所不能比的。
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