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秸秆粉碎还田机新型刀片的设计与试验

作　者: 刘晓亮
导　师: 贾洪雷
学　校: 吉林大学
专　业: 农业机械化工程
关键词: 保护性耕作秸秆粉碎还田 V-L型刀片
分类号: S224.29
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
下　载: 213次
引　用: 3次
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内容摘要

秸秆粉碎还田技术是保护性耕作模式的核心环节之一，通过秸秆粉碎还田不仅能够提高秸秆利用率，而且能有效的增加土壤有机质，改善土壤物理性质和结构，固定和保存碳、氮等养料，促进土壤中植物养料的转化，提高土壤保、蓄水能力，提高粮食产量，保护国家粮食安全，促进农业的可持续性发展。秸秆粉碎还田刀片是秸秆粉碎还田机的重要工作部件，本论文主要是对刀片的工作过程进行分析，总结现有刀片的优缺点，设计出新型V-L型秸秆粉碎还田刀片，并对其结构参数进行优化，利用较优参数的刀片进行整机的田间性能试验。通过对现有刀片优缺点的分析研究，利用Inventor三维软件，并对秸秆粉碎还田刀片的结构创新，设计出V-L新型刀片。利用Inventor三维软件内的有限元模块，对新刀片进行有限元静力学分析，得出新型刀片的合理厚度为8mm。同时通过对刀片粉碎过程的分析，在新型刀片的V-L结构设计中，加入前倾角，克服刀片在工作过程中的向后偏转问题。新刀片与现有刀片相比，增加刀片的转动惯量，提高整机的粉碎效率，延长刀片的使用寿命。基于刀片的设计，加工出9种不同参数的新型刀片。在设计加工过程中，以65Mn钢板为原料加工制作，遵循了国际、国内的加工工艺，在刀片刃线面实施0.5mm高频淬火，以达到刀片设计的自磨刃的功能。用不同参数的新型刀片分别装配在秸秆粉碎还田机上，以秸秆粉碎率为衡量指标，进行刀片的结构参数的双因素试验。通过试验获得了较优刀片的较优结构参数为刀片前倾角度10°，刀片刃线与地面夹角14°。利用较优参数刀片在不同工作参数条件下进行整机试验，得出了较优的刀片整机工作参数为刀轴的转速1400r/min，拖拉机前进速度为1m/s。通过对整机综合效果测试，装配新型刀片的整机秸秆粉碎率达到93.34%，轮辙间留茬平均高度为61mm，秸秆抛撒不均匀度小于14.7%，纯生产率0.48Hm~2/(m·h)，各项工作指标均满足国标要求。利用JMM转盘式磨料磨损试验机进行新型刀片的自磨刃性能试验研究。通过刀片尺寸磨损量的测量表明，刃线处的耐磨性能更为优良，因此，新型刀片在使用过程中会越磨损越锋利，即具备设计中要求的自磨刃的功能。本论文对秸秆粉碎还田刀片进行了研究和创新，新型刀片的研制具有一定的实际应用价值，为更进一步研究秸秆粉碎还田机提供了一定参考。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-11
第1章绪论  11-20
  1.1 选题依据与意义  11-12
  1.2 保护性耕作  12-15
    1.2.1 国外保护性耕作发展状况  12-13
    1.2.2 我国保护性耕作发展现状  13-15
  1.3 实施秸秆粉碎还田的作用  15-16
  1.4 秸秆粉碎还田机现状与发展方向  16-18
    1.4.1 国内外现状  16-17
    1.4.2 秸秆粉碎还田机械的发展方向  17-18
    1.4.3 秸秆粉碎还田刀片  18
  1.5 本课题的来源和主要研究内容  18-20
第2章秸秆还田机作业原理分析  20-30
  2.1 秸秆粉碎还田作业运动分析  20-23
    2.1.1 秸秆粉碎还田刀片运动方程  20-22
    2.1.2 秸秆粉碎还田刀片运动轨迹  22-23
  2.2 秸秆粉碎还田刀片的速度分析  23-27
    2.2.1 秸秆粉碎还田刀片的作业速度  23-25
    2.2.2 秸秆粉碎还田刀片的加速度  25
    2.2.3 作业节距  25-26
    2.2.4 留茬高度  26-27
  2.3 整机粉碎效果影响因素分析  27-29
    2.3.1 刀片类型  27-28
    2.3.2 切割方式  28
    2.3.3 刀轴转速  28
    2.3.4 旋转方向  28-29
  2.4 本章小结  29-30
第3章刀片的主要参数确定与加工  30-47
  3.1 刀片的现状分析  30-31
  3.2 刀片外型设计及预期优点  31-33
    3.2.1 刀片外观设计  31-32
    3.2.2 刀片自磨刃设计  32
    3.2.3 设计刀片优点分析  32-33
  3.3 刀片主要参数设计  33-44
    3.3.1 刀片参数分析  33-34
    3.3.2 刀片厚度设计  34-36
    3.3.3 刀片 V-L 折弯角度设计  36-37
    3.3.4 刀片前倾角度设计  37-44
  3.4 刀片的加工  44-46
  3.5 本章小结  46-47
第4章刀片粉碎效果试验研究  47-72
  4.1 试验条件及方法  47-53
    4.1.1 试验地状况  47-51
    4.1.2 刀片粉碎性能测定项目及方法  51-53
  4.2 田间试验设备及仪器  53-55
    4.2.1 试验设备  53
    4.2.2 1JGHL-140（2）型秸秆粉碎还田机  53-55
  4.3 刀片结构参数的双因子试验  55-63
    4.3.1 试验方案设计  55
    4.3.2 试验分析原理  55-60
    4.3.3 试验结果分析  60-63
  4.4 刀片工作参数试验  63-68
    4.4.1 拖拉机前进速度对秸秆粉碎率的影响  63-64
    4.4.2 刀辊转速对秸秆粉碎率的影响  64-66
    4.4.3 刀辊转速与拖拉机前进速度的交互作用对秸秆粉碎率的影响  66-68
  4.5 整机综合效果测试  68-71
    4.5.1 试验工况  68
    4.5.2 试验结果  68-71
  4.6 本章小结  71-72
第5章刀片自磨刃性能试验  72-77
  5.1 试验原理  72
  5.2 试验设备  72-73
  5.3 试验磨料选择  73-74
  5.4 试验方法  74-75
  5.5 试验结果分析  75-76
  5.6 本章小结  76-77
第6章结论与展望  77-79
  6.1 结论  77
  6.2 展望  77-79
参考文献  79-85
导师及作者简介  85-91
致谢  91

秸秆粉碎还田机新型刀片的设计与试验

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