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水稻土条件下的开沟器阻力测试及开沟性能研究

作　者: 王延龙
导　师: 丁为民
学　校: 南京农业大学
专　业: 农业机械化工程
关键词: 水稻土开沟器开沟阻力开沟性能评价指标
分类号: S222.52
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
下　载: 33次
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内容摘要

水稻土广泛分布于我国的南方地区,其耕作不仅是农业生产的一个重要内容,也是能源消耗较大的环节之一,因此提高水稻土的耕作效益仍然是需要关注的问题。目前,关于水稻土条件下的开沟器研究较少。本文在南京江浦农场,进行了双圆盘、单圆盘、波纹盘和芯铧式开沟器的田间试验,对开沟器与水稻土之间的相互作用进行了阐述,建立了开沟器开沟性能的评价体系,对水稻土的耕种及开沟器的设计具有一定的指导意义。本文所做的研究工作如下：1、设计并搭建了开沟器试验台,可以实现对开沟器开沟深度和前进速度的准确调节,以及对牵引阻力和正压力测试数据的获取。2、进行了田间地表状况和水稻土的物理性能测试试验。主要是对水稻土进行0-5cm、5-10cm、10-15cm三层田间采样,分别进行了土壤直剪、土壤硬度、土壤含水率和土壤容重试验。3、对四种不同类型的开沟器进行了受力分析,根据受力分析及相关力学理论得到了：开沟器的牵引阻力与开沟深度、前进速度、土壤粘附力、土壤内摩擦角之间的关系,同时进行了开沟器的田间试验。田间试验是在四种不同前进速度(0.2m/s,0.3m/s,0.4m/s,0.5m/s)和三种不同开沟深度(6cm,9cm,12cm)条件下,对开沟器进行牵引阻力和正压力的田间测试；试验结果表明：①在前进速度0.2-0.5m/s及开沟深度6-9cm条件下,牵引阻力与前进速度、开沟深度之间呈线性增长趋势关系,正压力与前进速度、开沟深度之间也呈线性增长趋势关系,拟合精度R2在0.9105左右；②前进速度是影响牵引阻力、正压力的主要因素,开沟深度次之；③在同一工况下,芯铧式开沟器等锐角型开沟器的牵引阻力明显比圆盘开沟器等钝角型开沟器大,而且芯铧式开沟器的正压力为负值,其他均为正值；④在满足开沟质量要求的条件下,通过波纹盘开沟器和单圆盘开沟器的田间试验验证了：直径为350mm的圆盘开沟器的牵引阻力最小。而且上述结果与开沟器的受力分析结果相符。4、建立了开沟器开沟性能的评价体系,并结合开沟器田间试验,对开沟器的开沟性能进行了评价。评价结果为：双圆盘开沟器较其他三种开沟器更适合于该水稻土条件下的开沟作业；双圆盘开沟器开沟指标为：土壤扰动量21%、开沟稳定性88.4%、通过性能高和牵引比能耗0.86N.mm-1,能满足免耕播种机的开沟播种要求。

全文目录

目录  4-7
摘要  7-9
ABSTRACT  9-11
第一章绪论  11-20
  1.1 课题研究目的及意义  11
  1.2 常用开沟器的种类及国内外研究现状  11-18
    1.2.1 常用开沟器的种类  11-14
      1.2.1.1 常用开沟器的功用及设计要求  11-12
      1.2.1.2 常用开沟器的介绍  12-14
    1.2.2 国外研究现状  14-16
    1.2.3 国内研究现状  16-18
  1.3 课题背景及研究内容  18-20
    1.3.1 课题背景  18
    1.3.2 研究内容  18-20
第二章水稻土的物理性能测试  20-27
  2.1 地表状况  20-22
    2.1.1 地表稻茬的状况  20-21
    2.1.2 秸秆含水率  21
    2.1.3 地表不平度  21-22
  2.2 土壤的物理性能测试试验  22-26
    2.2.1 土壤直剪试验  22-24
    2.2.2 土壤硬度测试试验  24-25
    2.2.3 土壤含水率测试试验  25
    2.2.4 土壤容重测试试验  25-26
  2.3 本章小结  26-27
第三章开沟器试验台设计  27-40
  3.1 总体方案  27
  3.2 试验台设计  27-36
    3.2.1 问题的提出和设计目的  27-28
    3.2.2 设计方案及原理  28-36
      3.2.2.1 总体结构及工作原理  28-29
      3.2.2.2 动力及传动设计  29-32
      3.2.2.3 移动方案设计  32-34
      3.2.2.4 开沟器挂接装置和耕深调节装置的设计  34-36
  3.3 测试系统的设计及布置  36-39
    3.3.1 传感器介绍及其布置方案  36-37
    3.3.2 测试系统组成及其布置方案  37-39
  3.4 本章小结  39-40
第四章开沟器受力分析及田间试验  40-56
  4.1 开沟器受力分析  40-43
  4.2 开沟器田间试验  43-55
    4.2.1 试验目的  43
    4.2.2 试验条件及方法  43-46
    4.2.3 试验结果及分析  46-55
      4.2.3.1 双圆盘开沟器试验结果  46
      4.2.3.2 单圆盘开沟器试验结果  46-47
      4.2.3.3 波纹盘开沟器试验结果  47-48
      4.2.3.4 芯铧式开沟器试验结果  48-49
      4.2.3.5 开沟器试验结果分析  49-55
  4.3 本章小结  55-56
第五章开沟器开沟性能评价指标的建立及试验分析  56-66
  5.1 开沟器性能评价指标的建立  56
  5.2 试验分析  56-65
    5.2.1 土壤扰动量  56-57
    5.2.2 开沟稳定性  57-59
    5.2.3 通过性能  59-62
    5.2.4 能耗  62-65
    5.2.5 分析结果  65
  5.3 本章小结  65-66
第六章结论与建议  66-68
  6.1 结论  66-67
  6.2 进一步研究展望  67-68
参考文献  68-72
附录  72-89
  附录1：第二章试验数据  72-74
  附录2：双圆盘开沟器试验数据  74-77
  附录3：单圆盘φ350开沟器试验数据  77-80
  附录4：三种不同直径的单圆盘开沟器试验数据  80-82
  附录5：大波纹盘开沟器试验数据  82-85
  附录6：小波纹盘开沟器试验数据  85-88
  附录7：芯铧式开沟器试验数据  88-89
致谢  89-91
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