【摘 要】
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烟草是我国主要的经济作物之一,多为垄作的栽培模式,垄体质量直接影响作物生长,最终影响烟叶产量。目前烟草垄体制备机械大多为小型单一功能农业机械,机具多次下地,易造成土壤板结;且垄体制备装置多为起垄后挤压成型,所形成的垄体经过风吹雨淋与自然沉降后易出现垄体塌陷的情况,不利于烟苗生长,为后续作业带来不便。本文在查阅大量国内外有关垄体制备机械文献的基础上,结合烟草垄体农艺,设计了一种烟草起垄施肥机逐级压实
【基金项目】
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河南省烟草公司许昌市公司项目,2018411000240048,烟草精准均匀施肥起垄整形机的研制; 河南省科技攻关项目,222102110354,智能变型腔分层施肥起垄压实一体机关键技
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烟草是我国主要的经济作物之一,多为垄作的栽培模式,垄体质量直接影响作物生长,最终影响烟叶产量。目前烟草垄体制备机械大多为小型单一功能农业机械,机具多次下地,易造成土壤板结;且垄体制备装置多为起垄后挤压成型,所形成的垄体经过风吹雨淋与自然沉降后易出现垄体塌陷的情况,不利于烟苗生长,为后续作业带来不便。本文在查阅大量国内外有关垄体制备机械文献的基础上,结合烟草垄体农艺,设计了一种烟草起垄施肥机逐级压实装置,对其关键部件进行了设计与分析,并进行了仿真分析与性能试验。本文主要研究内容包括以下4个方面:（1）对土壤物理性质进行了研究,在适宜烟草根系生长的土壤条件下进行土壤压缩试验并测定土壤物理性质,测得试验用土壤容重为1.015g/cm3,含水率为17.58%,土壤坚实度为38-59k Pa。土壤压缩试验表明当土壤下陷量小于等于25mm时土壤坚实度均符合农艺要求,为后续机构设计及试验研究提供数据支持。（2）对烟草起垄施肥机进行整机结构设计并进行逐级压实装置的关键部件设计。整机包括起垄装置、排肥装置、分层施肥装置以及逐级压实装置。逐级压实装置包括:一级镇压板、二级镇压辊、三级镇压辊及顶置镇压辊,经理论计算确定各关键部件尺寸及安装位置。结合仿生学原理对地鳖虫体表凸包结构进行分析并用于镇压辊优化设计,对仿生镇压辊表面单元进行单因素试验,优选出仿生单元最优组合。（3）基于离散元法建立机具工作部件-土壤间作用模型,运用EDEM软件对烟草起垄施肥机逐级压实装置进行仿真分析,仿真结果表明,土壤颗粒在逐级压实装置作用下呈现波形运动,选取代表性颗粒观察其运动轨迹能看到土壤回弹效果。利用Design Expert设计三因素三水平正交试验研究镇压板压缩量、镇压辊压缩量和机具前进速度对作业阻力的影响,所得最优组合为:镇压板压缩量为18.8mm,镇压辊压缩量为6.2mm,机具前进速度为0.7m/s,此时作业阻力为7303.26N。（4）根据仿真试验结果,对优化后的关键参数进行性能试验,台架试验表明:在最优参数组合下,装置作业后垄体表面坚实度在55～85k Pa,内部坚实度满足作物生长需求,该装置结构合理,满足设计要求。在上述试验的基础上,进行田间试验,试验结果表明:作业后垄体尺寸满足农艺要求,各尺寸变异系数均小于3%,成垄均匀性较好,垄体抗塌陷能力强。
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