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基本信息
- 項(xiàng)目名稱：
- 高效立軸傳動(dòng)秸稈切碎深施肥播種起壟復(fù)式作業(yè)旋耕機(jī)
- 小類：
- 機(jī)械與控制
- 大類：
- 科技發(fā)明制作A類
- 簡(jiǎn)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(zhèn)壓裝置等組成。由中型拖拉機(jī)配套牽引。秸稈切碎、旋耕（條耕）、深施肥、播種、起壟、鎮(zhèn)壓5道工序聯(lián)合作業(yè)，其中播種、起壟可互換。該作品還配套了電磁激振器對(duì)播肥頭施以高頻振動(dòng)，實(shí)現(xiàn)了播肥頭的順利脫土以及肥料的不堵塞，在側(cè)邊立軸上安裝應(yīng)變片及應(yīng)變信號(hào)接受環(huán)，提高了作業(yè)的安全性，還對(duì)播種、施肥實(shí)施實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，保證了工作的可靠性。
- 詳細(xì)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(dòng)刀配合一字排列的定刀對(duì)秸稈實(shí)施切碎并后拋，這樣可達(dá)到對(duì)鋪地秸稈實(shí)施篳篦式切碎的效果。 2)作品采用正切刃、側(cè)切刃實(shí)現(xiàn)旋耕刀的高度滑草功能。 3）作品采用側(cè)邊立軸皮帶傳動(dòng)替代現(xiàn)有旋耕機(jī)的多級(jí)直齒輪傳動(dòng)，可提高傳動(dòng)效率并節(jié)約制造成本。 4）作品將播肥頭安裝梁設(shè)計(jì)成與機(jī)體鉸接，采用電磁激振器對(duì)播肥頭施以高頻振動(dòng)，這樣可以使在虛土中前進(jìn)的播種頭順利脫土，且肥料不會(huì)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(jìn)阻力。 5）在側(cè)邊立軸上安裝應(yīng)變片及應(yīng)變信號(hào)接受環(huán)，以在線檢測(cè)到旋耕阻力，超過一定的極限則可以報(bào)警，亦為堵塞報(bào)警，由液壓缸自動(dòng)執(zhí)行上提淺耕動(dòng)作。 6）將攝像頭安裝在排種器、排肥器下游處，結(jié)合圖像處理系統(tǒng)對(duì)排肥、排種實(shí)施在線監(jiān)控報(bào)警。 7）該作品由立軸傳動(dòng)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(fù)式作業(yè)平臺(tái)，播種鎮(zhèn)壓裝置和起壟鎮(zhèn)壓裝置分別通過掛接鉤等與復(fù)式作業(yè)平臺(tái)連接，播種鎮(zhèn)壓裝置與復(fù)式作業(yè)平臺(tái)掛接后形成秸稈切碎旋耕滅茬深施肥播種鎮(zhèn)壓裝置，起壟鎮(zhèn)壓裝置與復(fù)式作業(yè)平臺(tái)掛接后形成秸稈切碎旋耕滅茬深施肥起壟鎮(zhèn)壓裝置。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設(shè)計(jì)、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點(diǎn)、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)
- 作品將立軸傳動(dòng)用于旋耕復(fù)式作業(yè)機(jī)械，傳遞效率提高10%左右。還設(shè)計(jì)了“秸稈切碎+旋耕+深施肥”的旋耕復(fù)式作業(yè)機(jī)平臺(tái)。平臺(tái)掛上“播種+鎮(zhèn)壓”裝置形成秸稈切碎旋耕滅茬深施肥播種鎮(zhèn)壓裝置，掛上“起壟+鎮(zhèn)壓”裝置即可形成秸稈切碎旋耕滅茬深施肥起壟鎮(zhèn)壓裝置，既減少了農(nóng)機(jī)加工制造用材，又降低農(nóng)民購置成本。 創(chuàng)新點(diǎn)： 1）適應(yīng)高刈茬全方向鋪地長(zhǎng)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(jié)能為首要目標(biāo)的正切刃曲線、側(cè)切刃曲線、過渡刃曲線三要素組成的大耕深旋耕刀。 3）側(cè)邊立軸皮帶傳動(dòng)的動(dòng)力傳動(dòng)結(jié)構(gòu)，省去了傳統(tǒng)旋耕機(jī)上的中間側(cè)邊齒輪箱裝置和側(cè)邊傳動(dòng)軸。 4）高頻振動(dòng)脫土防堵管型空間支撐旋耕刀零距離式深施肥機(jī)構(gòu)。 5）應(yīng)變感應(yīng)式深旋耕防堵在線檢測(cè)控制系統(tǒng)。 6）圖像處理施肥、播種、防漏在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。 7）構(gòu)建了復(fù)工作業(yè)平臺(tái)可實(shí)現(xiàn)一機(jī)多用，創(chuàng)新了相錯(cuò)組合的條耕刀盤。 技術(shù)關(guān)鍵： 1）構(gòu)建了秸桿切碎旋耕深施肥復(fù)工作業(yè)平臺(tái)并設(shè)計(jì)適應(yīng)高割茬全方向鋪地長(zhǎng)茬的秸稈切碎裝置。 2）大耕深節(jié)能旋耕刀滑草、減阻設(shè)計(jì)與制造。 3）適應(yīng)大耕幅大功率的高效傳動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)與制造。 4）深施肥頭脫土、防堵性能設(shè)計(jì)。主要技術(shù)指標(biāo)： 1)配套動(dòng)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(zhǎng)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(xué)性、先進(jìn)性
- 本作品是結(jié)合國內(nèi)外復(fù)式作業(yè)旋耕機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)，從國情出發(fā)，研究大功率拖拉機(jī)配套復(fù)式作業(yè)旋耕機(jī)設(shè)計(jì)制造的關(guān)鍵技術(shù)，采取理論研究與實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證、技術(shù)研究與應(yīng)用相結(jié)合的方式集成創(chuàng)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(dòng)刀配合一字排列的定刀對(duì)秸稈實(shí)施切碎并后拋；采用正、側(cè)切刃實(shí)現(xiàn)旋耕刀的高度滑草功能，減阻節(jié)能；采用側(cè)邊立軸皮帶傳動(dòng)技術(shù)提高傳動(dòng)效率；將播肥頭安裝梁設(shè)計(jì)成與機(jī)體鉸接，采用電磁激振器對(duì)播肥頭施以高頻振動(dòng)避免播種頭堵塞；在側(cè)邊立軸上安裝應(yīng)變片及應(yīng)變信號(hào)接受環(huán)，以在線檢測(cè)旋耕阻力并進(jìn)行堵塞報(bào)警，由液壓缸自動(dòng)執(zhí)行上提淺耕動(dòng)作；將攝像頭安裝在排種器、排肥器下游處，對(duì)排肥、排種實(shí)施在線監(jiān)控報(bào)警。 本作品解決了旋耕纏草、多重復(fù)式作業(yè)的動(dòng)作協(xié)調(diào)、大耕深旋耕刀節(jié)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(zhǎng)問題；創(chuàng)新和發(fā)展我國局部耕作秸稈露地越冬工藝；多道工序一次性作業(yè)，節(jié)工省本；解決了化肥高效利用問題，具有較好的生態(tài)環(huán)境價(jià)值。
獲獎(jiǎng)情況及鑒定結(jié)果
- 1.2010年12月XX大學(xué)第六屆“動(dòng)感地帶?挑戰(zhàn)杯”大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競(jìng)賽機(jī)械控制類特等獎(jiǎng)； 2.2009年11月，通過農(nóng)業(yè)機(jī)構(gòu)推廣鑒定。
作品所處階段
- 中試階段
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 一次性轉(zhuǎn)讓或產(chǎn)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(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì),適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場(chǎng)分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè)
- 本產(chǎn)品采用側(cè)邊立軸傳動(dòng)方式以適應(yīng)大功率傳動(dòng)和提高傳動(dòng)效率；采用特殊空間曲線組合設(shè)計(jì)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(fù)式作業(yè)，解決了有關(guān)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(guān)問題；創(chuàng)新和發(fā)展了耕作秸稈露地越冬工藝問題；設(shè)計(jì)構(gòu)建一個(gè)“秸稈切碎+旋耕+深施肥”的旋耕復(fù)式作業(yè)機(jī)平臺(tái)，并可實(shí)現(xiàn)“播種+鎮(zhèn)壓”、起壟+鎮(zhèn)壓”等功能，部分研究達(dá)到了國內(nèi)領(lǐng)先水平。產(chǎn)品既節(jié)約資源和提高效率，還有效地改變了焚燒秸稈對(duì)環(huán)境的污染，應(yīng)用前景廣泛，對(duì)我國的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)具有重大的作用。產(chǎn)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(jī)質(zhì)500kg/年，節(jié)省化學(xué)肥料50kg/畝。產(chǎn)品將傳統(tǒng)旋耕機(jī)傳動(dòng)效率提高10%，節(jié)省30%的燃料消耗，有很好的節(jié)能效果。同時(shí)，可提升復(fù)式作業(yè)功能，減少了農(nóng)田1-2道工序的作業(yè)成本，每道工序20-30元/畝，如在全國推廣，按6億畝作業(yè)面積計(jì)，每年可節(jié)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(dāng)季還田。目前國際上具有代表性的生產(chǎn)大功率旋耕機(jī)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(dòng)力驅(qū)動(dòng)旋耕機(jī)，采用L型鍛鋼刀，最大作業(yè)深度達(dá)26cm，限深采用壓土輥。約翰迪爾的產(chǎn)品與庫恩的產(chǎn)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(jī)型均不適合長(zhǎng)茬、多茬、當(dāng)季茬的作業(yè)，并且也沒有與播種工序聯(lián)合作業(yè)的功能。國內(nèi)目前上市的旋耕機(jī)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(jī)懸掛式。目前最大的旋耕播種機(jī)為85馬力，幅寬為3m，耕深為14-16cm。這些機(jī)型均不適合于實(shí)施多茬長(zhǎng)茬當(dāng)季茬的作業(yè)，同時(shí)耕深不足（≦16cm）導(dǎo)致耕層中秸稈比太高影響作物生長(zhǎng)，作業(yè)效率偏低，播種深度離散性較大，深施肥也缺少有效的監(jiān)控措施，致使堵塞、漏播經(jīng)常發(fā)生。 另外，我國的旋耕機(jī)一般采用多級(jí)直齒輪傳動(dòng)（一般為4-5級(jí)）將動(dòng)力傳遞給旋耕刀軸，易導(dǎo)致旋耕機(jī)傳動(dòng)效率較低，多級(jí)直齒輪傳動(dòng)箱的總效率不高于0.87，加之有些生產(chǎn)廠商制造的箱體精度和齒輪精度達(dá)不到設(shè)計(jì)要求，總傳動(dòng)效率僅在0.8左右。目前旋耕機(jī)中間傳動(dòng)占1/3，側(cè)邊傳動(dòng)占2/3，側(cè)邊傳動(dòng)的又有3/4是萬向節(jié)傳動(dòng)（從中間軸到側(cè)邊的動(dòng)力傳遞），萬向節(jié)傳動(dòng)的效率只有0.8-0.85。這些動(dòng)力傳遞方式相比帶式傳動(dòng)，由于多級(jí)齒輪傳遞致使效率降低很多，且這種動(dòng)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(fù)式作業(yè)機(jī)分為兩種形式：A）秸稈切碎+旋耕+深施肥+播種+鎮(zhèn)壓一次性作業(yè)；B）秸稈切碎+旋耕+深施肥+起壟+鎮(zhèn)壓一次性作業(yè)。這樣，在不同作業(yè)要求下，農(nóng)民購置機(jī)具的成本也較大。 本產(chǎn)品采用立軸傳動(dòng)提高傳遞效率達(dá)10%左右，同時(shí)設(shè)計(jì)了“秸稈切碎+旋耕+深施肥”的旋耕復(fù)式作業(yè)機(jī)平臺(tái)，可實(shí)現(xiàn)“播種+鎮(zhèn)壓”、“起壟+鎮(zhèn)壓”等多用功能。在施肥播種方面，國內(nèi)尚未出現(xiàn)監(jiān)控系統(tǒng)等控制系統(tǒng)。國外專利技術(shù)尚未考慮適應(yīng)前茬當(dāng)季還田的秸稈切碎功能及與秸稈切碎工序復(fù)合作業(yè)的機(jī)械結(jié)構(gòu)。 本機(jī)型與國外先進(jìn)機(jī)型相比，增加秸稈當(dāng)季埋茬功能，或在一年多熟的情況下實(shí)現(xiàn)秸稈隔季還田。這比歐美國家多種一熟以上，其社會(huì)效益很高，這是歐美機(jī)型所不能比的。
