范凱++楊亞洲

摘 要：為了深入探討水田旋耕筑埂機(jī)筑埂過程中土的運(yùn)動(dòng)情況，通過離散元軟件Edem的顆粒仿真效果，測集土鏟參數(shù)：集土量、偏角角度、傾角角度，建立顆粒模型加以仿真，導(dǎo)出其工作過程圖像，以期為水田旋耕筑埂機(jī)的運(yùn)動(dòng)情況提供借鑒。選取集土鏟種類為犁鏵式、螺旋式及雙圓盤式3種做參數(shù)測量試驗(yàn)。

關(guān)鍵詞：筑埂機(jī)；集土鏟；偏角；傾角

中圖分類號(hào)：S22 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.11974/nyyjs.20171132023

引言

在水稻種植生產(chǎn)過程中，耕整地是水稻生產(chǎn)的重要環(huán)節(jié)，該環(huán)節(jié)勞動(dòng)強(qiáng)度大，對(duì)生產(chǎn)技術(shù)要求也很高，同時(shí)該環(huán)節(jié)的作業(yè)情況與水稻的產(chǎn)量高低和帶來的綜合效益息息相關(guān)。長期以來水田筑埂都依靠人力完成，人工筑埂既繁重又費(fèi)工，即使借助一些專用工具，勞動(dòng)強(qiáng)度依然很大，工作效率很低，成本卻很高；同時(shí)，所筑田埂的一致性和均勻性還差。人工筑埂已不適合我國大面積平原地區(qū)種植水稻的耕作模式，更不利于推進(jìn)水田生產(chǎn)機(jī)械化的發(fā)展。因此，修筑水田埂最好的辦法就是采用機(jī)械化筑埂，水田旋耕筑埂聯(lián)合作業(yè)機(jī)作為一種新型的水田耕整地機(jī)械，主要是采用機(jī)械化在對(duì)土地進(jìn)行耕翻修整之后，再通過集土器使田埂初步成型，最后通過筑埂輥對(duì)田埂進(jìn)行修整、壓實(shí)，并保證修筑的田埂結(jié)實(shí)，有效的防止風(fēng)和水的侵蝕，為播種插秧創(chuàng)造良好的條件。在對(duì)土地進(jìn)行旋耕的同時(shí)完成了筑埂，一次進(jìn)地兩項(xiàng)作業(yè)，從而實(shí)現(xiàn)節(jié)本增效的目的。為了在整地的同時(shí)能順利地筑出一條土埂，必須在要形成土埂的地方聚集足夠多的土源。因此，集土部件的設(shè)計(jì)顯得尤為重要，本設(shè)計(jì)以現(xiàn)有水田旋耕筑埂聯(lián)合作業(yè)機(jī)為研究對(duì)象，以筑埂部件的尺寸為依據(jù)，擬分別設(shè)計(jì)犁鏵式、螺旋式及雙圓盤式3種集土部件。通過試驗(yàn)研究選擇一款最高效節(jié)能的集土器，為下一步筑埂創(chuàng)造有利的條件。

1 集土量

1.1 試驗(yàn)設(shè)備

電子臺(tái)秤、托盤。如圖1。

1.2 試驗(yàn)方法

在同一塊試驗(yàn)田里，選取經(jīng)過旋耕刀切削后拋，由集土鏟收集的等距（50CM、100CM）土壤，把托盤放在電子臺(tái)秤上，先清零；然后把土壤倒入托盤內(nèi)，稱出的質(zhì)量即為該集土鏟集土量。

1.3 試驗(yàn)分析

本試驗(yàn)中集土量的收集及測量采用土壤的質(zhì)量指標(biāo)，因?yàn)橥寥朗芘蛎浟?，顆粒間隙等因素影響，體積相對(duì)不好控制，所以在同一塊試驗(yàn)田里，采取一次性作業(yè)，把土壤含水率控制在同一標(biāo)準(zhǔn)，即可通過測量土壤的質(zhì)量作為本試驗(yàn)中集土鏟的集土量。

2 集土鏟裝配偏角的測量

2.1 試驗(yàn)設(shè)備

量角器、三角板、硬紙板。如圖2。

2.2 試驗(yàn)方法

用硬紙板將裝配好的集土鏟向機(jī)架方向延長，直到與機(jī)架處于同一水平面。然后在該水平面內(nèi)，以機(jī)架與集土鏟的夾角即為裝配偏角，用量角器測得角度即可。

2.3 試驗(yàn)結(jié)果

如表1。

結(jié)論：可以看出對(duì)于同一種集土鏟而言，集土鏟與機(jī)架的裝配偏角并不是越大越好。隨著裝配偏角不同，集土量有一個(gè)峰值，不難看出45 ?裝配偏角是最理想的角度。

3 集土鏟裝配傾角的測量

傾角是表示集土鏟在裝配時(shí)與機(jī)架在垂直平面內(nèi)的夾角，由查閱大量學(xué)術(shù)資料以及結(jié)合實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，集土鏟裝配傾角與集土量存在很大的關(guān)系。

3.1 試驗(yàn)設(shè)備

量角器、三角板、延長桿。

3.2 試驗(yàn)方法

測量裝配傾角與偏角的測量方法相似，用延長桿將裝配好的集土鏟向機(jī)架方向延長，直到與機(jī)架處于同一豎直面。然后在該豎直面內(nèi)，稱機(jī)架與集土鏟的夾角即為裝配傾角，用量角器測得角度即可。

3.3 試驗(yàn)結(jié)果分析

4 結(jié)論

由上表實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，筑埂集土鏟裝配傾角并不是越大越好，當(dāng)傾角過大時(shí)，集土量也隨之變少。當(dāng)裝配傾角為20 ?時(shí)，集土量最多，即該角度為最佳裝配傾角。

5 總結(jié)

不同形狀的集土鏟即使裝配傾角、偏角都一致，集土量也有所不同。

對(duì)于同一種集土鏟而言，裝配傾角、偏角并不是角度越大集土量越多，而是有一個(gè)峰值角度。大于或小于峰值角度，集土量都會(huì)減少。

經(jīng)過該實(shí)驗(yàn)可知，水田筑埂機(jī)集土部件采用犁鏵式集土鏟效果最佳，其中裝配偏角為45?，裝配傾角為20?時(shí)集土效果最優(yōu)。

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作者簡介：范凱（1993-），吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)在讀碩士研究生，研究方向?yàn)楝F(xiàn)代農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)，主要研究水田旋耕筑埂聯(lián)合作業(yè)機(jī)。endprint