寒地黑土区水稻秸秆还田机设计及最优耕作参数试验

来源：中国农机化学报杂志2024年第10期北京时间：

作者：葛宜元, 孙修涵, 刘恒佳, 马浏轩, 梁秋艳, 杨传华,

单位：（1. 佳木斯大学机械工程学院，黑龙江佳木斯，154007；2. 黑龙江省田间农业工程技术装备重点实验室，黑龙江佳木斯，154007）

摘要：针对寒地黑土区水稻秸秆还田机消耗功率大、秸秆腐解速度慢的问题，设计具有腐解剂精量喷施功能的秸秆还田机，并探究刀轴扭矩最小时的耕作参数组合。对还田机的自动升降平地装置、菌剂喷洒装置、秸秆量识别系统和还田弯刀进行设计：菌剂喷洒装置采用由PLC驱动的电磁阀控制喷施量；秸秆量识别系统可分别对粉碎堆积秸秆和留茬秸秆进行数量评估并将数据信息传递至菌剂喷洒装置；还田弯刀设计采用Workbench 2022 R1软件进行仿真分析，得到弯刀最佳参数结果：弯刀刃长240 mm、刃宽80 mm、弯折角115°；采用三因素三水平旋转正交试验，建立刀轴扭矩与试验因素的关系。采用Design-Expert软件进行方差分析处理，结果表明，因素对指标影响的顺序关系为：耕深>旋转速度>单位面积秸秆量>耕深的二次项>耕深与旋转速度的交互作用>旋转速度与单位面积秸秆量的交互作用，并得到交互作用的响应曲面图以及最优参数组合为耕深20 cm、旋转速度为240 r/min、单位面积秸秆量为3.5 kg/m2。进行验证性试验，得到扭矩平均值为24.32 N ⋅ m，与模型预测值的相对误差为0.7%，预测模型可靠，且秸秆翻埋率达96.8%。

关键词：寒地黑土区,秸秆还田机,静力学仿真,精量喷药,最优设计

基金资助：国家自然科学基金项目(51875252)；黑龙江省科学基金项目(LH2020E026)；中央引导地方科技发展专项项目(ZYYD2022JMS005)；黑龙江省省教育厅科技创新团队建设计划项目(2021—KYYWF—0639)；黑龙江省“双一流”新一轮建设学科协同创新成果建设项目（LJGXCG2022—128）