【类型】学位论文
【题名】韭黄培土机关键技术研究及应用
【作者】 张强
【关键词】 田间试验 扶苗装置 韭黄培土机 培土装置 离散元
【学位授予单位】西华大学
【摘要】韭黄种植过程中通过培土作业能够提高产量,目前没有韭黄机械化培土相关技术成果,韭黄培土全靠人工完成,效率低,种植成本高。韭黄种植垄距较小,生产过程中需要多次培土,最终培土高度达到30cm以上,作业时要求边扶苗边培土。常见的田园管理机机体较宽,行间作业困难,缺少专用扶苗装置,导致作业过程中韭菜茎叶倒伏、损伤,培土土壤流向不合理,横向运动距离偏小,造成大量土壤回流,少量到达韭菜根部,培土效果较差。针对韭黄机械化培土中扶苗和土壤流向不合理等问题,本论文提出了一种韭黄扶苗技术,建立了扶苗运动力学模型,设计了扶苗装置,研究了反转培土技术,进行了培土装置培土过程离散元仿真,分析了培土装置作业参数对土壤运动速度、受力和培土厚度的影响,开展了韭黄培土作业参数匹配试验,本论文的相关研究成果有利于解决茎叶类作物培土难题。本论文主要研究工作如下。（1）韭黄培土机关键技术研究。根据韭黄的种植模式结合中耕培土机的作业特性提出了一种韭黄扶苗技术,并对韭黄扶苗过程进行了力学分析,建立扶苗装置的结构参数与前进速度的数学模型,结果表明机具在不同速度作业的情况下,扶苗装置的倾斜角度θ取值范围为22.5°-47°,才能将韭菜顺利扶起,不发生倒伏;然后对培土装置进行了运动学和动力学分析,建立了理论情况下培土装置的结构参数与土壤运动运动的数学模型,结果表明刀具入土切削土壤后,土壤被抛出的初始条件为刀具正切刃与侧切刃法向的夹角δ≥土壤与刀具表面间的摩擦角φ,机具作业过程中,土壤颗粒抛出时的绝对运动速度随刀具正切刃与侧切刃的夹角β增大而增大。（2）培土影响因素和规律研究。分析培土作业质量的影响因素,采用离散元法对培土过程进行仿真分析,研究培土刀折弯角（δ+π/2）和转速改变后对培土的作用规律,结果表明土壤颗粒沿各轴向运动速度和受力随刀具折弯角变大而变小,刀具折弯角为120°时,培土厚度和垄上颗粒数量最大;土壤颗粒沿各轴向运动速度随刀具转速的增加而增加,刀具转速低于340r/min时,土壤颗粒沿各轴向的运动速度增加幅度较小,培土厚度和垄上颗粒数量较小,刀具转速高于340r/min时,土壤沿各轴向运动速度增幅较大,培土厚度和垄上颗粒数量发生剧增,刀具转速高于360r/min时,土壤颗粒沿各轴向运动速度变化较小,沿Y轴、X轴方向的运动速度基本不变。（3）韭黄培土机作业参数匹配研究。结合离散元仿真结果,按照相关国家试验标准中关于中耕培土机械试验方法,对韭黄培土机进行田间作业性能试验,以培土宽度、培土厚度、韭菜真叶土壤覆盖量、韭菜倒伏率和损伤率作为试验指标对韭黄培土机进行了培土效果和扶苗装置正交试验,试验结果表明:机具前进速度取0.3m/s,扶苗装置展开宽度取628mm,刀具转速取370r/min,内挡土板展开角取90°,外挡土板展开角为61°、刀具类型选择Ⅱ型（普通培土刀）时,培土宽度为360.08mm,培土厚度为90mm,韭菜真叶土壤覆盖量为71.32g,韭菜倒伏率为2.32%、韭菜伤苗率为2.28%,韭黄培土机符合韭黄种植的农艺要求。
【学位年度】2022
【分类号】S222
【导师姓名】廖敏，杜彬
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