土壤连作障碍综合消减装备设计与试验

• 作者: 吕晓兰 唐玉新 柏宗春 陆岱鹏 陈凯 陶建平 马艳
• 来源期刊: 江苏农业科学
• 学科: 农学
• 关键词: 农业机械 设计 有限元仿真 双链条 深松施药 试验 西瓜
• 年，卷（期）: 2019,（20）
• 所属期刊栏目: 农业工程与信息技术
• 页码范围: 241-247
• 页数: 7页
• 分类号: S224.29
• 字数: 5877字
• 语种: 中文
• DOI: 10.15889/j.issn.1002-1302.2019.20.056

摘要

针对目前设施蔬菜土壤连作障碍逐年加剧,设施蔬菜根结线虫病危害越来越严重,直接威胁经济作物的生产和农民的增收等问题,研制了一种土壤连作障碍综合消减装备,通过土壤深松装置理论计算得出,深松装置的生产率为36.00 m3/h、链刀绝对运动速度为2.03 m/s、刀片切削厚度为6.800 mm、链刀高度为10.000 cm、链刀宽度为84.000 mm、链刀总切削阻力为748.000 N、总切削功耗为152.000 kW·s/m3,通过经验设计与理论设计相结合确定土壤深松装置关键部件的设计,并运用SolidWorks软件建立整机三维参数化数字模型,并完成样机试制工作.为深入分析刀片与土壤互相作用的过程,建立了刀片-土壤的有限元模型,利用ANSYS软件中的显示动力模块LS-DYNA对链刀土壤切削过程进行仿真分析,得出链刀在土壤切削过程中等效应力的极值为2.15 MPa,切入土壤之后刀片上的等效应力逐步下降,稳定之后在0.5 MPa左右变化,当刀片运动0.028 s切入土壤中时,土壤的等效应力达到极值,为113 Pa,之后等效应力迅速减小,并稳定在20 Pa以下.样机的田间试验结果表明,该机深松深度为390.0 ～410.0mm,平均沟深为395.0 mm,开沟深度稳定性系数为98.3％,平均开沟宽度为495.0 mm,开沟宽度一致性为98.5％;土壤团粒直径多在2～5 mm之间,全土层与地表100 mm土层团粒直径范围为3～35 mm,全土层与地表100 mm土层土壤团粒平均直径分别为5.85 mm与5.94 mm,碎土率分别为98.3％与97.2％,基本满足农艺要求.通过作业前后土壤紧实度的对比可以发现,深松后,土壤明显疏松,硬度下降,通透性提高.采用棉隆熏蒸+深耕深松的方式,移栽后40天的发病率仅为53.5％,相对于参照区域,降低了23.6％,相对于棉隆熏蒸+正常翻耕区域,降低了25.7％,相对于深耕深松区域,降低了7.8％,说明使用本设计的土壤连作障碍消减装置,可以降低土壤容重及硬度,并通过棉隆和土壤的深层搅拌,降低土壤连作障碍的发生率.同时可为果园、桑园、茶园等土壤连作障碍消减作业提供参考.