基于耦合仿生机理立式香蕉秸秆粉碎还田机研制农业机械化专业

基于耦合仿生机理立式香蕉秸秆粉碎 还田机研制 摘 要香蕉是世界四大水果之一，在国际鲜果市场上占有极其重要的地位。就我国而言，海南、云南、福建、两广等热带、亚热带地区种植香蕉的现象较为普遍，香蕉此农作物具有经济效应，促进了当地的经济建设和发展。香蕉果实收获后，留下大面积的香蕉树成为了农业废弃物。据研究表明，在香蕉茎秆、叶片中含有大量有利于香蕉生长有机物氮、磷、钾及微量元素，是一种天然的有机化肥源。如果在香蕉采摘完后借助农业机械将香蕉树干直接粉碎，一方面使得香蕉田的土壤结构得以改善，对土壤肥力和香蕉产量产生积极作用。而且可以减少种植成本，提高经济效率。目前国内香蕉种植业机械化程度较低，配套的农机具较少且处在研发优化阶段，因此，就目前而言，香蕉种植者通过把香蕉树切成小块，放在田间自行腐烂的方式处理它们。但这种处理对香蕉种植园的种植土壤环境会造成污染，而且还会引起病虫危害，给香蕉种植园带来安全隐患问题。处理香蕉秸秆废弃物的问题随着香蕉种植面积的增加也逐步暴漏出来，已严重阻碍了香蕉产业的发展。基于此，本文结合理论分析、虚拟样机技术和正交试验三种方法，对海南大学研制的立式香蕉秸秆粉碎还田机的进行优化改进，主要研究内容为：（1）运用统计学分析与实地调查的方法，研究香蕉的生物特性及力学特性。通过分析香蕉假茎的种植方式、结构与形状，为整机参数的设计提供参考；通过分析香蕉假茎抗剪切强度的力学特性，为粉碎装置的设计提供理论基础。（2）基于仿生学原理，模仿狼爪轮廓形态，优化设计香蕉秸秆粉碎刀片的刀刃曲线；从运动学仿生角度出发，在充分研究狼爪收缩运动规律的基础上，获取狼爪运动曲线方程，将其应用在秸秆粉碎刀刀尖点运动轨迹设计上。（3）田间试验。秸秆覆盖率、生产率、香蕉秸秆粉碎率等多项试验指标对试验方法进行相应地调整，利用数据处理软件 SPSS，结合正交试验方案，通过极差和方差分析方法，确定机具结构参数与运动参数的最优组合、分析各因素的交互影响。研究得到机具的重要参数的最优组合为拖拉机前进速度为 3m/s，粉碎刀辊转速为 1650 r/min，秸秆粉碎刀厚度为 12 mm 进行田间试验，通过对范围和方差进行处理分析，将机床结构及运动之间最佳组合的参数记录下来，分析了各种因素的相互作用。经过有关计算，粉碎辊达到 1650 r/min 的速度，该机拖拉机达到 3 m/s 的前进速度，秸秆破碎机厚度为 12 m 时，处于最佳组合。其试验...