牛萌萌 方會(huì)敏 CHANDIO F A 史 嵩 薛艷芳 劉 虎

(1.山東省農(nóng)業(yè)機(jī)械科學(xué)研究院， 濟(jì)南 250100； 2.信德農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)業(yè)工程學(xué)院， 坦杜阿拉亞 70060；3.山東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院玉米研究所， 濟(jì)南 250100)

0 引言

小麥?zhǔn)斋@后直接免耕播種玉米利于培肥地力、蓄水保墑、改善環(huán)境等[1]，但大量存在的麥秸稈給玉米播種作業(yè)帶來了困難。播種機(jī)在麥茬地作業(yè)時(shí)極易堵塞，從而直接導(dǎo)致播種不均勻、晾籽等問題，進(jìn)而影響出苗和產(chǎn)量[2]。小麥秸稈堵塞已成為阻礙玉米免耕播種質(zhì)量提高的關(guān)鍵制約因素之一。

小麥秸稈是各向異性、非均質(zhì)和非線性的柔性體。秸稈個(gè)體在外部作用力下會(huì)發(fā)生彎曲，但小麥秸稈具有良好的彈性恢復(fù)能力，當(dāng)秸稈懸臂彎曲時(shí)，將有平均70%的變形可恢復(fù)[3]。而對(duì)于秸稈群體而言，在壓縮時(shí)小麥秸稈群體的成型性較玉米秸稈和棉花秸稈差[4]；要達(dá)到相同的壓縮密度，小麥秸稈發(fā)生的應(yīng)變比水稻秸稈和玉米秸稈大[5]。所以，麥秸稈在受外力作用后發(fā)生變形、且易回彈，麥秸稈在被機(jī)構(gòu)水平撥離苗帶后就會(huì)發(fā)生一定程度的回填。

目前免耕防堵形式一般分為切茬防堵和撥拋防堵。切茬防堵技術(shù)主要利用圓盤開溝器實(shí)現(xiàn)滾動(dòng)切茬，在國(guó)外免耕播種機(jī)上使用較多[6-11]。撥拋防堵技術(shù)是在開溝器前部或側(cè)部增設(shè)防堵機(jī)構(gòu)等實(shí)現(xiàn)秸稈的移位[12-14]。采取撥拋方式的秸稈處理方法，能在一定程度上緩解玉米免耕播種機(jī)堵塞問題。王韋韋等[13]設(shè)計(jì)的主動(dòng)式秸稈移位裝置，張喜瑞等[15]設(shè)計(jì)的水平撥草輪，王慶杰等[16]設(shè)計(jì)的伸縮撥桿，高娜娜等[17]設(shè)計(jì)的驅(qū)動(dòng)分禾桿與被動(dòng)分禾?hào)虐褰M合裝置，都是將苗帶內(nèi)秸稈平行撥/擠至機(jī)具一側(cè)或兩側(cè)。而苗帶內(nèi)秸稈向苗帶外的平行運(yùn)動(dòng)會(huì)加劇原有苗帶外秸稈的密集程度，出現(xiàn)秸稈回填阻礙播種的情況。姚宗路等[18]借助Carr指數(shù)法得出，麥秸的壓縮率大，屬于難流動(dòng)物料。基于此，可通過設(shè)計(jì)某種機(jī)構(gòu)使其引導(dǎo)部分秸稈攀升至其他秸稈之上，形成層疊式堆積，從而緩解秸稈單純水平流動(dòng)時(shí)對(duì)原位置秸稈的擠壓，減少秸稈回填。

本文提出秸稈分撥引導(dǎo)的防堵思路，在撥拋式防堵裝置的基礎(chǔ)上，通過引導(dǎo)秸稈攀升、實(shí)現(xiàn)上升層疊的方式，充分利用苗帶兩側(cè)的垂直空間，緩解秸稈平行撥離苗帶時(shí)造成的秸稈局部集中，從而實(shí)現(xiàn)有效防堵。設(shè)計(jì)阿基米德螺線型防堵機(jī)構(gòu)，并將其安裝在玉米免耕播種機(jī)上，通過秸稈的運(yùn)動(dòng)行為驗(yàn)證本文思路，并以機(jī)具通過性、晾籽率和秸稈清除率為指標(biāo)，進(jìn)行田間作業(yè)性能試驗(yàn)。

1 工作原理與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

1.1 結(jié)構(gòu)

阿基米德螺線型液力主動(dòng)防纏開溝施肥裝置主要由動(dòng)力輸出部件、防纏撥草部件和開溝施肥部件3部分組成，如圖1所示。動(dòng)力輸出部件為液壓馬達(dá)，防纏撥草部件的撥草輪呈螺旋圓錐狀，開溝施肥部件則是刀刃型開溝鏟。

圖1 玉米免耕播種機(jī)Fig.1 No-till maize planter1.三點(diǎn)懸掛部件 2.機(jī)架 3.液力主動(dòng)防纏開溝施肥部件 4.四桿浮動(dòng)部件 5.開溝播種部件 6.播種器 7.驅(qū)動(dòng)輪 8.種箱9.肥箱 10.液壓馬達(dá) 11.聯(lián)軸器 12.立式軸承座 13.撥草輪 14.臥式軸承座 15.開溝鏟 16.施肥管 17.鏟柄 18.安裝板

圖2 阿基米德螺線型撥草輪Fig.2 Archimedes spiral clearing wheel1.安裝軸 2.撥草曲面體

每組阿基米德螺線型液力主動(dòng)防纏開溝施肥裝置通過其上的安裝板用U型螺栓固定在機(jī)架上，液壓馬達(dá)的動(dòng)力由牽引拖拉機(jī)提供。裝置中撥草輪的上下兩端分別通過上端的立式軸承座和下端的臥式軸承座安裝在鏟柄和開溝鏟上，通過聯(lián)軸器將撥草輪上端與液壓馬達(dá)下端輸出軸相連。螺旋圓錐狀撥草輪包含4個(gè)撥草曲面體，每個(gè)曲面體的豎直投影外輪廓線為阿基米德螺線(圖2)，4個(gè)撥草曲面體均布地焊接在安裝軸上。撥草曲面體下端的旋轉(zhuǎn)空間能將臥式軸承座完全包裹，有效避免撥草輪下端的纏草壅土問題。

阿基米德螺線型液力主動(dòng)防纏開溝施肥裝置集成安裝在玉米免耕播種機(jī)上，整機(jī)技術(shù)參數(shù)見表1。

表1 玉米免耕播種機(jī)主要技術(shù)參數(shù)Tab.1 Main parameters of no-till maize planter

1.2 工作原理

引導(dǎo)秸稈攀升實(shí)現(xiàn)上升層疊的分撥引導(dǎo)防堵作業(yè)思路是指：待播區(qū)地表上的秸稈在防堵機(jī)構(gòu)旋轉(zhuǎn)擾動(dòng)下，沿著逆時(shí)針方向向苗帶一側(cè)運(yùn)動(dòng)；運(yùn)動(dòng)過程中秸稈在撥爪阿基米德螺線的引導(dǎo)作用和周圍秸稈的擠壓作用下，實(shí)現(xiàn)沿?fù)茏ι仙⑿D(zhuǎn)的復(fù)合運(yùn)動(dòng)；之后沿?fù)懿葺喰D(zhuǎn)方向被拋出。實(shí)現(xiàn)充分利用苗帶兩側(cè)的垂直空間，緩解秸稈平行撥離苗帶時(shí)造成的秸稈局部集中。通過撥爪分撥與阿基米德螺線引導(dǎo)的雙重作用，實(shí)現(xiàn)秸稈遠(yuǎn)離苗帶并減少回填。

1.3 撥草輪設(shè)計(jì)

撥草輪作業(yè)運(yùn)動(dòng)示意圖如圖3所示。設(shè)計(jì)時(shí)選擇撥草輪的最大旋轉(zhuǎn)半徑ro(最低作用點(diǎn)的旋轉(zhuǎn)半徑)為60 mm，此時(shí)撥草輪下端外輪廓恰與開溝鏟座邊緣對(duì)齊，以消除其入土?xí)r對(duì)土壤造成的過多擾動(dòng)。進(jìn)一步考慮加工工藝和難度，選定最小旋轉(zhuǎn)半徑rs(最高作用點(diǎn)的旋轉(zhuǎn)半徑)為20 mm，安裝軸半徑rz為10 mm。

圖3 撥草輪作業(yè)運(yùn)動(dòng)示意圖Fig.3 Schematics of motion of cleaning wheel

撥草輪的最佳旋轉(zhuǎn)速度應(yīng)滿足撥草輪旋轉(zhuǎn)作用空間與前進(jìn)作業(yè)速度下產(chǎn)生的待作用空間實(shí)現(xiàn)等量交換。參照螺旋輸送生產(chǎn)率計(jì)算公式[19]，撥草輪在單位時(shí)間內(nèi)的撥草作業(yè)空間應(yīng)滿足：抵消免耕播種機(jī)以某前進(jìn)速度在單位時(shí)間內(nèi)沿前進(jìn)方向產(chǎn)生的播種苗帶上的待撥草體積，即

2nt0zraro=aλvst0B

(1)

其中

ra=ro-rz

(2)

式中ra——撥草輪最大有效作用半徑，mm

n——撥草輪轉(zhuǎn)速，r/min

z——撥草輪上撥草曲面體數(shù)量，取4

a——單位轉(zhuǎn)換系數(shù)

λ——作業(yè)空間重疊系數(shù)，撥草輪實(shí)際工作時(shí)需滿足λ≥1

vs——作業(yè)前進(jìn)速度，km/h

t0——單位工作時(shí)間，s

B——播種苗帶寬度，mm

式(1)中苗帶寬度B等于撥草輪直徑2ro，即式(1)化簡(jiǎn)后為：nz(ro-rz)=aλvs，取vs=7 km/h，則撥草輪需要的工作轉(zhuǎn)速n≥584 r/min。

2 秸稈運(yùn)動(dòng)定性分析

2.1 秸稈物理及力學(xué)性質(zhì)

在Instron5943型電子萬能試驗(yàn)機(jī)上對(duì)秸稈進(jìn)行剪切和彎曲性能試驗(yàn)；同時(shí)使用游標(biāo)卡尺和直尺，對(duì)小麥秸稈的厚度、直徑等參數(shù)進(jìn)行測(cè)量，秸稈的物理及力學(xué)性質(zhì)參數(shù)見表2。

表2 小麥秸稈主要物理和力學(xué)性質(zhì)參數(shù)Tab.2 Main physical and mechanical parameters of wheat straw

秸稈受力發(fā)生變形，形變達(dá)到一定程度后不可恢復(fù)。秸稈受力發(fā)生彎曲，秸稈的變形隨著施加作用力的增加而增加。懸臂彎曲時(shí)，秸稈發(fā)生不可恢復(fù)永久變形時(shí)的作用力為0.84 N，此時(shí)秸稈變形撓度為39 mm；簡(jiǎn)支彎曲時(shí)，秸稈發(fā)生永久不可恢復(fù)變形時(shí)的作用力為25.94 N，此時(shí)秸稈變形撓度為12 mm。

無論秸稈以懸臂或者簡(jiǎn)支方式受力，若施加力未達(dá)到一定值時(shí)，秸稈的變形都可以恢復(fù)，秸稈的這種彈性恢復(fù)能力導(dǎo)致防堵機(jī)構(gòu)將秸稈水平撥離苗帶后秸稈群體的短時(shí)間急劇壓縮極易回填苗帶阻礙播種。基于秸稈的此力學(xué)性質(zhì)，設(shè)計(jì)阿基米德螺線型撥草輪，利用曲線引導(dǎo)秸稈克服壓縮移出苗帶，實(shí)現(xiàn)秸稈群體的層疊式堆積，緩解水平壓縮，減少秸稈回填。

2.2 秸稈動(dòng)力學(xué)分析

如圖4(圖中v為秸稈的合速度，m/s)所示，螺旋撥草輪工作時(shí)，位于撥草輪前方的目標(biāo)秸稈個(gè)體在初始階段受到來自周圍秸稈的擠壓力、撥草輪摩擦力等作用，在各作用力作用下沿著撥草輪的螺旋外輪廓線向上滑移并隨撥草輪旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；在此過程中，目標(biāo)秸稈運(yùn)動(dòng)速度逐漸增加。目標(biāo)秸稈在撥草輪作用下運(yùn)動(dòng)至撥草輪側(cè)方后，周圍秸稈對(duì)目標(biāo)秸稈的作用力變小，目標(biāo)秸稈在漸大的離心力和漸小的秸稈擠壓力等作用下，沿斜上方被向外拋出。每個(gè)秸稈個(gè)體皆以類似運(yùn)動(dòng)方式運(yùn)動(dòng)，秸稈群體的運(yùn)動(dòng)形式呈流動(dòng)狀。在阿基米德螺線型撥草輪作用下，秸稈群體不斷地向苗帶側(cè)呈分層式集堆，有效清除了播種時(shí)苗帶內(nèi)的秸稈。

圖4 秸稈受力與運(yùn)動(dòng)分析Fig.4 Force analysis and motion analysis of straw

如圖4a所示，目標(biāo)秸稈受到來自周圍秸稈的作用力，其沿?fù)懿萸媲芯€和法線方向的合力分別為

(3)

式中Fsn——周圍秸稈對(duì)目標(biāo)秸稈沿?fù)懿萸媲芯€方向的合力，N

Fst——周圍秸稈對(duì)目標(biāo)秸稈沿?fù)懿萸娣ň€方向的合力，N

Fs3——側(cè)方秸稈對(duì)目標(biāo)秸稈水平的推力，N

Fs2——上方秸稈對(duì)目標(biāo)秸稈向下的壓力，N

αn——撥草曲面的螺旋升角，(°)

而目標(biāo)秸稈受到來自撥草輪曲面的沿曲面切線和法線方向的力分別為

(4)

(5)

式中Fm3——撥草輪曲面對(duì)目標(biāo)秸稈沿?fù)懿萸媲芯€方向的摩擦力，N

Fm1——撥草輪曲面對(duì)目標(biāo)秸稈沿?fù)懿萸娣ň€方向的作用力，N

μ——秸稈與撥草輪之間的摩擦因數(shù)

K——目標(biāo)秸稈受到的科氏力，N

s——目標(biāo)秸稈質(zhì)點(diǎn)動(dòng)坐標(biāo)值，m

t——時(shí)間，s

m——目標(biāo)秸稈的質(zhì)量，g

ω——撥草輪的旋轉(zhuǎn)角速度，rad/s

在撥草輪曲面和周圍秸稈共同作用下，目標(biāo)秸稈沿螺旋撥草曲面向上滑移，結(jié)合式(3)和式(4)可得目標(biāo)秸稈沿?fù)懿萸媲芯€方向運(yùn)動(dòng)的微分方程為

(6)

在目標(biāo)秸稈與撥草輪曲面接觸初期，前方秸稈對(duì)目標(biāo)秸稈向后的推力Fs1和撥草輪對(duì)目標(biāo)秸稈沿前進(jìn)方向的推力Fm2基本為一對(duì)平衡力。但當(dāng)目標(biāo)秸稈在撥草輪作用下運(yùn)動(dòng)至撥草輪側(cè)方以后，周圍秸稈對(duì)目標(biāo)秸稈的作用力變小，目標(biāo)秸稈在離心力Fa的作用下，沿斜上方被向外拋出，離心力為

Fa=mrnω2

(7)

式中rn——不同高度作用點(diǎn)的旋轉(zhuǎn)半徑，mm

撥草曲面體的豎直投影外輪廓線為阿基米德螺線，其極坐標(biāo)方程為

(8)

式中θn——螺旋線上不同高度作用點(diǎn)相對(duì)于最低作用點(diǎn)的旋轉(zhuǎn)角，rad

如圖4b所示，阿基米德螺線型撥草輪螺旋線上各點(diǎn)的水平圓周速度為

vr=ωrn

(9)

撥草輪螺旋線上不同高度作用點(diǎn)，所對(duì)應(yīng)的半徑相同的圓柱面上的螺旋輪廓線切線方向與水平面之間的夾角αn為

(10)

式中l(wèi)——螺旋線旋轉(zhuǎn)180°的垂直旋升距離，mm

目標(biāo)秸稈相對(duì)于作用點(diǎn)沿螺旋輪廓線切線方向的相對(duì)速度vk沿對(duì)應(yīng)半徑的圓柱螺旋線切線方向的分速度vk1為

(11)

式中k——滑移系數(shù)，k<1

依據(jù)合速度與分速度的正交分解關(guān)系，可得

(12)

vk2=vk1tanβ

(13)

式中vk2——vk指向旋轉(zhuǎn)中心方向的分速度，m/s

β——分速度vk1與速度vk之間的夾角，(°)

圖4b中，螺旋撥草輪工作時(shí)，在秸稈沿著螺旋外輪廓向上滑移的過程中，秸稈相對(duì)于撥草輪的運(yùn)動(dòng)會(huì)產(chǎn)生一個(gè)向后的分速度，即vk2，此分速度可以緩解由于機(jī)具的作業(yè)前進(jìn)速度vs而引起的向前推擁秸稈現(xiàn)象。

3 秸稈運(yùn)動(dòng)定量分析

運(yùn)用離散元分析軟件EDEM 2.7建立秸稈-土壤-防堵機(jī)構(gòu)相互作用的仿真模型，如圖5所示。仿真共生成60 000個(gè)土壤顆粒和2 400個(gè)秸稈顆粒(36、76、116 mm秸稈顆粒各800個(gè))。選用的土壤顆粒半徑為5 mm，秸稈顆粒半徑為3 mm、球心間隔為5 mm；仿真過程中使用的防堵機(jī)構(gòu)及土壤、秸稈顆粒的材料參數(shù)和相互接觸參數(shù)參照文獻(xiàn)[20-21]。仿真初期，以H-M bongding模型生成土壤顆粒，然后在其表面以自然堆積狀態(tài)生成秸稈顆粒。

圖5 秸稈-土壤-防堵機(jī)構(gòu)相互作用模型Fig.5 Simulation model of straw-soil-anti-blocking mechanism interaction

3.1 單個(gè)秸稈的運(yùn)動(dòng)

選擇一秸稈作為秸稈示蹤器，追蹤其在不同時(shí)刻的運(yùn)動(dòng)，見圖6。仿真開始時(shí)，該秸稈靜止位于防堵機(jī)構(gòu)前方地表；后在防堵機(jī)構(gòu)和周圍秸稈群體的綜合作用下，以一定的速度沿著機(jī)構(gòu)旋轉(zhuǎn)方向攀升；之后，秸稈在漸大的離心力和漸小的秸稈支撐力作用下被拋出。此秸稈示蹤器的運(yùn)動(dòng)驗(yàn)證了本文的引導(dǎo)秸稈攀升的防堵思路。

圖6 秸稈在不同時(shí)刻的運(yùn)動(dòng)位置Fig.6 Location of straw particle at different time

3.2 秸稈群體的運(yùn)動(dòng)

利用建立的秸稈全覆蓋模型，對(duì)阿基米德螺線式防堵機(jī)構(gòu)工作范圍內(nèi)所有秸稈顆粒的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行追蹤。仿真開始前隨機(jī)生成的秸稈顆粒位置為秸稈初始位置；仿真結(jié)束后記錄每個(gè)秸稈顆粒的最終位置，即為該秸稈終了位置。仿真開始前，所有秸稈在垂直方向主要分布在130～180 mm范圍內(nèi)，其中36、76、116 mm秸稈在此范圍的比例分別為95.5%、95.1%和88.4%。仿真結(jié)束后，36、76、116 mm的秸稈在此范圍的比例分別降為56.6%、47.4%和39.1%。而31.2%的36 mm、46.8%的76 mm和55.9%的116 mm秸稈最終位置在180 mm以上范圍內(nèi)。

對(duì)180 mm以上范圍的秸稈，以垂直坐標(biāo)增量為10 mm進(jìn)行秸稈垂直位置的進(jìn)一步細(xì)分，見圖7。 3種長(zhǎng)度的秸稈在垂直方向上的分布相對(duì)比較均勻，且越長(zhǎng)的秸稈上升比例越大。圖中秸稈群體在垂直方向的分布證實(shí)了防堵機(jī)構(gòu)作用后的秸稈充分利用了苗帶側(cè)的垂直空間，緩解了秸稈的局部集中，驗(yàn)證了本文的實(shí)現(xiàn)秸稈上升層疊的防堵思路。

圖7 秸稈的垂直分布Fig.7 Vertical distribution of straw

4 田間試驗(yàn)

4.1 試驗(yàn)條件

試驗(yàn)于2018年7月7日在山東省農(nóng)業(yè)機(jī)械科學(xué)研究院章丘試驗(yàn)田進(jìn)行，該試驗(yàn)田常年作業(yè)模式為小麥玉米一年兩熟。試驗(yàn)時(shí)秸稈覆蓋量1.43 kg/m2，秸稈含水率為19.4%。土壤密度為1.72 g/cm3，0～5 cm、5～10 cm土層內(nèi)土壤平均含水率分別為11.5%和12.5%，土壤緊實(shí)度為1.23 MPa。

4.2 試驗(yàn)方法

防堵作業(yè)性能中的機(jī)具通過性和晾籽率指標(biāo)及測(cè)試方法參照文獻(xiàn)[22]；另外加入了秸稈清除率指標(biāo)[22]，考查阿基米德螺線型防堵機(jī)構(gòu)對(duì)秸稈的撥撒清除能力。

4.3 試驗(yàn)結(jié)果

阿基米德螺線型防堵機(jī)構(gòu)安裝在免耕播種機(jī)機(jī)架上的田間作業(yè)效果見圖8。

圖8 裝有防堵機(jī)構(gòu)的玉米免耕播種機(jī)作業(yè)效果Fig.8 Sowing effect of no-till maize planter equipped with Archimedes spiral anti-blocking mechanism

4.3.1機(jī)具通過性與晾籽率

在播種過程中，阿基米德螺線型防堵機(jī)構(gòu)作業(yè)順暢，未發(fā)生中、重度堵塞及晾籽。

4.3.2秸稈清除率

防堵機(jī)構(gòu)在不同工作參數(shù)下工作時(shí)的秸稈清除率見圖9。不同前進(jìn)速度下對(duì)應(yīng)秸稈清除效果最優(yōu)時(shí)的工作轉(zhuǎn)速不同：當(dāng)機(jī)具前進(jìn)速度較低(2 km/h或4 km/h)時(shí)，3種機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)速下的秸稈清除率對(duì)比顯示低轉(zhuǎn)速(400 r/min)時(shí)的秸稈清除率最高；當(dāng)機(jī)具前進(jìn)速度高于4 km/h時(shí)，防堵機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)速為600 r/min與各前進(jìn)速度搭配作業(yè)的秸稈清除效果最優(yōu)。旋轉(zhuǎn)部件轉(zhuǎn)速越高，對(duì)周圍秸稈的擾動(dòng)范圍越大，因此防堵機(jī)構(gòu)的最佳工作轉(zhuǎn)速并不是在機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)速最高時(shí)。

圖9 機(jī)構(gòu)不同轉(zhuǎn)速下的秸稈清除率Fig.9 Straw clearance rate at different rotational speeds

對(duì)于同一轉(zhuǎn)速下的秸稈清除率而言，清除率隨著前進(jìn)速度的變化無明顯趨勢(shì)。但是相同轉(zhuǎn)速下對(duì)應(yīng)秸稈清除效果最優(yōu)的前進(jìn)速度相同，即防堵機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)速為400、600、800 r/min時(shí)，最大清除率都發(fā)生在前進(jìn)速度為7 km/h時(shí)。

綜上所述，防堵機(jī)構(gòu)最佳工作參數(shù)為前進(jìn)速度7 km/h、轉(zhuǎn)速600 r/min，這與式(1)的結(jié)論相符。

4.3.3與其他防堵機(jī)構(gòu)對(duì)比

與課題組設(shè)計(jì)的圓輥撥爪式防堵機(jī)構(gòu)及某商品化防堵機(jī)構(gòu)的作業(yè)效果進(jìn)行對(duì)比，2/3型圓輥撥爪式防堵機(jī)構(gòu)作業(yè)順暢，未發(fā)生中、重度堵塞及晾籽，秸稈清除率為86.7%，出苗率為98.2%；某商品化防堵機(jī)構(gòu)發(fā)生了1次嚴(yán)重堵塞，晾籽率為1.6%，秸稈清除率為78.5%，出苗率為78.9%[23]。

本文設(shè)計(jì)的防堵機(jī)構(gòu)作業(yè)順暢，未發(fā)生中、重度堵塞及晾籽，秸稈清除率為92.6%，出苗率為97.4%。

5 結(jié)論

(1)提出了分撥引導(dǎo)的防堵思路，通過引導(dǎo)秸稈攀升、實(shí)現(xiàn)上升層疊的方式，充分利用苗帶兩側(cè)的垂直空間，實(shí)現(xiàn)有效防堵?；诖怂悸?，設(shè)計(jì)了阿基米德螺線型防堵機(jī)構(gòu)，并進(jìn)行了試驗(yàn)。

(2)對(duì)秸稈運(yùn)動(dòng)的分析表明，阿基米德螺線型撥草輪能夠引導(dǎo)秸稈沿?fù)茏ι仙?，并隨撥草輪旋轉(zhuǎn)，之后沿?fù)懿葺喰D(zhuǎn)方向拋出，能夠緩解由于機(jī)具前進(jìn)速度引起的向前堆擁秸稈現(xiàn)象。

(3)通過離散元仿真對(duì)秸稈個(gè)體和秸稈群體的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行追蹤，進(jìn)一步證實(shí)本文設(shè)計(jì)的機(jī)構(gòu)能夠引導(dǎo)秸稈實(shí)現(xiàn)在垂直方向上的運(yùn)動(dòng)，充分利用苗帶側(cè)的垂直空間。

(4)田間性能試驗(yàn)及對(duì)比試驗(yàn)表明，機(jī)具通過性良好且無晾籽發(fā)生，最佳工作參數(shù)為前進(jìn)速度7 km/h、轉(zhuǎn)速600 r/min。田間作業(yè)性能優(yōu)于團(tuán)隊(duì)前期設(shè)計(jì)的圓輥撥爪式防堵機(jī)構(gòu)及某商品化防堵機(jī)構(gòu)。