刘 鹏 何 进 娄尚易 王英博 张振国,2 林 涵

(1.中国农业大学工学院， 北京 100083； 2.新疆农业大学机电工程学院， 乌鲁木齐 830052)

0 引言

东北黑土区是中国主要粮食生产区，由于长期不合理的利用，如秸秆焚烧，导致东北黑土区土壤有机质含量下降幅度明显[1-2]，极大影响了我国粮食安全。玉米秸秆还田技术作为东北黑土区保护的一项技术措施，可增加土壤有机质含量，降低土壤容重，提升微生物群落活性，改善土壤结构，提高土壤肥力，从而为作物增产创造良好生产环境[3-6]。但由于东北黑土区地温较低，导致玉米秸秆不易腐烂，因此需要保证秸秆还田质量和粉碎长度。

为提高秸秆粉碎质量、降低秸秆粉碎长度，研究学者对V-L型[7]、三节甩鞭型[8]、锯齿十字型[9]、扇叶型[10]、齿盘型[11]等多种形式粉碎还田刀进行设计，并进一步研究了粉碎室内流场对秸秆粉碎长度的影响，分析了不同动定刀间隙、定刀结构、粉碎刀转速、作业速度对秸秆粉碎质量的影响规律[12-16]，同时针对香蕉、棉花、稻麦、玉米等不同作物秸秆物理力学特性，设计了相应的秸秆粉碎还田机[17-20]，有效提升了作物秸秆粉碎还田质量，但秸秆粉碎过程玉米秸秆力学和能耗变化规律依然不清晰，极大限制了秸秆还田技术的推广与应用。

针对上述问题，本文设计一种异速圆盘动态支撑式玉米秸秆粉碎装置，通过理论分析明确影响秸秆粉碎过程中秸秆力学和能耗变化的关键参数，并确定其参数范围；利用有限元方法开展三因素三水平正交试验，分析秸秆粉碎过程中秸秆力学和能量变化规律，进而确定秸秆粉碎装置的较优参数组合，并进行田间试验验证，以期为玉米秸秆粉碎还田机的研究提供参考。……