基于离散元法的压缩颗粒秸秆机械化条施工艺优化研究

本文推荐：该研究针对秸秆全量还田导致地表堆积影响播种质量的问题，创新设计差速对辊式秸秆破碎装置，结合离散元法(DEM)模拟优化条施参数。通过单因素和正交试验确定最佳工况（上辊转速150 r·min?1、下辊300 r·min?1），秸秆破碎率达33.6%，条施均匀性变异系数14.4%，为秸秆颗粒化条施技术提供关键装备支持。

　　

Highlight

差速对辊式秸秆破碎装置结构

将压缩秸秆条施入土可加速分解。颗粒化秸秆制备过程中存在长度不均问题，过长的秸秆会延缓腐烂并影响播种出苗。为此，本研究设计了差速对辊式秸秆破碎装置（图1a），通过上下辊齿差速剪切实现高效破碎。

秸秆破碎条施单因素试验结果

模拟试验显示，秸秆在0.1–0.2秒接触上辊后被导向下辊，在0.2–0.9秒内受差速作用断裂。当上辊转速100–200 r·min^?1、下辊300–400 r·min^?1时，破碎效果最佳，秸秆从长颗粒变为短颗粒，更利于后续快速腐解。

Conclusion

基于异质双向粘结秸秆离散元模型优化条施装置参数，可降低研发成本。田间验证显示：优化参数下秸秆平均破碎率41.5%，条施均匀性变异系数14.9%，误差范围0.5–7.9%，满足机械化条施标准，为秸秆还田新方法提供关键技术支撑。