基于偏差率的悬挂式深松机力位综合控制策略探析

为了能够有效地克服深松作业中单独位控制时发动机负荷不稳定和单独力控制时耕深不均匀的缺点,本文提出了一种基于耕深偏差率和牵引阻力偏差率之比的力位综合控制策略,不仅可以保证耕深的均匀性,而且还能兼顾发动机负荷的稳定性。通过理论分析和计算提出的这种力位综合控制策略,以期为拖拉机电液悬挂系统的力位综合控制提供参考,进而提高深松作业效果和作业质量。     

深松耕作阻力的影响因素分析与减阻策略

【目的】识别深松耕作阻力的关键因素及其影响程度,为深松减阻技术与装备研究奠定基础。【方法】采用7因素3水平正交试验和单因变量方差分析方法,研究深松机铲形(箭形、凿形)、铲距(300,400,500mm)、入土角(18°,23°,28°)、土壤含水率(10%,15%,20%)、土壤坚实度(1 000,1 500,2 000kPa)、耕深(250,300,350mm)及牵引速度(2,3,4km/h)对深松耕作阻力的影响。【结果】铲形、铲距、入土角、土壤含水率、土壤坚实度、耕深、牵引速度的检验概率依次为0.613,0.057,0.056,0.495,0.013,0.001和0.797;不同因素对耕作阻力影响程度的排序为耕深土壤坚实度入土角铲距土壤含水率铲形牵引速度,且耕深、土壤坚实度、入土角、铲距对深松耕作阻力变化影响显著。【结论】为减小深松耕作阻力、提高耕作质量,建议在满足农艺要求的前提下,深松深度的确定应以"耕作层+犁底层"的厚度为主要依据;深松作业间隔年限的确定应将土壤坚实度作为重要评价指标;合理配置深松铲的入土角和铲距有助于减小深松作业阻力和提高作业质量。     

弹性与刚性深松部件对深松机牵引阻力的影响

为了研究弹性与刚性深松部件对牵引阻力的影响,以弹齿式深松铲和刚性深松铲为研究对象,对两种深松铲进行牵引力及振动参数测试,对比振动式深松铲和非振动式深松铲对牵引阻力的影响,通过对两种深松铲的受力分析可知,弹齿式深松铲的牵引阻力比刚性深松铲牵引阻力降低9.95%,深松比阻减小14.52%,有较好的减阻效果。正交试验分析结果表明:当选用弹齿式深松铲、前进速度为1m·s-1、耕深为25cm时,牵引阻力、功耗均出现最小值。弹齿式深松铲适用于耕作层土壤的疏松,而刚齿式深松铲适用于深松犁底层坚硬的土壤。弹齿式深松铲的振动主频率为5.86Hz,刚性深松铲的振动主频率为4.39Hz。说明土壤阻力变化是引起弹齿式深松铲的振动的主要原因。     

北方旱地用行间振动深松机的设计与试验

深松作业在不大范围翻动土壤的前提下能有效改善土壤的多项理化性质,是实现耕作可持续发展的重要措施.针对一般深松机具结构不合理、作业时牵引阻力大的问题,设计了一种基于振动减阻原理的深松机,确定了深松铲、曲柄连杆机构、切茬圆盘刀、限深轮和机架等部件的主要结构参数.田间试验表明,该机设计合理,田间通过性强,在对北方玉米旱地进行30 cm耕深的深松时,相比无振动深松机具,机具的牵引阻力下降约21.24％,减阻效果明显.     

深松机具与耕作阻力

本文分析了影响深松机具牵引阻力的因素。深松作业的牵引阻力与作业速度的平方以及松土深度成正比。铲头形状影响切土、碎土阻力,铲柄形状影响土壤惯性阻力、土壤与铲柄的摩擦阻力及碎土阻力。在粘土地上,园孤形铲柄较前倾直线形铲柄的牵引阻力小,但在沙壤土中,则前倾45度的直线形铲柄较园孤形铲柄的牵引阻力小。因此,应根据土壤类型合理选用深松部件的形状以减小牵引阻力。     

分层深松铲型配置参数对牵引阻力的影响

分层深松采用前后铲分层作业方式,深松后土壤更松碎,土层不发生改变。文章利用深松铲阻力测试装置,研究分层深松铲型配置参数对牵引阻力影响。结果表明,后铲25 cm深松深度,铲型组合为箭型-凿型时,分层高度差为11.5 cm、铲距为34.5 cm时牵引阻力最小;通过凿型、箭型、双翼型不同铲型组合及单层深松牵引阻力对比分析表明,深松深度相同时,分层深松前后铲型面积和越大阻力越大,分层深松阻力一般大于单层深松;分层深松交换前后铲型试验得出,深度相同时,凿型-双翼型、箭型-双翼型组合阻力分别小于双翼型-凿型、双翼型-箭型组合,而箭型-凿型组合阻力却与凿型-箭型组合十分接近。     

深松铲扰动下天然草地复合土层失效特性的试验研究

为研究深松铲类耕作部件作用下天然草地扰动失效过程,采用草地耕作试验台搭载不同类型和具有不同结构参数的深松铲,在不同作业深度下,进行草地扰动失效试验,对草地土层失效过程、扰动情况、翻垡率、扰动系数、蓬松度,以及耕作部件的作业阻力和沟形面积比阻进行对比分析。试验结果表明:利用深松铲可以打破天然草地形成的“地表干草+植物根茎+土壤”的“夹层式”复合土层结构,对草地土层造成扰动,但其作业效果受作业深度、结构参数以及“夹层式”复合土层结构的影响。深松铲作业后产生的地表翻垡率为5.67%~12.25%,扰动系数为63%~74%,蓬松度为38%~49%。综合所有的扰动失效特性参数,在所试验的深松铲耕作部件中,双翼倾角为150°的双翼形深松铲在草地深松作业时对草地地表扰动和土壤翻垡情况影响较小,对土壤的扰动系数较高,作业效果最佳。     

凸圆滑切式减阻深松铲尖设计与试验

针对深松作业阻力大、功耗高的问题,基于滑切理论设计了1种具有凸圆弧形滑切刃的深松铲尖,建立了深松作业过程中,铲尖上表面滑切刃与土壤的切削模型,分析了刀片受力情况,并依据滑切产生因素,推导出刀片刃口曲线表达式。田间试验表明:拖拉机前进速度为4.1 km/h,深松铲耕作深度为250 mm时,凸圆弧形滑切刃深松铲牵引阻力较国标深松铲的牵引阻力平均下降12.08%,达到了降低深松作业阻力的目的。     

土壤深松部件的试验研究与优化

根据保护性耕作的地表状况和对深松作业的要求,对研制的行间深松部件进行了田间试验,建立了影响深松作业的回归方程。以深松部件牵引阻力F最小为参数优化的目标,用MATLAB进行了优化,得出深松机的优化结构和性能参数。     

拖拉机耕深模糊自动控制方法及其仿真研究

通过对基于力位综合调节的开关切换法和加权系数法两种耕深控制方法进行研究,建立了拖拉机电液悬挂系统力位综合调节数学模型,设计了耕深模糊控制器,并运用Matlab/simulink对其建模仿真。结果表明,开关切换法和加权系数法在耕深控制过程中都没有超调量,耕深稳态误差小于5%,且响应时间在1 s以内,具有较好的响应特性。当受到4000 N的干扰信号时,开关切换法与加权系数均能在1 s以内到达新的稳态,两者耕深减小量均小于40 mm。并且中耕时开关切换法的耕深减小量大于加权系数法;而浅耕时对开关切换法来说,阻力的变化对耕深没有影响。因此,对系统要求不高时可以选用开关切换法作为力位综合调节方式,但加权系数法具有更长远的研究与应用意义。研究结果为电液悬挂系统力位综合调节模糊控制技术的进一步研究及实际应用提供了理论基础。     

农业机械深松整地技术

<正>全方位深松技术是通过全方位深松机对土壤进行深松的一种土壤耕作技术,是增加土壤蓄水保墒及排涝能力的一种有效方法,较之铲(凿)式深松、小犁铧深松具有牵引阻力小、消耗动力少、深松范围广、工作效率高等优点,是目前较为理想的深松机具。一、全方位深松整地技术的优点:1、全方位深松有效地打破多年来犁耕或灭茬所造成的坚硬犁底层,有效地提高土壤的通水、透气性能,利于作物根系深扎。全方位深松作业是通过侧刀上抬力来松动土壤,     

振动深松机的改进设计与试验研究

针对1SZ-460型振动深松机样机田间试验中出现的振动发生机构轴承应力过大易破坏,振动机构横梁弯矩大易变形等问题,对该振动深松机关键部件进行研究改进,设计新型振动深松机以满足生产需求。通过分析原样机振动发生机构及执行机构的运动过程,设计简支偏心轴式振动发生机构,优化执行部件和机架;通过分析不同形状深松铲松土效果和土壤耕作阻力,改进了深松铲柄;增加了施肥系统,以此减少机器进地次数及对土壤的压实,提高作物产量。田间试验结果表明：新型振动深松机较不振动深松,降低牵引阻力7%～17%,提高工作效率11.1%～16.2%。该新型振动深松机适于玉米等作物的苗前及苗期深松施肥作业。     

深松铲型式对深松作业的影响

通过试验对比方法,分析不同结构形式的深松铲对深松作业的影响,试验评价指标为土壤坚实度、膨松度和牵引阻力。试验采用国内常见的4种深松铲,分别为凿型深松铲、凿型带翼铲、曲面深松铲和箭型铲,在单因素的基础上,设计出合理的方案。研究结果表明:(1)深松作业可以有效降低土壤坚实度,凿型铲和曲面铲在水平方向影响距离大,在20 cm测点处分别降低土壤坚实度46. 85%、53. 14%;(2)从降低土壤坚实度最大值角度分析,曲面铲作业效果最好,凿型铲次之;(3)曲面深松铲作业在对土壤坚实度影响上具有明显的不对称性,两侧影响幅度不同;(4)深松作业对于深层土壤坚实度影响比浅层土壤大;(5)在相同作业条件下,曲面式深松铲深松作业需要更多的牵引阻力,作业后土壤膨松度最好。     

液压强迫式振动深松单体设计与试验

为解决目前深松作业过程中牵引阻力较大的问题,应用液压振动技术,设计一种液压强迫式振动深松单体。该深松单体主要由机械部分和液压振动系统2部分组成。采用理论设计与试验相结合的方法,对深松单体的关键部件进行选型与参数分析,运用SolidWorks simulation模块对深松单体机架进行模态分析,研究其固有频率和振型。模态分析结果表明:深松单体机架在工作时不会与外部激励频率发生共振现象。田间试验结果表明:深松单体的各项性能指标均满足国家标准的要求;与常规深松作业相比,深松单体牵引阻力平均降幅为31.18%。     

深旋松耕作法对华北缺水区壤质黏潮土物理性状及作物生长的影响

【目的】针对华北高产农区连年旋耕导致耕层变浅、犁底层变厚变硬、耕层生产能力下降的问题,探讨深旋松耕作法在华北地区作物生产上的可行性。【方法】在河北吴桥地区设置了4种耕作处理,即传统旋耕15 cm、间隔深松耕30 cm、深旋松耕30 cm、深旋松耕50 cm,研究大田条件下不同耕作方法对土壤性质与作物产量的影响。【结果】（1）不同耕作处理对土壤蓄水量的影响较大,深旋松耕处理表现出利于降水入渗、储蓄更多水分的优势,并且越是干旱的时段,表现越突出。在冬小麦返青期深旋松耕处理土壤蓄水量均极显著高于旋耕处理和间隔深松处理,其中深旋松耕50 cm处理的0—50 cm土层土壤蓄水量分别比旋耕处理和间隔深松处理增加11.69 mm和10.56 mm,提高12.21%和10.90%。（2）不同耕作方法对土壤容重影响很大,耕作一年半之后,深旋松耕两个处理在0—30 cm土层容重显著低于深松和旋耕两个处理,其中深旋松耕30 cm在20—30 cm土层容重分别比深松和旋耕低了13.67%和13.99%,深旋松耕50 cm在20—30 cm土层分别比深松和旋耕低了14.20%和14.51%,30—50 cm土层深旋松耕50 cm土层依然显著低于其他处理,其中,40—50 cm土层分别比深松和旋耕低了22.66%和22.80%,深松处理在冬小麦播前略低于旋耕处理,之后的时期则与旋耕处理间几乎没有差异。（3）耕作方式的不同对土壤性质有影响,并进而影响作物群体LAI、干物质积累和灌浆速率以及产量的形成,对冬小麦季影响最为显著,其中冬小麦花期深旋松耕50 cm处理的群体LAI分别比旋耕处理和间隔深松处理提高51.98%和39.22%,干物质积累量分别比旋耕和间隔深松处理提高26.78%和16.92%,冬小麦灌浆30 d时深旋松耕50 cm分别比深松和旋耕的籽粒干重提高10.37%和11.40%。（4）所有耕作处理中,深旋松耕土壤耕作处理的作物产量显著高于深松耕作和旋耕耕作,其中耕作一年半后夏玉米季深旋松耕50 cm处理产量达到了13 822.68 kg•hm-2,深旋松耕30 cm处理产量也达到了13 127.87 kg•hm-2,均显著高于旋耕处理,对比旋耕处理分别增产38.19%、31.24%。【结论】考虑生态经济等因素的综合考虑,深旋松耕30 cm处理为最适合华北缺水区的耕作方法。     

全方位深松整地技术

全方位深松技术是通过全方位深松机对土壤进行深松的一种土壤耕作技术,是增加土壤蓄水保墒及排涝能力的一种有效方法,较之铲（凿）式深松、小犁铧深松具有牵引阻力小、消耗动力少、深松范围广、工作效率高等优点,是目前较为理想的深松机具。     

1SZL-型自激振动深松机的设计与试验

[目的]研制一种自激振动深松机.这种深松机在工作过程中,由于非线性土壤耕作阻力作用到振动深松铲上,压迫弹簧往复振动,从而减小机具的牵引阻力,降低功耗.[方法]通过性能试验和查询已经成熟的技术文献,设计深松铲的结构并优化.为了评估样机性能,进行田间试验.[结果]田间试验表明,从无弹簧到Ⅱ号弹簧,深松机可减阻17.76%,深松深度为386.61~406.23mm,稳定性系数为93.30%左右,土壤蓬松度为24.18%~28.65%,土壤扰动系数为53.55%~57.06%,深松效果良好.[结论]本自激振动深松机能够有效减小牵引阻力,降低机具功耗,各项工作参数达到评定指标.     

1SZL-420型自激振动深松机的设计与试验

【目的】研制一种自激振动深松机.这种深松机在工作过程中,由于非线性土壤耕作阻力作用到振动深松铲上,压迫弹簧往复振动,从而减小机具的牵引阻力,降低功耗.【方法】通过性能试验和查询已经成熟的技术文献,设计深松铲的结构并优化.为了评估样机性能,进行田间试验.【结果】田间试验表明,从无弹簧到Ⅱ号弹簧,深松机可减阻17.76%,深松深度为386.61~406.23mm,稳定性系数为93.30%左右,土壤蓬松度为24.18%~28.65%,土壤扰动系数为53.55%~57.06%,深松效果良好.【结论】本自激振动深松机能够有效减小牵引阻力,降低机具功耗,各项工作参数达到评定指标.     

1sz-180型双排深松铲逆向振动深松机的设计

为解决机械式深松机在作业中存在的牵引阻力大、松土效果差等问题,研制1sz-180型双排深松铲逆向振动深松机;介绍1sz-180型双排深松铲逆向振动深松机的整机结构、工作原理及主要工作部件的设计。     

基于人工神经网络深松机关键部件的参数优化

利用BP神经网络训练数据,以深松机关键部件的三个结构参数-翼张角、刃角和翼倾角为输入参量,输出目标参量为牵引阻力,建立深松机牵引阻力的人工神经网络模型.结果表明:训练良好的BP网络输出数据与实测数据吻合较好,网络模型具有较高的精度,并具有收敛速度快等特点.同时,确定了一组最优结构参数,为深松铲的设计提供理论依据.