振动式土壤切削挖掘阻力试验台设计

为探究低频振动挖掘铲在不同牵引速度、振动频率、振动轨迹等因素下对土壤切削挖掘阻力的影响,设计了振动式挖掘铲土壤切削阻力试验台。试验台主要由多连杆振动机构、挖掘装置、试验测试系统及行走装置等组成,通过对试验台的多连杆机构进行设计分析,可满足试验时挖掘铲振动轨迹、振幅等因素可调的要求;设计了试验测试系统,可完成对切削挖掘阻力、振动频率、激振扭矩等信号的数据采集、显示与存储。土槽试验验证表明:各水平因素参数均能够按照设计要求精确调整,测试程序能够准确显示对应信号曲线图形并对数据进行存储,符合试验台设计要求。     

天然草场改良用振动式间隔松土机作业机理

为了提升草地振动式间隔松土机的作业性能,需要对机具的作业机理进行研究。通过对机具的工作单体进行运动仿真分析,探讨了松土部件在强迫振动作用下对草耕层土壤的破碎机理。通过分析得出松土部件的工作过程为切削土壤和抛起土壤两个交替作用的阶段,在松土作业过程中,松土部件既有挤压松土又有振动松土,土垡因受剪切、弯曲和拉伸等作用得到松碎,松土部件产生与松土铲切削方向呈一定角度的振动有利于土壤疏松和降低机具的牵引阻力。     

基于超声振动的土壤切削挖掘装置设计与试验

针对农业装备触土部件工作阻力大、耗能高等问题，提出了利用超声波高频振动辅助土壤切削挖掘从而降低阻力的技术方案，设计了超声振动土壤切削挖掘装置。选定20kHz作为超声激振频率，基于耦合谐振效应的目标，分析、设计了夹心式换能器和圆锥形变幅杆等关键部件的结构参数。建立了变幅杆有限元模型，利用仿真方法对其进行模态分析和谐响应分析，仿真结果显示，变幅杆轴线伸缩固有频率接近20kHz，与设计值吻合。搭建了超声振动土壤切削挖掘阻力试验测试平台，进行了有、无超声波振动土壤切削挖掘阻力土槽对比试验，结果表明：相比无振动刚性挖掘铲，超声波振动挖掘铲能够有效降低土壤切削挖掘阻力，在1.5、2.5、3.5MPa 3种土壤硬度条件下，超声波振动挖掘铲所对应的降阻率分别为35.1%、40.7%和44.3%，土壤硬度越大，超声波振动挖掘铲的降阻效果越明显。当土壤含水率为20%~48%时，不论有无振动，土壤切削挖掘阻力均随着土壤含水率的增加先迅速降低后又缓慢回升。由于超声振动激励需要额外消耗能量，故振动挖掘总耗能并未降低。试验验证了超声振动土壤切削挖掘降阻方案的可行性以及参数设计的合理性。     

振动式果树根系断切装置设计与试验

针对矮砧密植果园根系管控中根土复合体阻力过大，果树根系断切作业不理想等问题，设计一种振动式果树根系断切装置。对切割装置受力模型分析可知，影响阻力的因素主要有锯齿弯刀参数、根土复合体参数、根土复合体与锯齿弯刀参数及作业方式参数。对振动式果树根系断切装置切割装置进行设计与分析，应用有限元仿真软件对切割装置进行切割根土复合体模拟分析，切割装置振动状态下平均切削受力为236.97N，不振动状态下平均切削受力为432.35N，达到振动减阻目的。切割装置土槽试验表明，振动状态下所受水平合力均值均小于不振动状态下所受水平合力均值225.34N，振动状态下切割根土复合体作业效果良好，对根系以及土壤起到锯切效果，减小切削阻力。通过振动状态下切割装置切割根土复合体正交试验分析可知：最优作业参数为偏心距20mm，转速3r/s，土槽作业平台前进速度0.2m/s；土壤扰动量的主要影响因素是偏心距和前进速度；影响切割装置入土稳定性主要因素为偏心距和转速，观察作业现场得知入土深度稳定，满足入土要求。整机试验表明：根系平整切割占比左侧为21.05%、右侧为17.39%，锯切占比左侧为78.95%、右侧为82.61%，由此可知，振动式果树根系断切装置作业过程中振动断切装置对根土复合体起到锯切效果，减小机具和切割装置所受阻力，起到减阻效果；由试验现场可知，机具稳定性良好，作业后留下20~25mm沟壑，与入土切割装置厚度20mm一致。土壤外翻程度小，土壤弥合较好。     

基于振动的土壤挖掘阻力与耗能特性试验研究

为了研究振动频率、振动方向等参数对振动式土壤挖掘降阻特性和耗能特性的影响，设计开发了振动式土壤挖掘阻力试验台。经理论分析、计算确定了振动挖掘机构运动参数。在土壤平均相对湿度为27%、平均土壤坚实度为2.2MPa条件的室内土槽系统中，在挖掘深度150mm、前进速度0.15~1.00m/s、振动频率2~20Hz的因素条件下，利用该试验台开展了土壤振动挖掘阻力和耗能特性试验研究。结果表明，振动式土壤挖掘能够有效降低工作阻力，其降阻率先随着振动频率增大而增大，在2~20Hz频率段，前后方向振动和垂向振动振幅分别为13mm和10mm时，其最大降阻率分别可达到21%和25%。降阻率在10~14Hz后增长速度变缓，表明该区间处于土壤的自振频率区间。前后方向振动下土壤挖掘降阻率和振动速度与前进速度的比值有关，当振动速度小于前进速度时，降阻率比较小，随着振动频率增加而缓慢增大；当振动速度大于前进速度后，在对应的频率点其降阻率会迅速上升，之后增长速度逐渐变缓。由于需要额外激振能量输入，两种振动方向的强迫振动式土壤挖掘综合耗能并不减少，在振动频率低于10Hz下，耗能比范围在1~1.07，但超过10Hz后，耗能比会随着振动频率增大以较快速度增加。振幅的增大能够使土壤挖掘阻力获得一定的降低，但同时振动挖掘耗能有较大的增加。     

振动式二维切削土壤减小阻力机理

对铲刃角振动式二维切削土壤进行了理论分析,探讨了这种方式减小阻力的原因。分析结果与试验结果相符。     

振动式土壤切削系统的振动频率范围研究

本研究基于共振效应分析,探索了振动式土壤切削机具振动参数,特别是振动频率的选取方法,为相关机具开发提供参考。在测得室内土槽土壤固有振动参数基础上,以单自由度振动系统共振效应分析为切入点,通过经验值、半功率带宽、振幅放大因子和正态分布等四种方法计算土壤共振区参数,分析了振动式土壤切削机具的振荡频率选择范围和原则。测得第一阶土壤固有振动频率f_0为29.688 Hz,对应阻尼比ζ为0.142。由工程经验法、放大因子等于2和正态分布1σ所确定的共振区间(约为0.75f_0～1.25f_0),对于振动式土壤切削机具振动频率选择而言是有效的,但略窄。放大因子等于1确定的土壤共振区间最宽(0～1.414f_0),机具振动参数选择范围也最宽,而振动减阻效果可能会略差。推荐用正态分布2σ下限频率0.470f_0或者正态分布3σ下限频率0.205f_0,而采用正态分布1σ上限频率1.265f_0作为机具振荡频率的选择范围,理论上可获得较好的土壤振动切削减阻效果和较宽的土壤参数适应能力。     

1SZ-460型杠杆式深松机设计与试验

深松作业可以打破犁底层,在不翻动土壤的前提下可有效改善土壤的透水、透气性能,为植物根系提供更大的伸展空间.本文针对普通深松机械作业中存在的牵引阻力大、土壤松碎效果差等问题,研制出一种基于杠杆原理的振动式深松机.深松铲形式为窄凿型,能最大限度地保护土壤、减少水分蒸发.样机在30cm耕深时振动作业与无振动作业的牵引阻力对比试验表明,振动深松作业可有效降低机具牵引阻力,降阻幅度可达13%～18%.     

1SZ-460型杠杆式深松机设计与试

深松作业可以打破犁底层，在不翻动土壤的前提下可有效改善土壤的透水、透气性能，为植物根系提供更大的伸展空间。本文针对普通深松机械作业中存在的牵引阻力大、土壤松碎效果差等问题，研制出一种基于杠杆原理的振动式深松机。深松铲形式为窄凿型，能最大限度地保护土壤、减少水分蒸发。样机在30 cm耕深时振动作业与无振动作业的牵引阻力对比试验表明，振动深松作业可有效降低机具牵引阻力，降阻幅度可达     

土壤旋切振动减阻的有限元分析

提出了一种对旋耕机具施加振动载荷进行压实土壤切削减阻的方法。对板结土壤参数进行土壤三轴测试试验,结合LS—DYNA的MAT147材料模型,测试土壤材料模型参数,并建立了南方丘陵地带板结土壤本构模型及土壤振动旋切过程的有限元数值模型。通过三维数值模拟和计算,分析了外加激励的振型、频率及振幅等因素对土壤切削阻力的影响及变化规律,并得到实现最优减阻效果的各项参数组合。研究结果表明,采用振动旋耕机具进行土壤作业过程中,选择合适振动频率、幅值以及振动类型的外加刀具振动能实现土壤耕作减阻,有效降低机具的土壤切削功率。     

农用高架作业车技术发展现状

为适应高秆作物田间管理的要求，国外如意大利、美国、加拿大等国家研制和开发了不同类型的农用高架作业车，且技术发展较快，应用效果较好，同时我国也对农用高架作业车进行了研究和开发。在总结国内外农用高架作业车技术发展的基础上，对主要机型的结构、性能特点和主要参数进行了分析，并指出了研究和应用方面存在的问题以及未来发展的方向，为高架作业车的研制和开发奠定基础。      

粗茎秆作物切割装置研究现状、存在问题及发展建议

秸秆作为一种重要的生物质能源,与传统矿物能源相比具有诸多优势。我国的秸秆资源相当丰富,且随着我国农业机械化水平的提高,许多作物秸秆已经应用在饲料生产等领域中。然而,我国粗茎秆作物的机械化收获仍存在很多问题,其中切割技术是收获过程的关键环节。为此,通过查阅国内外相关文献,简述了国内外粗茎秆作物切割装置的研究概况及现状,指出了目前我国秸秆收获时切割技术中仍存在的问题,着重对回转式切割装置进行了介绍,并提出了促进我国秸秆收获机械化产业发展的相关建议。     

有限元法在土壤切削过程模拟中的应用

介绍了土壤切削和有限元法的基本概念,探讨了国内外学者使用有限元法模拟土壤切削过程的进展情况,总结了有限元法在土壤切削过程模拟中遇到的问题.同时,提出了应加强对有限元法在多参数交互、有秸秆混合的复杂土壤条件下的切削过程模拟的研究.     

基于深度学习的害虫识别技术综述

在虫情监测和害虫防范治理过程中，准确识别害虫是有效解决农业领域虫害问题的重要前提。依靠专家知识和人工经验进行虫情诊断的方式效率较为低下，自动化和智能化水平较差，而采用深度学习、计算机视觉等智能化技术手段可以大幅度提升害虫识别过程的效率、准确度，并降低人工成本。概述了基于深度学习的害虫识别技术发展现状，分析深度学习技术在害虫图像识别领域的实现原理和优势，阐述国内外专家学者在基于深度学习的害虫识别技术领域的最新研究进展，提出该技术领域面临的挑战，并对发展方向进行预测。该文可为深入开展害虫识别和分类技术在智慧农业上的应用研究提供参考。      

旋耕减阻降耗技术研究进展

我国是农业大国,农业发展关系到国计民生,而耕作是农业生产中的重要环节。随着我国农业机械化发展转型升级,耕作能耗过高,成为农业生产中必须面对的主要问题之一。旋耕作为一种应用广泛的耕作方式,开展旋耕减阻降耗技术研究,对我国农业可持续发展具有重要的现实意义。本文介绍了旋耕减阻降耗技术的研究要点,重点分析了国内外在旋耕刀辊结构优化、仿生减阻、振动减阻和农机农艺结合四个方面的研究进展,指出了旋耕减阻降耗技术发展中存在的问题。基于对国内外研究现状的分析,本文建议进一步完善我国旋耕刀设计理论体系,增强模拟试验和实际试验的相互印证,开发应用于旋耕刀微观受力及变形检测的仪器和测试平台,揭示旋耕刀—土壤互作机理,从而为我国旋耕减阻技术高质高效的发展奠定完善的理论基础和研究条件。     

甘蔗切割器研究现状分析及展望

主要阐述国内外近年来甘蔗切割器的研究成果和现状,包括单圆盘切割器和双圆盘切割器在运动学和动力学方面的理论研究和试验研究,采用先进的计算机技术和设备对切割甘蔗过程进行研究等,指出国内外对甘蔗切割器研究的不足之处,提出相应的解决思路及对甘蔗切割器未来发展的展望.     

悬挂式山药收获机振动挖掘碎土装置设计与试验

针对山药机械化收获整体占比低、作业效率低、收获损伤率高以及人工辅助作业劳动强度大等问题,基于经验设计方法,设计了全液压悬挂式单行山药收获机。研究了山药挖掘收获中关键部件——格栅式振动挖掘铲的结构,综合运用Solid Works的Motion与Simulation插件,对振动碎土装置进行了动力学仿真分析与计算,对该部件的静力学和动力学特征进行了分析。结合山药收获的农艺要求,研究了振动挖掘部分的频率、往复摆动振幅及其相关机械结构参数,确定了最优结构参数,并对其进行了强度分析、计算和校核,最后进行了田间收获试验。试验结果表明,振动挖掘碎土装置的作业效率较高,可实现土壤与山药黏连部分的快速、高效分离,机械收获完好率达到89. 2%,基本满足农户高效收获与低损率的要求。