网棚养殖蝗虫吸捕机设计

针对网棚养殖蝗虫的捕集问题,设计了旋风分离式蝗虫吸捕机.使用CFD软件对吸嘴和分离装置的内部气流场进行了数值模拟.样机试验表明:当吸嘴倾角为75°、吸口气流速度为14 m/s、吸嘴距地高度为40 mm、机器前进速度为0.4 m/s时,可以获得较高的吸捕率和较低的破碎率.实际作业时可根据蝗虫分布密度,灵活调节吸口风速和机器前进速度,以提高吸捕效率、降低能耗.     

草地蝗虫吸捕机吹吸式吸嘴的试验研究

针对草地蝗虫吸捕机吸捕率低、蝗虫破碎等问题,在对原直吸式吸嘴进行理论分析的基础上,结合蝗虫在吸捕时的躲避特性以及对蝗虫悬浮速度的实验测定,设计了吹吸式吸嘴.在实验室条件下对吸口气流速度、吹口气流速度、吹口倾角、吹口宽度等影响吹吸式吸嘴回旋气幕形成的主要因素进行了试验研究,并与直吸式吸嘴进行了对比试验.试验表明:吹吸式吸嘴可将吸口气流速度从原来直吸式的20m/s降低为现在的14m/s,减轻了后续设备的负荷;与具有相同吸口气流速度的直吸式吸嘴相比,其轴向、径向吸捕距离分别延长到1.5～2倍,负压吸捕区增大到2～3倍,能够有效地吸捕蝗虫,提高了吸捕率.     

草地蝗虫吸捕机吸捕特性参数的试验研究

针对草地主要危害种群的三龄蝗虫,在测量分析其跳跃特性的基础上,以吸捕率为目标,以机器前进速度、吹吸口气流速度、吸头距地高度等3个可控参数及一个交互作用为试验因素,用正交试验设计安排了草地蝗虫吸捕机的实地试验.试验结果表明,对吸捕率的影响次序依次为:吸头距地高度、机器前进速度、交互作用、吹吸口气流速度;当吸头距地高度为18cm、吹吸口气流速度为23/21(m/s)、机器前进速度为2.4m/s时,吸捕率可以达87.5%.试验数据为草地蝗虫吸捕机吸捕作业及调整提供了有价值的参考.     

真空气吸式播种器吸嘴流场的研究

气吸式播种器能够提高作业速度,而且节省种子.为此,通过理论分析得到了种子被吸附起的临界气流速度=12m/s,并用ANSYS软件模拟5kPa,10kPa,20kPa,30kPa,40kPa真空度时的吸嘴流场,得到这些真空度所对应的播种器吸嘴吸附距离3mm,4mm,5.5mm,7mm,12mm.最终确定吸嘴的吸附距离是随着真空度的加大而增大的.     

草地蝗虫吸捕机吸头处流场研究

吸头处的流场直接影响着草地蝗虫吸捕机的吸捕率.为了研究吸头处流场的分布,利用FLUENT软件中的RNG 湍流模型对流场进行数值模拟,并结合实验数据分析了草地蝗虫吸捕机吸头处流场的速度分布规律,揭示了吸口尾流和吹口射流在蝗虫吸捕过程中所起到的主要作用.计算结果与实验数据吻合较好,从而证明了该湍流模型和数值算法的可靠性.     

草地蝗虫吸捕机的改进设计与试验

为进一步提高草地蝗虫吸捕机的性能,在内蒙古农业大学机电工程学院研制的3CHX18型草地蝗虫吸捕机基础上,对相应工作单元进行了改进设计。将风机动力源由拖拉机动力输出轴驱动改为柴油机直接驱动的独立动力传动型式,提高了机组传动效率和运行的机动性能;同时,将卸料口改进为一种螺旋输出卸料结构,使卸料更方便、快捷。样机试验表明:机组作业安全可靠,传动效率达97.6%,吸吹口气流达到目标速度,卸料装置能连续稳定输出物料,机器整体性能得到进一步提升。     

弹齿式苗间除草装置关键部件设计与试验

设计了一种水田苗间除草作业的弹齿式除草装置,采用钢丝软轴传动,除草盘为弧形。分别在秧苗生长到第7天和第14天时采用二次旋转正交设计进行土槽试验,利用Design-Expert软件分析,获得除草盘转速、机器前进速度、耕作深度之间交互作用及对除草率和伤苗率的影响。最终确定第7天作业时除草装置的最佳工作参数为：除草盘转速230r/min、机器前进速度1.02m/s、耕作深度18mm,此时除草率73%及伤苗率0.13%;第14天作业的最优组合为：除草盘转速230r/min,机器前进速度0.48m/s,耕作深度27mm。根据第7天试验最佳工作参数组合进行验证试验,结果表明此参数组合能满足除草率要求,且伤苗率最小。     

蝗虫灾害的机械化捕集治理技术发展

在蝗虫灾害的防治中,车载的气吸式蝗虫吸捕机利用气动吸捕的技术原理和拖拉机驱动方式,实现了对草原蝗虫的无害化捕集治理以及捕集蝗虫的饲料利用,并且朝着快速移动响应和空间全方位吸捕的功能发展;光电诱导蝗虫捕集机利用蝗虫种群趋光聚集行为的光电诱导效应,采用落蝗滑板式的机械收集机构实现蝗虫无害化的机械化捕集,并逐步集成便携的自供电电源器件,发展成为光-机-电一体化的蝗虫捕集技术.     

驱动圆盘刀切断玉米秸秆和根茬的土槽试验

通过动力驱动的平圆盘和缺口圆盘切断玉米秸秆和根茬的土槽试验研究表明，随着刀轴转速和机器前进速度增加驱动圆盘刀功率消耗随之增加。当刀轴转速为350r／min、机器前进速度为0．65m／s时，在有秸秆和根茬土壤地表上缺口圆盘刀消耗的功率是平圆盘刀的45％。当刀轴转速大于350r／min即圆盘圆周速度大于7．4m／s时，缺口圆盘刀秸秆切断率和根茬切断率达到97％以上。     

铺膜插秧后水田3SCJ-1型除草机设计与试验

为实现铺膜插秧种植方式的有机水稻全程绿色无污染化作业,解决地膜两侧单行内杂草难以根除的问题,根据农艺要求,设计了一种针对铺膜插秧后除草作业的3SCJ-1型单行水田除草机。阐述了基本结构组成和工作原理,分析了除草部件的运动学与动力学特征,建立了除草部件、机架与仿形浮漂整体的力学模型,推导出除草机的驱动扭矩。以机器前进速度和除草深度为试验影响因素,除草率作为评价指标,对除草性能进行单因素田间试验,并运用Design-Expert 8.0.6软件对试验数据进行分析,得到影响因素与评价指标之间的数学模型。试验结果表明:当机器前进速度从0.3 m/s增大至0.6 m/s时,除草率先增大后减小,并在前进速度为0.45 m/s时,除草率达到最大值(78.52%);当除草深度从50 mm增大至110 mm时,除草率持续增大,但考虑到除草机的功耗,最佳除草深度取为50~100 mm,在除草深度为100 mm时,除草率为79.26%。除草机平均除草率为78.02%,满足铺膜插秧种植方式水田除草的农艺要求。     

畜禽舍防疫消毒机器人设计与试验

针对畜禽养殖防疫消毒劳动强度大、安全性差的问题，设计了防疫消毒机器人系统，以实现畜禽舍防疫消毒喷雾的智能化作业。机器人系统由移动承载平台、防疫喷雾部件、环境监测传感器以及控制器等4部分构成，支持全自动运行和遥控操作2种工作模式。针对畜禽舍内弱光、低应激的工况条件，提出了“磁标-射频识别”组合的导航路径探测方法，实现在畜禽舍内养殖笼架间的自主移动。设计了风助式药液喷嘴，可同步实现消毒药液的雾化和扩散。通过对喷嘴内腔风场进行流体动力学仿真，对喷嘴气体导流和药液雾化部件结构参数进行了优化设计，确定了锥形导流垫块和雾化栅板的倾角分别为75°和90°。最后，在禽舍内对机器人导航和喷雾性能进行了现场测试。试验结果表明，机器人移动平台可满足0.1~0.5 m/s速度范围的自动巡线导航，其实际轨迹相对磁钉标记的最大偏移量为50.8 mm；风助式喷嘴可适用于200~400 mL/min流量的药液喷洒，形成的雾滴直径（DV.9）为51.82~137.23 μm，雾滴沉积密度为116~149 个/cm²。本畜禽舍防疫消毒机器人可实现养殖舍内消毒和免疫药液的智能化喷雾作业。     

牵引式液态肥喷洒机设计与试验

针对目前国内缺乏专业的液态肥喷洒机,设计了主要由罐体、吸料系统、排料系统和喷洒器等部件组成的牵引式液态肥喷洒机,建立了喷洒作业理论模型,并对真空泵排量、罐体结构、喷嘴喷射速度等关键参数进行了设计与计算.采用仿真软件对喷洒器散射挡板形状、散射挡板朝向、喷嘴形状和喷嘴喷射速度等关键因素进行了仿真分析,结果表明,为达到较好的...     

单马达往复式葡萄剪枝机设计与试验

针对机械修剪葡萄茎杆过程中出现的茎杆剪净率低、毛茬面积比较大等问题,设计了一种单马达往复式葡萄剪枝机。阐述了往复式葡萄剪枝机的结构及工作原理,通过对茎杆进行受力分析、利用Matlab软件分析毛茬产生原因,确定了剪切装置刀具参数以及因素取值范围。通过正交试验研究各试验因素对茎杆剪切效果的影响,建立以剪净率和毛茬率为响应值的多元二次回归模型。结果表明,当切削速度1.66 m/s、进给速度1.46 m/s、刀具间隙0.47 mm时,茎杆剪净率为91.71%、毛茬率为3.70%。在该条件下进行了验证试验,得出剪净率为90.66%、毛茬率为4.71%,与模型预测值相近,说明所建模型合理,能够满足实际作业需求。     

气吸式水稻育秧整盘播种机吸孔流场模拟与播种试验

以2BZQZ-300型水稻育秧播种机播种气室为研究对象,建立了不同孔径吸孔的局部吸种模型,运用Fluent软件对吸孔在空载工况、种子被横向和纵向吸附的负载工况时吸孔周围流场特性进行数值模拟,对其播种性均匀性进行了验证试验。结果表明:在空载和负载时,气室下部吸孔的上下负压区相对压力分布均匀,气室内吸孔之间的气流没有明显干涉;种子被横向和纵向吸附时,种子表面的气流主要集中于吸孔与种子间;随着吸孔直径增加,种子表面的有效受力面积基本呈线性增加,种子被横向吸附时有效受力区域的相对压力随孔径增加明显升高,而种子被纵向吸附时有效受力区域的相对压力变化较小,种子被横向吸附时受到的表面力明显高于纵向吸附时的表面力,有利了提高吸种率和携种稳定性。播种试验表明,播种后水稻种子在秧盘内分布均匀,总体播种均匀性系数为94.9%。     

不同飞行参数下八旋翼植保无人机下洗气流场对雾滴沉积分布特性的影响

近年来,应用植保无人机防治农业有害生物已成为中国植保机械发展的一大新亮点。无人机旋翼提供飞行升力的同时具有下洗气流场,低空低量施药作业雾滴沉积分布质量优劣与旋翼下洗气流场的作用密不可分。为探究植保无人机旋翼下洗气流场对喷雾效果的影响,本研究以当前植保无人机主流机型——“X型”布局八旋翼无人机为研究对象,采用实际作业测试方式,利用微气象测量系统测定无人机飞行状态下旋翼下方不同水平位置下洗气流场风速,同时采用诱惑红示踪剂水溶液代替农药喷雾获取喷雾沉积分布情况,重点对下洗气流场分布实测结果进行可视化分析,包括不同飞行高度、不同速度下旋翼下洗气流场分布特性与雾滴沉积分布特性以及二者的相互关系。测试结果显示：八旋翼植保无人机飞行过程中随着飞行速度加快（1.0~6.0 m/s）和飞行高度升高（1~2 m）,冠层位置X、Y、Z三向下洗气流场总体表现为气流强度由强到弱、分布状态由集中到分散的变化趋势;X方向气流来源于下洗气流与外界空气相互作用产生的卷扬气流,对喷施雾滴的作用为逆飞行方向;Y方向为下洗卷扬气流以及地面效应共同作用的结果,对雾滴的作用为垂直于航线朝向两侧;Z方向为下洗气流竖直向下方向分量,对雾滴下降沉积具有直接促进作用;飞行速度与下洗气流场范围内风速峰值（P＜0.05,r=-0.836）和有效喷幅内平均沉积量（P＜0.05,r=-0.833）均表现出显著负相关;在飞行速度为1.0 m/s和3.0 m/s时,雾滴沉积量与下洗气流场风速均呈现极显著正相关关系（P＜0.01,r＞0）,即垂直地面方向的下洗气流场越强,有效喷幅内沉积的雾滴越多;速度加快至6.0 m/s,风速显著降低,气流场对雾滴沉积的促进作用逐步消失（P＞0.05）。因此,植保无人机作业时飞行速度不应设置超过6.0 m/s,避免因下洗气流场作用减弱而导致雾滴损失。本研究结果可为改善低空低量施药作业质量和无人机田间作业规范的制定提供技术参考和支撑。     

气吸式残膜回收除杂一体机试验研究

针对现有残膜回收机捡拾率低且回收后的残膜中含有大量碎土块、秸杆等杂质的问题,通过增设割膜装置、吸膜除杂装置、集膜装置,研制了一种气吸式残膜回收除杂一体机。本文以前进速度、弹齿链转速和风机转速为试验因素,以残膜的捡拾率为试验指标进行实地试验,结果表明各试验因素对残膜捡拾率的影响由大到小为:弹齿链转速>前进速度>风机转速。通过正交试验极差分析和方差分析得出,当前进速度为5 km/h,弹齿链转速为225 r/min,风机转速为1900 r/min时,残膜的捡拾率为91.6%,残膜含杂率为10.5%。研究结果可为残膜回收设备研发提供理论依据。     

气吸滚筒式棉花精密排种器流场分析

为分析气吸滚筒式精密排种器充种性能的影响因素和负压腔流场分布规律,建立了充种过程种子在气流场中的力学模型,利用Gambit软件建立滚筒负压腔仿真简化模型,运用Fluent软件对影响充种性能的吸孔形状、吸孔直径及滚筒负压腔流场分布进行了数值模拟。采用正交试验的方法设计试验方案,研究滚筒转速、吸孔直径及气室负压对排种性能指标的影响,结果表明:滚筒转速为12r/min、吸孔直径为3.5mm、气室负压为4.8k Pa时,排种效果最佳,合格指数为9 3%,漏播指数为2%,重播指数为5%,满足棉花种植农艺要求。     

气吸式水稻逐粒排列装置吸附试验分析

针对水稻种子批量单粒活力检测的要求,设计气吸式种子逐粒排列装置,选取中嘉早17、甬优538和中浙优10三种不同外形的水稻为试验对象,以吸空率、单粒吸附率和复粒吸附率为考核指标,对影响水稻种子吸附特性的各因素:种子的形状、吸嘴直径d、吸附压力p_0和吸嘴转速ω等进行试验研究和分析。试验结果表明:种子形状对种子的吸附特性影响较大,吸嘴直径和吸附压力对吸附率影响显著,吸嘴转速对吸附率影响不显著;吸空率与吸嘴直径和吸附压力负相关,单粒吸附率随吸嘴直径的增加先增后降,随吸附压力的增加长径比小的先增后降、长径比大的先降后增;复粒吸附率与吸嘴直径和吸附压力正相关;最终确定三种种子的最优吸附参数,中嘉早17在吸附压力为9 kPa,吸嘴直径为1.5 mm,吸嘴转速为22.5 r/min条件下,最大单粒吸附率为91.7%;甬优538在吸附压力为5 kPa,吸嘴直径为1.5 mm,吸嘴转速为16.875 r/min条件下,最大单粒吸附率为92.5%;中浙优10在吸附压力为5 kPa,吸嘴直径为1.25 mm,吸嘴转速为22.5 r/min条件下,最大单粒吸附率为85.84%;三组种子最低有效吸附率86.7%,完全能够满足高光谱单粒检测4～6粒/s的要求。     

基于无人机平台的气振式核桃采收机设计与试验

针对云南山地种植的深纹核桃树体高大造成现有机械难于采收,而人工爬树用竹竿击打采收成本高且伤亡大的问题,提出了搭载无人机的气振式核桃采收原理及方法,基于深纹核桃成熟果实的果柄连接强度的测试与分析结果,进行了核桃脱落的气振流动仿真分析,设计了搭载于六旋翼农业植保无人机上的气振式核桃采收机,分析了气振式核桃采收机在发射气振时的反冲稳定性,实施了气振式核桃采收机搭载无人机进行采收的试验验证,按效率优先和采净率优先两种采收模式,对气振式核桃采收机的采收效率和采净率做了预测分析。研究结果表明,核桃成熟度为80%、90%和100%时,使核桃果柄断裂实现落果的气振临界流速分别为77.5、69.0、58.5m/s;气舱容积为20L且气压为1MPa时,气振式核桃采收机的气动喷口至核桃挂果位置的最佳距离为0.5m,单次气振流动采收的最大有效面积的仿真值和试验值分别约为0.09m2和0.10m2,最大有效采收面积随着到气动喷口距离增大而减小。     

自走式马铃薯捡拾装袋机设计与试验

针对马铃薯分段收获中,人工捡拾劳动强度大、效率低、成本高的问题,设计了一种自走式马铃薯捡拾装袋机。该自走式马铃薯捡拾装袋机能一次性完成马铃薯捡拾、薯土分离、除秧和装袋的工作。阐述了自走式马铃薯捡拾装袋机整体结构,并对捡拾装置、升运链装置、三级输送链装置、分拣台以及卸料装置等关键部件进行详细设计;运用DEM-MBD耦合的方法对马铃薯在两级输送链交接处的运动过程及受力情况进行分析;运用Box-Behnken试验方法,以漏薯率和伤薯率为评价指标,以整机前进速度、捡拾装置输送链线速度、升运链线速度、三级输送链线速度为试验因素,对该机工作参数进行四因素三水平试验,使用Design-Expert软件建立二次多项式回归模型。对回归模型进行优化后,绘制响应面,并得出该机最优工作参数。田间试验表明：当前进速度为0.70m/s、捡拾装置输送链线速度为1.10m/s、升运链线速度为1.20m/s、三级输送链线速度为1.30m/s时,漏薯率为2.82%,伤薯率为3.61%,满足马铃薯捡拾收获作业要求。