激光淬火及熔覆技术提高柑橘枝粉碎机65Mn钢锤片耐磨性

为了提高柑橘枝粉碎机锤片的摩擦性能,该文主要通过多面激光淬火及激光熔覆技术强化65Mn钢锤片表面。采用金相显微镜、显微硬度计、摩擦磨损试验机等探究激光处理后65Mn钢组织对其显微硬度及摩擦性能的影响。试验结果表明:经激光淬火处理后65Mn钢主要由完全淬火区、不完全淬火区、热影响区及基体组成,经激光熔覆处理后65Mn钢主要由熔覆区、完全淬火区、不完全淬火区、热影响区及基体组成;65Mn钢经激光淬火处理后,其显微硬度最高可达619.8 HV0.1;65Mn钢经激光熔覆处理后,其显微硬度最高可达1 038.4 HV0.1;65Mn钢经水淬-中温回火处理后,其平均显微硬度为585.6 HV0.1;激光淬火处理后65Mn钢表面出现磨粒磨损机制,平均摩擦系数为0.40;65Mn钢经激光熔覆Ni60+35%WC后熔覆层表面出现磨粒磨损机制,平均摩擦系数为0.36;水淬-中温回火热处理后65Mn钢表面出现粘着磨损机制,平均摩擦系数为0.41;由此可见,65Mn钢锤片经激光熔覆处理后摩擦性能较好。该研究可为锤片耐磨性提升提供参考。     

扫描间距对45钢激光熔凝强化组织性能的影响

为了研究扫描间距对45钢激光熔凝强化组织性能的影响,采用HLD1001-5 型固体激光器对45钢表面进行了多条带等间距激光熔凝处理,分别利用扫描电镜、洛氏硬度计、磨损试验机观察和测量了不同扫描间距下硬化层的显微组织及性能。结果表明：激光熔凝处理的硬化层由熔化区、相变硬化区和热影响区组成,组织为马氏体;多条带等间距激光熔凝处理在垂直于熔凝条带方向上的硬度分布由左高硬度区、左过渡区、低硬度区、右过渡区和右高硬度区组成,高硬度区的硬度为58.1～59.6 HRC,低硬度区的硬度约16 HRC;在试验范围内,经激光扫描间距为4.5 mm 熔凝处理的试样具有最好的耐磨性。     

金属表面的激光强化及强化类别的BP神经网络控制研究

通过试验分析，表明使用不同的激光工作参数，对金属材料进行激光强化处理，可使材料表面产生4种结果，即：未相变硬化、相变硬化、表面微熔及表面熔凝。建立了激光工艺参数与材料表面强化结果之间关系的BP神经网络模型，并应用该模型，对常用于制造农业机械和发动机齿轮、凸轮轴、链轮、曲轴等零件的材料HT300进行激光强化处理试验。结果表明，BP神经网络模型可方便、准确地选择激光工艺参数，控制材料表面强化类别及工作性能。     

鼹鼠趾仿生及表面热处理提高齿形开沟刀减阻耐磨性能

为提高农用开沟机械开沟刀的减阻耐磨性能,该文针对课题组前期研制的齿形开沟刀,利用仿生结构和不同表面热处理对原齿形开沟刀进行优化。以鼹鼠前爪第3趾为仿生对象,设计了仿生开沟刀。使用EDEM软件进行模拟仿真试验,通过分析齿形开沟刀和仿生开沟刀的开沟功耗,对比2种刀片的减阻性能;进行台架磨损试验,利用金相显微镜、显微硬度仪、摩擦磨损试验机分析5种表面热处理仿生开沟刀的耐磨性能。单齿仿真试验发现,仿生开沟刀刀齿的整体三维表面结构特征有利于减阻。仿真试验结果表明沟深为150、200、250、300和350 mm时,仿生开沟刀比齿形开沟刀的开沟功耗分别降低9.68%、10.44%、10.22%、10.70%和10.95%,仿生开沟刀的减阻性能更优。台架磨损试验结果表明,渗铬淬火高温回火(Ⅱ型刀)、渗碳淬火低温回火(Ⅲ型刀)、激光熔覆WC/Ni60A粉末合金(Ⅳ型刀)和氧乙炔火焰堆焊铸造WC焊条(Ⅴ型刀)比淬火中温回火(Ⅰ型刀)处理的仿生开沟刀的磨损质量分别降低14.17%、42.05%、66.98%和75.96%,Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ和Ⅴ型刀的耐磨性能依次提高,Ⅴ型刀最优。5种刀片组织结构、显微硬度和摩擦系数的分析结果表明,Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ型刀的硬化层显微组织主要为淬火和回火马氏体,Ⅳ和Ⅴ型刀主要为WC硬质相,Ⅳ和Ⅴ型刀的组织结构更优;Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ和Ⅴ型刀的平均显微硬度为558、700、888、1 195和1 441 HV0.1;平均摩擦系数为0.67、0.57、0.26、0.25和0.22,Ⅴ型刀的显微硬度和摩擦系数最优,与台架磨损试验结果相一致。田间试验结果表明,优化后的Ⅲ型和Ⅴ型刀比原来齿形开沟刀的开沟功耗分别降低11.45%和5.41%,磨损质量分别降低28.26%和82.63%,仿生结构优化与表面热处理能够提高齿形开沟刀的减阻耐磨性能。该研究可为提高开沟刀减阻耐磨性能提供参考。     

渗碳工艺对高速液压翻转犁犁尖部件耐磨性的影响

针对在犁尖部件的局部区域堆焊硬质合金层仍无法解决现有国产犁尖整体耐磨性不足的问题,该研究对高速液压翻转犁犁尖部件整体采用渗碳-淬火-回火处理,并探讨了该工艺对犁尖微观组织与耐磨性的影响机制。研究结果表明,经渗碳-淬火-回火（Carburizing-Quenching-Tempering）工艺处理后的犁尖（CQT态犁尖）近表层最大碳质量分数约为0.70%,渗层深度约为2.5 mm,其表层组织为针状马氏体（高硬度）+残余奥氏体+少量碳化物,芯部组织则以板条马氏体（高强韧性）为主,这与经淬火-回火（Quenching-Tempering）工艺处理后的犁尖（QT态犁尖）中的板条马氏体+先共析铁素体组织明显不同,微观组织的改善使CQT态犁尖近表层的显微硬度较QT态犁尖提高56%。同时,与QT态犁尖相比,CQT态犁尖芯部的屈服强度和抗拉强度分别提升16%和20%。摩擦磨损试验及田间试验表明,CQT态犁尖的平均摩擦系数较QT态犁尖下降约22%,耕作120 hm2后的CQT态犁尖的磨损量较QT态犁尖降低37%,这主要归因于渗碳层中含有高硬度针状马氏体及残余奥氏体的应变诱导马氏体相变的综合强化作用。此外,与QT态犁尖相比,CQT态犁尖的耐磨性更高,使其具有更大的表面积,这有利于通过减小犁尖单位面积上的载荷和摩擦放热量来减轻待磨层材料蠕变软化的倾向,从而提高CQT态犁尖的耐磨性。上述研究结果可望为改善农机触土部件的耐磨性提供可行的技术方案。     

氩弧熔覆Ni60A耐磨层在农机刀具上的应用

针对农机刀具对耐磨性要求高的特点，研究了氩弧熔覆自熔性合金熔覆层在农机刀具上的应用。试验以氩弧为热源，采用预置法在Q235钢基体上制备了Ni60A合金熔覆层，用金相显微镜、硬度计、磨损实验机等测试了熔覆层的结合状况、组织结构和性能。对熔覆层组织结构、形成原因以及熔覆层的耐磨机理进行了分析。金相分析表明熔覆层组织主要由树枝晶构成且熔覆层与基体间为冶金结合。磨损试验表明熔覆层耐磨性比常规淬火回火处理的65Mn钢有所提高。田间试验表明氩弧熔覆Ni60A自熔性合金熔覆层可用于农机刀具的制造和再制造。     

钢的显微组织对其土壤粘附特性影响的研究

本文对土壤粘附系统动态过程进行分析,并研究了钢中不同显微组织试样的粘附特性及其随土壤含水量、载荷、加载时间等因素变化的规律。结果表明,显微组织对粘附力有影响:马氏体低温回火与高温回火组织的粘附力较低,而中温回火组织的粘附力较高。     

原位合成Ti(C,N)-WC/Ni60A基复合涂层显微结构及性能

针对农机作业中触土刀具易磨损、失效频繁、寿命低、消耗成本高等现状,研究开发了金属表面熔覆陶瓷涂层工艺。采用反应等离子熔覆技术,在Q235B钢表面制备了Ti(C,N)-WC增强Ni60A基复合陶瓷涂层。利用扫描电镜、能谱仪、X射线衍射仪、显微硬度计、金相显微镜等对复合熔覆层的微观结构及强质硬化相的成分、组织、性能进行了分析。研究结果表明:预涂敷层中的钛(Ti)粉、石墨粉、氮化钛(TiN)粉在等离子熔覆过程中原位合成了颗粒状新生相Ti(C,N),且均匀弥散分布在熔覆层中,形成了主要由硬质相、包覆相、粘结相组成的芯-环结构;涂层平均硬度达HV0.51750,最高可达HV0.52040;涂层的磨损机理主要为磨粒磨损,与基体相比,有较好的硬度和耐磨性能,以期为农机刀具材料强化提供参考。     

喷焊余温淬火改善深松铲尖铁基涂层耐磨性

针对深松铲尖耐磨性能差、失效频繁等问题,采用火焰喷焊技术在45钢基体上制备了铁基合金涂层,并利用喷焊后试件余温对其进行了淬火处理。利用扫描电镜、能谱仪、X射线仪分析了涂层显微组织、元素构成及物相组成,利用显微硬度计、磨损试验机测试了涂层显微硬度及磨损性能。结果表明,涂层与基体呈良好冶金结合,淬火涂层主要由碳化物Cr_(23)C_6、Cr_7C_3,硼化物Fe_2B,复合相(Cr,Fe)_7C_3以及固溶体γ-Fe(Cr,Ni,C,Si)等组成。与未淬火涂层相比,组织得到细化,涂层显微硬度平均为800 HV左右,较未淬火涂层提高了约100 HV。淬火涂层试件(45钢基体)和未淬火涂层试件(45钢基体)平均磨损质量分别为0.30和0.35 g;田间试验的涂层淬火深松铲尖(65Mn基体)磨损质量为32 g,无涂层65Mn铲尖为70 g,涂层深松铲尖具有较好的耐磨性,该研究可为延长深松铲尖使用寿命提供参考。     

免耕播种机开沟圆盘水射流淬火工艺数值模拟及验证

针对免耕播种机开沟圆盘整体淬火后硬度不足且易翘曲变形的问题,该文提出一种水冲击射流淬火方法,利用DEFORM软件对开沟圆盘淬火过程中的硬度和翘曲变形量进行数值模拟,分析了射流阵列参数(喷嘴间距、喷嘴直径和射流速度)对淬火结果的影响,并对工艺参数的优选数值进行了试验验证,二者显示了较好的一致性。结果表明:喷嘴间距是关键工艺参数,当喷嘴间距取4~5 mm时,开沟圆盘可以整体淬透,硬度达到45~49 HRC。开沟圆盘的变形量与喷嘴间距呈抛物线关系,当喷嘴间距取5~6 mm时,变形量达到最大值1.80×10-2~3.30×10-2 mm,淬透后变形量较小。随射流速度的增大,开沟圆盘硬度及变形量均增加,当射流速度为1~6 m/s时,增幅较大,当射流速度6 m/s时,增幅趋缓。在喷嘴直径为4~12 mm范围内,开沟圆盘硬度及变形量均随喷嘴直径加大而增加。优化后的工艺参数为:喷嘴间距为4~5 mm,喷嘴直径为6~8 mm,射流速度为3~6 m/s;此时,开沟圆盘硬度可达45~49 HRC,变形量为1.28×10-2~2.49×10-2 mm。     

基于激光感知的农业机器人定位系统

为解决基于全球导航卫星系统（global navigation satellite system,GNSS）的农业机器人和自动驾驶农机在机库、大棚等卫星信号弱或无环境下定位精度低甚至无法定位的问题,该研究提出了基于激光感知的农业机器人定位方法。采用二维激光雷达和激光接收器设计了基于激光感知的机器人定位系统,通过二维激光雷达发射扫描激光获取机器人上激光接收器的点云,同时激光接收器感应扫描激光,融合感应扫描激光时间差和激光接收器点云特征,得到移动激光接收器（即农业机器人）的定位。以全站仪测量为参照在大棚内开展验证试验,结果表明,在激光雷达扫描范围内,机器人行驶速度为0.8 m/s时,直线行驶时最大偏差绝对平均值为4.1 cm,最大均方根误差为1.5 cm;曲线行驶时最大偏差绝对平均值为6.2 cm,最大均方根误差为2.6 cm,满足农业机器人在农机库等环境中自动导航所需定位精度要求。     

生物散斑技术在农产品品质分析中的应用

该文综述了生物散斑技术的装置结构、数据处理方法及其在农产品品质检测中的应用进展。生物散斑技术是一种成本较低、快速、无损、实时和可定性/定量的光学无损检测技术,在农产品质量检测的应用中,由于生物散斑活性与农产品的细胞器颗粒大小和细胞质流等生理特征关系密切,因此该技术可用于果皮厚度、成熟度、硬度、酸度、可溶性固形物含量、淀粉含量、水分含量、呼吸速率等理化指标的测量。该文指出今后生物散斑技术的发展需要改进设备,稳定相干光光源,还需要深入研究生物散斑在农产品生理学上的意义,从而实现该技术的标准化和商品化。该文为今后生物散斑技术在农产品品质分析领域的发展提供了一定指导意义。     

Image changes in chlorophyll fluorescence of cucumber leaves in response to iron deficiency and resupply

Iron (Fe) is an essential element for plants and its deficiency causes decrease not only in the photosynthetic rate but also in the actual photosystem II efficiency at steady‐state photosynthesis. The aim of this work was to determine the effect of Fe deficiency in plants of Cucumis sativus (L.) in two different experimental conditions. In the first experiment, plants were grown with or without Fe for 7 d. After 7 d, Fe‐deficient plants were resupplied with Fe and sampled after 12 h and 48 h. In the second experiment, plants were grown with Fe in the nutrient solution for 3 d and after this period, Fe was withdrawn and plants sampled after 3 and 6 d. Iron and chlorophyll (Chl) concentration and Chl‐fluorescence imaging were measured. In cucumber leaves subjected to Fe deficiency, fluorescence imaging of Chl a evidenced spatial changes on leaf lamina. Following Fe deficiency both after 7 d (Exp. 1) or 6 d (Exp. 2) leaves showed a slight, nonsignificant decrease in F_v/F_m ratio. However Chl‐fluorescence parameters determined in light conditions showed significant changes which indicate an alteration in the photosynthetic process. Surprisingly, the effect of Fe deficiency was more pronounced in leaves of plant of Exp. 2 as compared to those that had grown in complete absence of Fe (Exp. 1). In the latter case down‐regulated mechanisms preserved leaves from irreversible photoinhibition leading to complete recovery when plants were resupplied with the microelement.     

苹果采摘机器人激光视觉系统的构建

为了避免或减少自然光线的干扰,该文设计了一种用于苹果采摘机器人的激光视觉系统。基于飞行时间原理的LMS211激光测距仪可对目标距离进行测量,具有精度高、响应速度快等优点;研制的直线运动单元可自由调整其滑台的移动速度和行程,用来协助测距仪完成对目标场景的三维扫描。试验结果表明：在一定测量范围内,扫描数据能较理想地反映果实的曲面特性,选择合适的水平分辨率可提高数据的成像效果,生成的距离图像易于解析果实、枝叶的空间几何特性及相互间的层次关系,且效果不受光线变化的影响。该系统为后期果实的识别研究提供参考。     

大力发展农业工程,促进农业和农村经济结构调整,提高农业效率和效益

对比了发达国家和我国农业的差异,指出为了完成我国农业发展新阶段的战略性任务:“对农业和农村经济结构进行调整,使其真正转到以质量和效益为中心的轨道上来,努力增加农民收入”,就必须大力发展农业工程。列举事实阐述了农业工程对以下7个方面的巨大作用:提高农产品质量,提高种植业效率和效益,加快畜牧业发展,发展农产品加工业,优化农业区域布局,调整农村劳动力就业结构,大力发展乡镇企业和小城镇,实现农业产业化经营,参与国际竞争     

第三方农技平台模式

以农业数据库为基础,利用宽带视频会议通讯工具贯穿终端等各环节要素,把农资供给、市场经纪、农产品加工和认证监管等有机联系在一起,最终为生产者和消费者服务。同时集合农业专家多人视频会诊系统、农业生产网络监控系统、农业网校再教育系统等完善农业战略流程,实现土地到餐桌的农产品可追溯体制。     

农业机械化发展水平评价方法比较

农业机械化发展水平是反映农业机械化发展的一个重要指标,是分析、衡量农业机械化发展的基础。目前普遍使用的农业机械化作业水平是根据种植业中的"耕、种、收"生产环节的机械化程度加权平均得到的;在农业机械化作业水平的基础上,将农业劳动力占全社会从业人员的比例纳入评价范围,对农业机械化作业水平进行修正,可得到农业机械化水平;而根据农业机械作业费用占农业劳动力、畜力和机械作业总费用的比例可得到农业机械化指数。对比分析农业机械化作业水平、农业机械化水平和农业机械化指数可以发现,农业机械化作业水平由于仅考虑了种植业中的"耕、种、收"生产环节的机械化程度,没有反映农业机械对农业劳动力的替代作用,不能准确反映农业机械化发展水平,更适于评价农业机械作业情况。而农业机械化水平和农业机械化指数既包含农业机械作业情况,也包含了农业机械对农业劳动力的替代作用,因此,能够更准确地反映农业机械化发展的真实情况。但由于农业机械化水平是在现行的农业机械化作业水平基础上修正而得到的,可操作性更强。     

农业信息化带动农业经济发展的作用机理研究

现代农业是与信息化同步发展的农业,要实现农业现代化、加速农业经济发展,必须积极利用现代信息科技的发展成果,加快农业信息化进程。分析了农业信息化对农业经济的作用机理和主要作用点。