双向犁平地合墒器随动翻转机构的研究

为了在双向犁上配置合墒器解决耕耙复式作业,对双向犁及平地合墒器进行了分析,提出双向犁平地合墒器随动翻转机构,对随动翻转机构的主要设计参数进行了理论分析,论述了各参数之间的关系及选择原则。试验表明,该机构工作稳定可靠,具有良好的使用价值。     

基于单片机控制的气流换向干燥系统研究

为提高干燥品质、减轻劳动强度和实现干燥过程自动化,研制了基于单片机控制的气流换向干燥系统。采用“小参数热风渗流、间接加热、气流换向深层干燥”的干燥工艺,对系统的性能进行了试验研究和分析,同时,对气流换向及气流内循环在干燥中的作用和效果进行了讨论。结果表明,气流换向干燥系统和所采用的干燥工艺能有效地保证干燥物料,特别是粮食种子的质量指标     

基于三星齿轮换向原理的自动升降挖坑装置研制

手提式挖坑装置钻头旋转动力源于汽油机,而钻头升降则需要人工手动完成。该文基于三星齿轮换向原理设计了齿轮换向机构,通过调整换向手柄的位置,即可将汽油机单一动力方向转换为正反2个方向,实现了丝杠螺母机构中螺母轴的正反转。挖坑装置工作时汽油机一部分动力带动螺旋钻头旋转,一部分动力经带传动机构、齿轮换向机构带动丝杠螺母升降机构进行往复运动,从而实现了钻头主动、匀速进行挖坑作业,提高了挖坑作业质量,挖坑作业完成后,回程能够自动复位。自动升降挖坑装置在挖坑作业过程中,仅在换向时需要人工操作,手动换向操作时间仅为2 s,占单坑作业总时间的3.5%,在挖坑作业进给行程和复位行程中,均无需人工操作,大大降低了劳动强度。基于三星齿轮换向原理的自动升降挖坑装置田间单次作业平均挖坑时间为57 s,平均坑深237 mm,平均坑口直径300 mm,挖坑质量满足后续施肥作业要求。此外,增设换向手柄中间限位孔,防止在挖坑作业进给过程中,钻头遇到较大石块或树根,丝杠螺母升降机构突然卡死,暂时切断汽油机向丝杠螺母升降机构的动力传递路径,起到对系统的保护作用。     

固定床上下换向通风小麦干燥模拟与工艺优化

为了研究固定床上下换向通风干燥机理,确定合理烘干工艺参数,根据通风加热干燥过程中小麦和介质空气之间热质传递关系,采用经典PDE模型为理论基础,建立了适用于小麦固定床换向通风干燥计算机模拟的离散化模型。此模型可计算出小麦实时干燥状态、批次小麦干燥耗时、能耗经济成本等,并能依此推算出最优作业参数。经实际验证,模型模拟计算结果与试验结果基本相符,整床层小麦平均含水率模拟值和试验值的相关系数r达0.995,模型模拟可用于不同环境温度和相对湿度下的最优通风温度和风量分析。论文分析了换向通风干燥过程床层小麦含水率和温度变化规律;根据小麦收获时天气状况,选择环境温度20~35℃,环境相对湿度20%~85%范围,以批次烘干单位质量湿小麦能耗成本最低为优化判据,确定通风温度、风量及对应单位质量小麦烘干能耗成本,为实际小麦烘干工艺参数设定提供参考。     

5H-1.5A型花生换向通风干燥机研制

为了解自行研发的5H-1.5A型花生换向通风干燥机作业性能,该文介绍了研发设备总体结构、工作原理及烘干箱体、导风组件、换向通风机构、余热回收装置等关键部件,并开展了整机作业性能试验研究,对比了空载工况下有无导风组件时,介质空气穿过承料板后的风场分布特性,测得有导风组件时承料板上方10 cm处风速均在0.68～0.73 m/s范围内,水平方向介质空气通风均匀性显著提高。测试了双入风口并行通风干燥10 h和单入风口换向通风干燥38 h过程中床层物料温度变化及干燥终止含水率分布情况:0～10 h,底层物料温度快速升高,上层物料温度上升缓慢,物料层温差先快速增大后逐渐缩小;10 h后,上、中、下物料层温度呈类波浪式升落,波动幅度逐渐减小,物料层温度逐渐逼近设定干燥温度;干燥终止时,左、右2个干燥半区最大含水率差值分别为1.42%、1.74%,为左、右干燥区含水率总降幅的4.1%、5.1%,干燥均匀性良好。测试并评估了余热回收装置对整机加热贡献率、热效率、能耗成本等的影响:余热回收装置在换向通风阶段对干燥系统的加热贡献率约为61%,系统热效率提高至80%以上,批次干燥能耗成本降低48.7%。与传统固定床干燥设备相比,可节省能耗成本约64.7%,干燥不均匀度降低约82.6%。研究结果可为设备的改进熟化及推广应用提供技术支撑。     

果蔬热风穿流干燥换向通风的研究

以豇豆为典型物料,利用热风穿流干燥试验台,进行了换向通风干燥的试验研究,得出了不同换向时间对干燥过程的影响规律,及其与能耗关系的回归方程式,得换向时间为0.5h时,能耗最低的结论,并在箱式穿流干燥机上进行了验证试验。     

换向通风横流式干燥机的研究及计算机辅助设计

横流式谷物干燥机有许多优点,是世界上设计较早、使用时间较长的干燥机型之一,但同时也存在着较大的不足。为了克服其不足,该文介绍了新研究发明的换向通风横流式干燥工艺及其机型的结构原理,并运用ＣＧＤＳＰ谷物干燥综合模拟程序进行了优化设计。     

气动翻转双向犁及气缸的设计

利用气压作动力,选用双向齿轮齿条传动活塞气缸,驱动铧式双向犁左右翻转,完成闭垄耕作,可替代国内外双向犁上常用的液压翻转装置。通过设计、受力分析,引用函数逼近法找出了气动背压机构的最佳参数。实验表明,其性能指标均达到国家有关标准要求,且结构和制造工艺简化,生产成本降低,增加了农用拖拉机的适用性。     

半悬挂犁受力和结构参数的计算机辅助分析

半悬挂犁工作幅宽大，作业效率高，非常适应大农业生产的要求，为了合理地进行半悬挂犁与拖拉机机组的配套设计和使用，减少耕作过程中的功率消耗，提高机组效率，就必须要对半悬挂犁进行受力和结构参数分析，传统的分析方法是利用图解法。本文从理论上分析了采用图解法进行半悬挂犁受力分析所存在的问题，建立了半悬挂犁受力的矩阵方程组，利用计算机辅助分析，预测了半悬挂犁机组各结构参数变化对机组受力工况的影响，从而为半悬挂犁机组的合理配置、强度计算和优化设计提供了理论依据。     

Computer Aided Analysis of Forces Applied to Semi-mounted Plough

半悬挂犁工作幅宽大，作业效率高，非常适应大农业生产的要求，为了合理地进行半悬挂犁与拖拉机机组的配套设计和使用，减少耕作过程中的功率消耗，提高机组效率，就必须要对半悬挂犁进行受力和结构参数分析，传统的分析方法是利用图解法。本文从理论上分析了采用图解法进行半悬挂犁受力分析所存在的问题，建立了半悬挂犁受力的矩阵方程组，利用计算机辅助分析，预测了半悬挂犁机组各结构参数变化对机组受力工况的影响，从而为半悬挂犁机组的合理配置、强度计算和优化设计提供了理论依据。     

犁旋一体机自动调平系统设计与试验

为了解决犁旋一体机作业过程中调节机具问题,设计了一种犁旋一体机自动调平系统,该系统包括执行机构、控制系统、液压系统。根据犁旋一体机自身的特点,提出了一种确定调平角度范围的方法,并根据实际田间作业情况,运用EDEM仿真软件进行田间作业的虚拟仿真,仿真结果表明:地表平整度小于2 cm,满足农艺要求。在设计和仿真的基础上,进行田间试验,将手动调平的犁旋一体机的作业情况和自动调平的犁旋一体机的作业情况进行对照,分析了作业过程中机具的角度变化和作业后的耕深及其稳定性,地表平整度。结果表明:自动调平犁旋一体机相对于手动调平犁旋一体机,在耕深的稳定性和耕后地表平整度上有较为明显的提高,前者耕深稳定系数达到87.31%,后者为84.76%。前者地表平整度为1.97 cm,后者为2.56 cm。     

Comparative analysis of the field performances of a reversible animal-drawn prototype and conventional mouldboard ploughs pulled by a single donkey

The performance of two conventional animal-drawn mouldboard ploughs and a reversible prototype mouldboard plough were studied under field conditions in Kenya on previously ploughed and harrowed clay nitisol. The two mouldboard ploughs were a Victory plough, manufactured in the United Kingdom, and a cylindrical mouldboard plough manufactured by the Rumptstad factory of The Netherlands. The reversible prototype wooden mouldboard plough was developed at the Department of Agricultural Engineering of the Swedish University of Agricultural Sciences as a mouldboard type, modernized version of the ard type plough.

Simultaneous and dynamic measurement of forces, moments, ground speed and tillage depth were made. The results of the comparison between the three ploughs showed that both the horizontal and vertical components of forces resulting from the reversible plough were about 50 and 65% of the forces resulting from the Rumptstad and the Victory ploughs, respectively.

In the case of the reversible plough, the effect of a tail angle on horizontal and vertical forces was investigated. The results of field tests confirmed the laboratory results in that the form of graphs and equations describing the relationship between the forces and tail angle were similar to those obtained during the laboratory tests.

A single donkey was used to draw the implements throughout the experiment. It pulled about 25% of its body weight at an average speed of 0.8 m s⁻¹ and worked for 9 h per day.     

斜置潜土逆转旋耕抛土仿真及试验

斜置潜土逆转旋耕是一种新的旋耕方式,研究其抛土机理对于优化设计斜置潜土逆转旋耕机有重要意义。该文在 LS-DYNA 平台上建立了斜置逆转旋耕抛土 SPH(smoothed particle hydrodynamics,即光滑粒子流体动力学方法)仿真模型,通过该模型对不同工况下的斜置潜土逆转旋耕抛土模拟仿真,得出了不同参数条件下斜置逆转旋耕时不同层的后抛土率,将相同条件下仿真得到的不同层的后抛土率和室内土槽试验得到的不同层的后抛土率进行了对比分析,验证结果表明,最大仿真误差为 12.50%,最小仿真误差为 0.20%,平均误差为 3.09%。应用校正的仿真模型,以斜置角、前进速度、潜土深度以及刀辊转速作为试验的 4 个因素,并对每个因素取 3 个水平,以后抛土率为试验指标,进行了斜置潜土逆转旋耕抛土虚拟正交试验。采用极差分析法、方差分析法以及回归分析法对试验结果进行了分析,数据分析结果表明,影响后抛土率的主次顺序依次为潜土深度、斜置角、前进速度和刀辊转速,后两者对后抛土率影响不显著,并且得出了潜土深度、斜置角与后抛土率的数学关系模型。根据虚拟试验结果优化了斜置潜土逆转旋耕机物理样机并且进行了田间试验,田间试验结果表明,斜置潜土逆转旋耕成功解决了旋耕机支架和中央传动箱体潜土的难题,并且用 R175 标准旋耕刀达到了 20 cm 的耕深,实现了短刀大深耕。     

Optimized soil inversion in the headlands with a novel section-controlled mouldboard ploughing system

In inversion tillage systems, the mouldboard plough is fundamental for producing a desirable seedbed. The desired ploughing quality is achieved when the plough layer is inverted homogeneously. This is, however, difficult to obtain in the main-headland intersection zone where the plough is lowered and elevated, as ploughed and unploughed triangles are formed. This results in zones where the soil is inverted twice, which may result in poor residue and weed incorporation and a poor seedbed quality. The design of the three-point linkage-attached mouldboard plough has not changed since the 1950s, but the number of furrows has increased, which has increased the size of the aforementioned triangles. A novel ploughing system was introduced to meet these headland challenges, where each plough section can be lowered and elevated independently. The aim of this study was to evaluate the effects of using a section-controlled mouldboard plough. Two similarly designed, randomized, field plot experiments were conducted on two different soil types (sandy loam and loamy sand) on a stubble field and grass field. The study showed that the section-controlled plough reduced the main-headland overlap area by ~98%. The results of a range of soil physical properties measurements and seedbed quality analyses showed that the section-controlled plough created a homogeneous loosened seedbed quality, improving the incorporation of crop residues and leaving fewer residues on the soil surface. Furthermore, the section-controlled plough showed additional benefits, for example wedge operations and visual line marking.     

倾斜输送式油菜割晒机铺放质量分析与试验

针对油菜切割输送铺放过程中分枝牵扯和架空导致侧向输送难、割幅内铺放空间小、铺放难的问题,该研究根据油菜倾斜输送原理,设计了倾斜输送式侧铺放油菜割晒机。结合茎秆顺畅迁移的几何条件和运动学条件分析了油菜茎秆切割输送铺放过程,确定了倾斜输送式油菜割晒机主要结构参数和工作参数,明确了铺放质量的影响要素为拨禾轮转速、输送带线速度和输送装置倾角。以铺放角度、上下层铺放角度差、铺放宽度变异系数和铺放高度变异系数为铺放质量评价指标开展了二次回归正交组合试验。结果表明,输送装置倾角对铺放质量的影响最显著,优化参数组合为拨禾轮转速35r/min,输送带线速度1.5m/s,输送装置倾角27°。田间试验结果表明,优化参数组合条件下,割晒油菜的平均铺放角为28.3°,上、下层铺放角度差为5.4°,铺放宽度变异系数为9.6%,铺放高度变异系数为8.6%,铺放损失率为0.73%;晾晒4 d后油菜茎秆含水率和籽粒含水率分别为47.9%和9.7%,相较晾晒前分别降低了35.1%和74.4%,有利于后续捡拾脱粒清选。倾斜输送式油菜割晒机可实现油菜的顺畅输送、整齐铺放和高质低损割晒,满足多熟制油菜分段收获需要。研究结果可为油菜割晒机结构改进提供参考。     

犁体曲面轮廓线的有理设计方法及应用

近年来,犁体曲面的设计正在由经验设计向以数学解析法来描述和设计的方向发展,将农业技术要求与犁体曲面的参数在设计中有机地联系起来,无疑已成为今后犁体曲面设计的发展方向。本文以计算机为手段,对犁体曲面轮廓线的形成原理及方法进行研究与探讨,将农业技术对耕作质量的要求与设计参数联系起来,建立了不同农艺要求、不同犁体曲面数学模型、不同设计参数与其应具有的轮廓线之间的定量关系。     

切纵流联合收割机纵轴流滚筒长度设计与优化(英文)

为优化设计切纵流联合收割机纵轴流滚筒的长度,该文通过设计脱粒分离长度可变的纵轴流滚筒并进行喂入量为7 kg/s的水稻脱粒分离性能和籽粒分布试验,分析纵轴流滚筒下脱出混合物的分布规律,建立纵轴流滚筒的籽粒分布方程,计算纵轴流滚筒长度;通过计算纵轴流滚筒顶盖导流板的最佳导角对纵轴流滚筒长度进行优化,确定纵轴流滚筒长度的最佳值并进行水稻脱粒分离性能试验。结果表明,在水稻喂入量为7 kg/s,纵轴流滚筒顶盖导流角为7.64°时,优化后的纵轴流滚筒长度最佳值为3 159.77 mm,经优化后的纵轴流滚筒脱粒分离的籽粒夹带损失率约为0.29%。该研究为纵轴流联合收割机的纵轴流滚筒设计提供了参考。     

Plough marks as a tool to assess soil erosion rates: A case study in Axum (Ethiopia)

From the antiquity, the hilly landscape around the city of Axum in northern Ethiopia has been terraced and extensively used for agriculture purposes. Impacts of the “ard” plough on protruding and/or buried boulder at a depth less than the tillage depth produce scratches on their sides or their top. The spatial relationship among plough marks and rock surface orientations gives information on the ploughing direction, whereas the relative height from the present ground surface to the top of the marks and information on the age of cultivation can be used to assess soil loss rates. Parameters to define plough mark orientation were defined and measured in the field on boulders with plough marks within a study terrace located in an archaeological area with an approx of 2040 year age. These parameters are height from the ground, dip, slope and frequency.     

基于无函数表达节曲线的非圆齿轮分插机构设计与试验

针对行星轮系分插机构的非圆齿轮节曲线形状复杂、反求时难以用函数对非圆齿轮节曲线拟合的问题,把非圆齿轮的节曲线用数值点形式表示,提出了无函数表达非圆齿轮节曲线的设计方法。应用数值分析方法,对分插机构的秧针进行运动学分析;编写了人机交互设计和优化软件,研究设计变量对秧针运动轨迹和运动姿态的影响,对反求得到的无函数表达节曲线的非圆齿轮系进行检验和修正,完成了对行星架初始安装角等分插机构参数的优化。结果显示:非圆齿轮中心距为40.7 mm,齿轮齿数为19,行星架初始安装角为35°,栽植臂初始安装角为42°,秧针长度为142 mm,取秧角为12°,推秧角为75°为满足农业要求的分插机构的结构参数。秧针相对运动轨迹的高速摄影分析和田间插秧试验说明,求得的旋转式分插机构能够很好地满足插秧要求。该研究结果为高速插秧机核心工作部件的研发提供参考。