基于功基窗口法的拖拉机典型工况排放特性研究

降低拖拉机等农业机械的作业排放对大气环境的污染势在必行。以某款拖拉机为测试主体,利用PEMS系统获取拖拉机旋耕作业状态下的排放情况,按照欧盟非道路第5阶段的测试方法及计算程序,基于功基窗口法对排放数据进行计算分排放情况。试验结果表明,NOX排放结果为5.25~5.942g/kW·h,拖拉机装用发动机的排放测试结果,台架试验不能有效反应田间作业排放情况。     

增程式电动履带拖拉机设计与试验

针对缺乏适宜温室大棚作业的小功率电动拖拉机的问题,本文设计了一台10 kW增程式电动履带拖拉机,完成了工况分析、电驱系统设计和试验。针对行走、旋耕、开沟工况进行了性能测试,试验结果表明所设计的增程式电动拖拉机能够实现传统燃油履带式拖拉机所具备的功能。测试结果表明,速度4.8 km/h行走工况电动机消耗功率约为3.2 kW,速度2 km/h旋耕作业工况电机消耗功率约为3.75 kW,速度2 km/h开沟工况电机消耗功率约为3.3 kW。当前电池配置下,可以支持行走工作2.2 h,旋耕工作1.9 h和开沟工作2.1 h,纯电模式基本满足小规模温室大棚零排放作业需求。需要持续大负载工作时,增程式电动拖拉机可以启动增程器与电池协同供电以实现持续工作。     

自动化控制技术在拖拉机上的应用研究

为进一步提高拖拉机的田间作业效率和拖拉机整机的作业性能,利用自动化控制技术,针对混合动力驱动控制的拖拉机控制系统进行改进。通过深入理解拖拉机的工作原理及特点,融入扰动观测机理、双重功率流理论和闭环调节功能,针对拖拉机的导航控制、变速设置和智能显示三大模块进行智能优化。测试结果表明:优化后的拖拉机导航系统误差率可降低2. 4%,变速控制灵敏度由89. 50%提高至92. 80%,智能显示准确率提高13. 67%,整车综合作业效率提高22. 26%。此结果表明:基于自动化控制技术的拖拉机控制改善效果可行,可为其他农用机械改进提供一定思路,具有较强的实际参考价值。     

拖拉机功率与深松作业效率关系研究

为了研究农机实际作业过程中的农机功率与深松作业效率之间的关系,以山东省深松作业为研究对象,选取323台福田雷沃重工生产、功率范围为52. 20～197. 61 k W、装载农机深松作业远程监测终端的拖拉机,采集2015年4月到2017年4月之间深松作业运行轨迹数据37 981条,计算深松作业面积、作业时间和效率。将数据集按照无放回抽样方法分为建模集(80%)和验证集(20%),通过线性回归分析,建立了基于拖拉机功率的深松作业效率模型,拖拉机功率与深松作业效率有明显的线性关系,其R~2达到0. 914 7,均方根误差为0. 168 4 hm~2/h,模型验证结果均方根误差为0. 339 6 hm~2/h。拖拉机作业效率模型可为拖拉机服务组织在拖拉机作业时间窗口条件下进行拖拉机作业的合理调度与分配提供科学依据。     

基于自动导航的小麦精准对行深施追肥机设计与试验

针对冬小麦返青期地表追施氮肥使氮素挥发导致肥料利用率低的问题,结合目前在小麦追肥过程中缺少深施氮肥作业装备的现状,进行了基于拖拉机自动导航技术实现精准对行深施氮肥的技术研究,设计了小麦精准对行精量深施追肥机。追肥机采用安装有自动导航系统的拖拉机牵引实现精准对行,以RTK-GNSS接收机测取的作业速度为基准,通过液压系统驱动排肥机构工作,双圆盘开沟器开沟深施,采用PID控制排肥轴转速与车辆行驶速度实现实时匹配,达到精量控制追肥量的目的。田间试验结果表明:设置目标追肥量为200 kg/hm2,车辆行驶速度为5 km/h时,追肥机能完成对行深施追肥作业,机具对行作业误差在±6 cm以内,追肥量偏差小于9%,可满足实际生产需求;对照撒肥机表层撒肥作业,每公顷减施氮肥25 kg左右,小麦每公顷增产486.5 kg左右。     

3XSP-1型橡胶施肥机测试与效果评价

3XSP-1型橡胶施肥机针对橡胶中耕管理过程中施肥主要依赖人畜作业,或大中型轮式拖拉机、履带式拖拉机配套的开沟机辅助用工多、工效低、作业成本高,且适用性不强等技术现状而研制,采用单行作业模式,通过刮板式施肥结构,将施肥桶中的橡胶专用肥经排肥系统施撒于施肥沟内,一次可完成开沟、施肥、覆土联合作业。经测试:该施肥机匹配66.18 kW(90马力)拖拉机,生产率达1.23 hm~2/h,油耗3.1 kg/hm~2,施肥均匀度90%以上,覆盖率达98%,可有效替代人工或半机械化作业,提高生产效率并降低成本。     

拖拉机队列自动控制系

为了提高拖拉机田间作业效率，开发了拖拉机队列自动控制系统。建立了拖拉机队列模型，设计了队列控制方法。首先应用三阶样条曲线拟合先行拖拉机的行驶位置点，动态生成跟踪拖拉机的参考路径。然后设计了最优路径跟踪器，用来引导跟踪拖拉机沿着参考路径行驶。在平坦的草地上进行了拖拉机队列的自动控制试验，试验结果表明，跟踪拖拉机能够成功沿着先行拖拉机的轨迹行驶，横向偏差的平均值和均方根值分别小于     

智能化控制的精整地联合机设计及关键部件分析

精整地联合机可为农作物的种植与耕种提供良好先决条件。为不断提高精整地的作业效率,实现精准化、机械智能化控制目标,根据精整地联合机的工作原理,通过对其整机结构进行参数优化及关键作业部件的机理分析,将智能自动控制与调节技术应用到精整地联合机控制装置,完成联合机整机的设计与关键部件参数选定。同时,进行试验验证,结果表明:采用智能化控制的精整地联合机作业效果良好,整机的翻土、平整等多项性能均得到较好提升,效率提升约可达20%。此设计对于农业机具的发展具有一定的参考价值。     

基于耦合动力学的拖拉机传动装置性能提升

为进一步提升我国农用拖拉机的综合作业效率,选定其传动装置展开性能优化分析。以耦合动力学理论为改善原则,结合拖拉机传动装置的工作机理与效率传递特点,建立耦合动力学数学模型,并通过传动结构分析与性能提升方案设计,进行整机作业试验。试验结果表明：基于耦合动力学的拖拉机传动装置性能优化效果明显,传动系统的传动效率与动力输出效率分别相对提高了5.09%和7.40%;此思路将传动系统的机械元件与电控模块的内部力学关系进行耦合处理,改善了整机的系统稳定性与振动舒适度,综合作业效率相对提升了6.90%,是耦合思维在拖拉机转型升级的创新应用,具有重要的借鉴意义。     

双轮驱动电动拖拉机传动性能研究

提出了双轮驱动电动拖拉机的总体结构方案,从作业受力和牵引效率2个方面分析了电动拖拉机的牵引性能,并进行了传动部件的匹配分析。在此基础上搭建了电动拖拉机传动试验平台,分别进行了牵引性能、带载启动及运输工况等试验。试验结果表明,所设计的电动拖拉机牵引转矩达到1 800 N·m,可满足更大耕深作业。带载启动时,驱动转矩从700 N·m增至1 600 N·m,车速由0增至7 km/h,所用时间约为1.1 s。运输试验运输货物为1 710 kg时,速度达到6.5 km/h。     

农用拖拉机牵引装置智能化测试与改进

为进一步提升农用拖拉机牵引装置的牵引效率和整机作业效率,针对其牵引装置进行智能化测试与改进研究。在全面理解农用拖拉机牵引装置工作机理及组件结构的基础上,建立牵引系统理论模型,并对相关联的悬挂装置同步改进,将驱动、牵引、悬挂形成闭环且协调的智能控制系统,进行试验测试。测试表明:选定牵引效率、燃油消耗率(经折合换算后)、悬挂稳定保持率和拖拉机整机作业效率4个变量参数,改进后的优化效果分别达到+2.8%、-3.7%、+12.1%和+15.8%,改进效果明显,可为农用拖拉机或其他动力驱动机械的类似部件优化提供思路和参考。     

拖拉机传动装置的结构优化研究

为进一步提升农用拖拉机的传动性能,同时降低能耗损失,根据拖拉机作业工况特点及用途,在查阅国内外拖拉机传动装置特性研究与整机发展情况的基础上,通过分析我国常用拖拉机的结构组成及传动系统工作原理,将混合动力传动应用于核心传动装置,并对关键部件进行合理布局和计算选型;同时,植入智能控制系统,对变速、转向、步进等各作业状态进行监控与实时调整,达到传动装置工作的可视化目标。其中,CVT应用于连续、平稳更换挡位,实现了传动及时、控制精准性能要求。搭建了试验平台对牵引性能、能耗环保指标及安全性能综合测试,结果表明:各挡位的传动比较优化前数据提升19%左右,拖拉机整体工作效率得到有效提高,可为后续拖拉机其他核心部件优化与改进提供思路和参考。     

拖拉机自动转向试验台研制

农业机械自动转向是实现农业机械自动化和智能化的关键技术之一,农田作业工况较为复杂,拖拉机自动转向装置的现场安装调试费时费力。针对这一问题,本研究研制了一种拖拉机自动转向试验台,对拖拉机自动转向装置进行模拟调试与测试以保证其控制的准确性和可靠性,从而减少田间测试时间,降低安装使用成本。本研究选用120马力拖拉机前桥,通过对机械结构、液压系统和电气控制系统的设计计算,搭建了拖拉机自动转向试验台。利用惯性测量单元对转向系统工作性能进行测试,试验结果表明方向盘平均转向间隙为16.48°,车轮平均转角延迟时间为0.14s,响应速度和稳定性符合农业机械转向要求。所研制的拖拉机自动转向试验台能够用于测试拖拉机前桥的工作状态,并对其转向性能参数进行准确采集和记录,可为农业机械自动转向装置的调试和性能检测提供一个高效可靠的测试平台。     

基于功率密度的大功率拖拉机变速箱壳体疲劳分析

引入功率密度的概念,提出功率密度与时频分析相融合的疲劳寿命预测方法,研究了应力幅值和载荷频率2个因素对大功率拖拉机关键零部件疲劳寿命的影响。以某型号88 k W拖拉机为研究对象,在实际调研、用户反馈和有限元分析的基础上,确定变速箱壳体疲劳损伤危险点位置,搭建动态应力测试系统,采集拖拉机不同作业工况下的应力-时间历程。基于实测载荷,利用功率密度与时频分析相融合的疲劳寿命分析方法对拖拉机变速箱壳体的疲劳寿命进行预测,得到危险点的疲劳寿命为24 001 h,与基于Miner损伤理论和名义应力法分析得到的疲劳寿命(35 676 h)相比较,更接近实际工作寿命。本研究可为农机装备关键零部件的疲劳寿命预测提供更符合实际的分析方法。     

拖拉机防护装置自动静载试验系统设计

针对拖拉机防护装置静态试验设备调节繁琐、自动化程度和作业效率低等问题,设计了拖拉机防护装置自动静载试验系统。该试验系统由机械加载及辅助系统、液压系统和测控系统等组成,采用一次性夹持固定拖拉机防护装置,通过三维移动加载立柱、压垮横梁以及手动/遥控调节、自动加载等方式,实现拖拉机防护装置在不同工况下的静载试验。利用该试验系统对WD1104型轮式拖拉机驾驶室进行了水平纵向加载、侧向加载和2次垂直压垮试验,试验结果表明,系统性能稳定,纵向加载和侧向加载下的能量控制误差分别为0.55%、0.03%,垂直后压垮和垂直前压垮试验压垮力控制误差分别为0.63%、0.16%,满足相关标准对试验设备的要求。     

电动拖拉机综合台架试验系统设计与试验

电动拖拉机试验具有测试对象多和物理系统复杂的特点,单一试验系统不能满足电动拖拉机性能测试要求。根据电动拖拉机作业特点,通过分析其动力传动系统数学模型,确定了以电动机效率、电池组放电特性为测试变量的设计任务。采用模块化方法,设计了能源系统试验模块、动力系统试验模块和电动拖拉机综合试验系统整体方案。通过研究试验系统总体参数设计方法,得到了加载电动机、电池测试系统和直流电池模拟器等部件的参数计算模型。通过试验系统硬件选型匹配,设计了可满足90 k W以下电动拖拉机性能测试的试验系统。在该试验平台进行了电动拖拉机性能台架试验,结果表明:试验测试误差与前期仿真分析误差在10%以内,设计的综合台架试验系统对电动拖拉机部件性能测试的适用性较好,满足整机性能分析和标定的试验需求。     

污水处理厂自动化控制系统的探究

近年来污水处理开始逐渐由自动化控制替代原有的人工控制和人工操作,运用计算机技术和多媒体监控技术提高了工作效率,并且有效降低了操作人员的负担,污水处理效率和处理质量都得到了提高,但是化工行业的发展带来了更多污染物,污水处理厂运用自动化控制系统处理污水至关重要。文章就自动化控制系统在污水处理厂中的应用展开探讨。     

一体化灌溉施肥机电气控制系统优化研究

为进一步提升一体化灌溉施肥机的作业效率,在明确其结构组成与工作原理的基础上,对内部电气控制系统进行了优化研究。运用PID智能调节和PLC控制理论,对整机的电气装置和自动控制系统进行优化改进,包括调节控制模块、数据管理模块及智能监测模块等,并选定优化参数进行灌溉试验。结果表明:以肥液浓度C为指标,计算机理论浓度与灌溉试验浓度均可达到设定目标浓度状态,且二者吻合较好;优化后的一体化灌溉施肥机的水利用效率和肥料利用效率分别在原基础上提高22%和13%,大大缩短了施肥灌溉作业时间,验证了此优化研究的可行性,具有一定的应用价值。     

玉米收获机低损脱粒智能控制系统半实物仿真平台设计

针对玉米籽粒收获机低损脱粒智能控制系统开发受场地和季节影响较大的问题,设计了一套低损脱粒智能控制系统半实物仿真平台。该仿真平台由仿真平台控制器、操作面板、演示面板、扶手箱、显示器和上位机组成。分析了玉米籽粒收获机低损脱粒智能控制系统的组成和收获控制器的测试需求,建立了玉米籽粒收获机关键作业参数调节过程的数学模型,基于STM32F407型单片机搭建了硬件在环仿真测试系统,并完成了试验台设计。进行了仿真平台和玉米籽粒收获机在空载条件下的作业参数调节开环对照试验,其中,滚筒转速仿真误差的数学期望为0.126r/min,标准差为0.776r/min;作业速度仿真误差的数学期望为-0.022km/h,标准差为0.094km/h;凹板间隙仿真误差的数学期望为0.041mm,标准差为0.147mm,验证了仿真平台对执行机构调节过程模拟的有效性。进行了信号模拟测试和收获控制器自动控制策略仿真测试,结果证明了仿真平台可用于玉米籽粒收获机智能控制系统的开发和控制策略的测试,提高了系统开发效率,缩短了开发周期。