高稳定性卷盘喷灌机单喷头喷洒车设计

针对国产卷盘式喷灌机最常采用的单喷头钢架拼接式喷洒车在工作运行过程中受到喷头压力水后坐力、螺旋盘管扭曲的作用力和地面坡度等环境的作用而出现的弯扭、翻倾等问题,克服在喷头车上直接安装水泥配重块这一传统解决方案带来的成本提高、造型笨重粗糙等不足,从喷洒车的具体结构推导出影响其稳定性的理论因素.建立了单喷头喷洒车的三点支撑型式和五点支撑型式2种主要车架拓扑结构模型.以安装摇臂式喷头的喷洒车为例,考虑地面与车轮之间的摩擦因素,对一定坡度工况下运行的车体进行受力和受弯矩的平衡稳定性分析,将最大不翻倾临界坡度角作为衡量喷洒车稳定性高低的指标,基于MATLAB平台对影响稳定性的重心高度、前后支撑点距离等因素进行了优化,结果表明喷洒车的最大不翻倾临界坡度角提高了39.53%,优化后喷洒车的稳定性得到增强.分析思路和优化方法可为高稳定性喷洒车的设计优化提供有益的借鉴.     

小型山地履带拖拉机爬坡越障性能分析与试验

小型山地履带拖拉机(简称山地拖拉机)在田间行驶时,常遇到台阶、砖头、石块、田埂等障碍,严重影响其通过性及稳定性,进而引发侧滑甚至倾翻等安全问题。为此,选取最难跨越的台阶作为研究对象,对山地拖拉机爬坡越障性能进行研究。首先,对山地拖拉机爬坡时跨越台阶的运动过程进行分析,得到求解最大越障高度的计算公式;然后,基于多体动力学分析软件Recur Dyn进行了正交和单因素变量仿真试验,仿真结果表明:越障速度、坡度角和拖拉机质心位置均显著影响山地拖拉机的最大越障高度,增大越障速度和质心-支重轮距、减小坡度角和质心高度均可提高山地拖拉机的爬坡越障性能;最后,基于自主设计的山地拖拉机进行了爬坡越障田间试验。结果表明,在速度1.6 km/h、坡度角为0°～15°工况下,试验结果与理论计算及仿真试验结果基本一致,理论计算与仿真试验的最大相对误差分别为5.17%、6.47%;在坡度角大于15°工况下,理论计算与仿真试验最小相对误差分别为13.25%、19.21%。说明所得到的山地拖拉机最大越障高度计算公式及仿真模型在坡度角为0°～15°时有效。     

圆形和平移式喷灌机塔架车的纵向稳定性

利用地面车辆力学理论,对坡地上的圆形和平移式喷灌机的塔架车进行受力分析,以纵向坡度角作为衡量塔架车爬坡能力和抗翻倾能力的指标,推导出纵向坡度角与驱动力、塔架车结构尺寸、地面状况等因素之间的关系式及塔架车质心高度的计算公式,通过试验测得塔架车的纵向稳定性特性曲线.结果表明,适当增大塔架车的轮距、降低质心高度、减小驱动轮动力半径,合理匹配驱动功率,提高减速器传动效率、增大传动比,均可提高塔架车的爬坡能力和纵向稳定性.     

太阳能平移式喷灌机行走驱动系统配置与性能研究

对太阳能平移式喷灌机的行走驱动系统进行方案设计与理论计算,比较不同工况下喷灌机行走所需驱动功率,确定机组在不同工况下的驱动电机选型与光伏配置。该研究以一日累计作业时间为太阳能驱动平移式喷灌机的技术评价指标,预测陕西关中及宁夏地区晴天和阴天或雾霾天气下的机组续航能力;并得到各工况下喷灌机行走速度和行走坡度与一日累计工作时间的关系:一日累计作业时间随机组运行速度的提高与爬坡角度的增大而降低;相同工况下,晴天一日累计作业时间为阴天或雾霾天气的1.5倍。研究结果表明,以独立光伏发电系统作为平移式喷灌机的驱动能源是可行的,能够满足机组日常行走作业的需求。该研究结果可为太阳能平移式喷灌机行走驱动系统方案设计提供参考。     

发动机冷却系统建模与仿真优化研究

冷却系统冷却能力不足或者过度冷却都会对发动机的正常运行造成一定的影响,进而影响到发动机冷却系统的经济性、动力性和可靠性。以某型号的汽油发动机为研究对象,基于AMESim一维仿真软件,选取一般工况、最大扭矩工况、高温长时间爬坡工况、最大功率工况作为匹配工况,进行性能仿真研究。仿真结果表明:在高温长时间爬坡工况下,发动机会出现"开锅"现象,在其他3种工况能够维持在较佳的工作温度。针对"开锅"现象,提出了优化方案并验证了该方案的有效性。     

滚移式喷灌机关键部件的设计与试验

针对节水灌溉技术中存在自主研发能力弱、技术性能低、设备可靠性差、经济成本过高等问题,设计研制出一种节省材料、降低油耗、工作可靠、喷灌均匀度高的滚移式喷灌机.根据输水支管受力特点,通过Matlab对支管壁厚进行优化设计,优化出3种不同壁厚的输水支管,不仅能够节省材料,降低油耗,还能增加机组爬坡能力.对滚移式喷灌机的自动泄水阀进行了结构设计,计算并确定结构参数,利用ANSYS CFX进行模拟仿真试验.田间性能试验结果表明,该滚移式喷灌机各项指标都满足要求,喷灌机向前移动时支管产生的最大挠度为2.7 m,喷灌均匀度为92.45%,喷灌强度为12.59 mm/h.该研究为滚移式喷灌机的进一步发展提供参考.     

卷盘式喷灌机研究进展与发展趋势分析

为促进我国卷盘式喷灌机快速发展,提高对卷盘式喷灌机关键技术的整体认识和比较国内外差距,本文概述了国内外的发展历程和卷盘式喷灌机的主要类型和机型,从内外特性指标两方面,阐述了影响卷盘式喷灌机的关键因素及研究现状,总结出喷头车行走速度的均匀性、行走速度与喷头旋转扇形角及速度的匹配关系、喷头车运行稳定性、喷头进口压力的稳定性、喷头的姿态和地形等是影响喷灌均匀性指标的关键因素,各组成部分的能量转换效率和优化匹配是影响整机能耗的关键因素。分析了卷盘式喷灌机驱动动力、传动系统、速度控制、关键环节能量转换和喷头车稳定性等关键技术的研究进展和存在的问题。提出了我国卷盘式喷灌机需要重点研究的应用基础和关键技术问题,展望了卷盘式喷灌机多功能和智能化的发展趋势。     

碎甘薯秧离散元仿真参数测量与标定*

针对甘薯秧蔓机械化回收过程中离散元仿真研究缺乏准确参数值的问题,采用直接测量和虚拟标定相结合的方法对碎甘薯茎秆和叶片离散元仿真参数进行研究。采用物理试验法获得碎甘薯秧的本征参数、碰撞恢复系数等参数值及碎甘薯秧颗粒的静摩擦系数参数范围,并为离散元法仿真设计了不同的参数组合。通过堆积角优化仿真试验确定甘薯叶片本征参数及其他不易直接测量的离散元仿真参数。Plackett-Burman试验表明,甘薯茎秆—甘薯茎秆和甘薯茎秆—45钢的静摩擦系数、甘薯茎秆—甘薯茎秆和甘薯茎秆—甘薯叶的滚动摩擦系数均显著影响堆积角。运用最陡爬坡试验和Box-Behnken优化试验标定了对碎甘薯秧堆积角有显著影响的参数值,以得到的参数进行颗粒堆积仿真试验,测得堆积角平均值为40.51°,与实测值相对误差为0.972%,说明物理试验加优化仿真试验来标定离散元参数是可行的,标定所得的参数可作为甘薯秧茎叶离散元仿真参数。     

新型三折叠喷洒臂结构设计及动力学仿真

针对目前卷盘式喷灌机配套单喷头车水力能耗高,而水力能耗低的桁架式喷洒车不能折叠的问题,设计了1种新型三折叠喷洒臂桁架结构,确定了各杆件的长度以及连接关系,建立了基于多刚体系统动力学理论的拉格朗日法机构动力学方程,结合ADAMS虚拟样机技术仿真分析了三折叠喷洒臂结构在正弦函数驱动下的各杆件运动响应以及动力学特性.根据分析结果对结构进行了改进,结果表明,三折叠喷洒臂结构折叠过程运动平稳,完全收拢后内侧杆件折叠角为86.2°,各杆的最大受力突变出现在折叠收拢角为85.6°时,此时液压缸输出最大推力为2 800 N,各杆最大应力为10 MPa,远远满足管用防锈铝合金材料130 MPa的许用应力要求.由此表明,三折叠喷洒臂结构具有较好的折叠收拢效果,各杆件受力满足结构强度要求,为验证三折叠喷洒臂结构设计的合理性及加工物理样机的可行性提供了依据.     

两用喷洒车

西德《农业评论》1978年第3期(5、6月号)摘要介绍了佩罗特公司生产的一种新式的佩罗特喷洒车——两用喷洒车。这种两用喷洒车可与《佩罗玛特》喷灌机和《罗洛玛特》喷灌机配套,进行单喷头或双喷头作业。在作物幼苗初期,要求雾化较好。这时可选用两个全圆周旋口转式中射程喷头,将喷头安装在横臂的两端,喷头间距为6.6米。横臂可用抱钩式快速接头和喷洒车相连接。两个中射程喷头接近达到一个远射程喷头的喷灌宽度。若要使用远射程喷头,可将横臂卸下,旋上远射程喷     

喷灌和软管灌溉两用轻小机组洒水车稳定性分析

针对喷灌和软管灌溉两用轻小机组洒水车具有高度可升降、喷幅可调、喷灌和软管灌溉两用等特点,为了提高洒水车爬坡和抗翻倾能力,对该机组洒水车纵、横向稳定性进行了分析.采用理论分析的方法分析了机组在纵横向坡度上作业时影响其稳定性的因素,并给出了其稳定性与各影响因素之间的关系.结果表明,地面粘附系数越高,对洒水车的稳定性越有利;适当增大轮距、增大两轮中轴线至供水管触地点的距离、降低洒水车质心高度,可提高洒水车的稳定性;增大牵引力和减小洒水车自重可提高洒水车的爬坡能力.     

低压可调幅式喷灌机研制

通过分析国内喷灌发展中存在的问题,介绍了一种新型低压可调幅式喷灌机。该机型采用可升降的伸缩式桁架,实现喷幅可按地块的大小任意调节,喷灌机桁架高度可按作物高度进行升降,最大限度地减少了喷灌的漂移损失,节约了灌溉用水;配套的低压喷头,降低了系统工作压力,降低喷灌能耗。低压可调幅式喷灌机既可作为新开发地区的喷灌机型,也可与低压管道输水或渠道灌溉相结合,变低压管道输水或渠道灌溉为喷灌,提高了喷灌水源的灵活性。     

自动转移喷灌机控制系统研制

现代农业要求农业生产实现机械化、规模化、自动化和智能化。设施农业作为现代农业中的高端农业，其技术和设备的发展应用具有引领典范作用。其中，节水灌溉是设施农业中一项关键技术，也是国家一直在倡导的重要举措。喷灌机通过定时定量对植物进行灌溉，以最小程度的用水量，获取最大的收益。传统喷灌机自动化程度不高，只能实现单跨自动运行，无法实现跨间自动转移，需要人工辅助，且无法进行区域选择性灌溉。为了提高温室内喷灌机自动化程度，降低劳动力成本，提高工作效率，通过总结归纳国外全自动喷灌机的结构和特点，研制了一种全自动转移喷灌机。该喷灌机系统引入RFID射频模块，它通过射频信号自动识别跨度标签，快速读取标签内数据，可用于识别不同的跨度和初定位。喷灌机主机依托转移装置可进行跨间自动转移，为了防止干扰摒弃接近开关和光电开关，使用霍尔开关作为信号检测和判断，使用西门子200CUP226作为主控制器。通过在上位机昆仑通泰触摸屏上输入喷灌次数、喷灌时间等参数，控制机器自动执行喷灌任务，而高速计数器的使用节省了转移过程中的时间。存储单元存储喷灌的次数和时间记录，方便后期数据查询和经验的数字量转化。      

黑龙江省应用推广大型喷灌机的思考

高效节水技术正处于快速发展时期,大型喷灌技术是高效节水的一种模式,目前我国农业适度规模经营的发展为大型喷灌机推广应用提供了机遇。通过对黑龙江省应用大型喷灌机规模及运行管理模式的调研,剖析了黑龙江省大型喷灌机应用推广中主要问题,提出了进一步推广发展的几点建议。     

动态水压坡地喷灌系统多目标技术参数优化

动态水压供水能够有效提高坡地喷灌水量分布均匀性.为优选出满足喷灌质量要求且经济投入较少双重目标的动态水压坡地喷灌技术参数,以喷头间距、布置方式和动压参数(基础水压、振幅)等需要优化的技术参数为投入指标,以喷灌强度、喷灌均匀度、初始投资和年运行费为产出指标,应用数据包络分析法(DEA)评价决策单元(DMU)有效性,并对非有效DMU进行改进;结合对抗型交叉评价对技术参数做优劣排序,构建了动态水压坡地喷灌技术参数的优化方法.以雨鸟R5000喷头为研究对象,在苜蓿种植面积为1 hm²的坡地上(坡度为10%)进行喷灌系统田间工程设计,最终优选出交叉评价效率最大的动态水压坡地喷灌技术参数:喷头宜采用间距为8 m的正方形布置,基础水压为300 kPa,振幅为50 kPa.     

水力驱动带状喷灌机喷头的优化设计

为了使水力驱动带状喷灌机喷洒均匀度高、受风影响小,能够在作物行间进行喷洒作业,本研究选取不同参数的喷头对其喷头流量、射程、条带宽度及喷灌强度进行试验对比分析,试验结果表明,喷头的喷灌效果与工作压力、喷孔大小、喷射仰角及叶轮之间均存在紧密联系。该结果能够为水力驱动带状喷灌系统的喷头选型及参数设计提供参考。     

轻小型喷灌机组评价指标及评价方法现状

轻小型喷灌机组是应用比较广泛的一种喷灌机具,经过40多年的发展,轻小型喷灌机组已经具有多种机组形式,可满足各种地形条件、投资水平及劳动力状况等不同场合应用。总结了轻小型喷灌机组不同配置形式的优缺点,详细分析了国内外轻小型喷灌机组的评价指标。针对不同评价指标提出,应研究轻小型喷灌机组形式的设计和管道水力计算,通过合理的能耗评价指标,优化机组配置,以降低系统能耗。还应研究室外试验条件下机组配置参数、管道布置情况及运行条件、环境因素等因素及其交互作用对喷灌系统喷洒均匀性的影响,研究适用于轻小型移动式喷灌机组的一套综合评价理论与方法。最后提出将灰色关联法应用于轻小型喷灌机组的多因素多目标评价中,为喷灌机组比选及机组性能综合分析提供了一种有效工具。