旋转耕作部件性能测试试验台设计与应用

针对现有室内土槽测控方式落后、旋耕刀辊更换不便,以及田间试验的土壤环境因素不可控等问题,提出了一种用于旋转耕作部件性能测试的专用智能化测试试验台,阐述了其设计原理及测控方式。试验台由测试台车及轨道系统构成,测试台车集旋耕、土壤平整、土壤压实、耕深调节功能于一体,功能相对独立,能够实现刀辊快速更换;轨道系统由多段拼装而成,长度可扩展,高度可调节,位置可移动。测试台车行走、旋耕作业及耕作深度调节均采用电力拖动方式;控制系统以PLC为核心,借助无线射频LoRa通信控制技术,实现无线控制输入;通过调试,测试台车可实现0～1. 17 m/s前进速度、0～340 r/min旋耕转速及0～30 cm耕作深度的稳定无级调节。测试系统集前进速度、刀辊扭矩、刀辊转速、刀辊功耗等多参数测试于一体,通道可扩展,同时采用无线数据传输方式,传感器数据与计算机之间采用无线连接。应用该试验台开展了旋耕刀辊功耗试验,以前进速度、刀辊转速及耕作深度为因素,以功耗为指标,对普通旋耕刀辊开展了三元二次旋转正交组合试验;以螺旋横刀刀宽、安装角为因素,以功耗为指标,对组合旋耕刀辊进行了试验。试验表明,所设计的旋转耕作部件性能测试试验台满足多因素多水平的测试需求,验证了该试验台对不同旋转耕作部件的良好适应性。     

田间原位综合耕作试验台设计与应用

土壤耕作试验台是开展耕作与种植机具性能试验的关键装备,通常采用室内土槽的形式,但室内重塑的土壤难以反映田间土壤固有的结构性和耕性。本文在前期工作的基础上具体阐述了田间原位综合耕作试验台原理,所设计的原位综合耕作试验台充分发挥室内土槽试验系统在控制精准、互换性强、测试对象及试验内容丰富等优势,为不同种类的牵引型与驱动型耕作部件的试验研究提供了专用的装备。试验台采用框架导轨的结构形式,整体吊装运输。在田间工作时4个立柱支撑在地面铺放的轨道上实现整体横向进位和纵向移动,兼顾长途运输、田间移位、以及在试验区测试过程精准定位的方便性。各种耕作部件都可挂接在多功能测试台车上完成测试,台车配有功能完备的传感器且设置动力驱动模块,提供驱动型耕作部件的驱动和信号测试功能。试验台的轨道提供测试台车的导向并通过电力拖动系统牵引测试台车,牵引速度在0~1 m/s范围内可调。试验台的升降由4个立柱上端的同步电机驱动,满足旋耕、犁耕、开沟器等测试过程的刀具入土及耕深控制要求。立柱的整体升降配合测试台车上的螺杆调节装置可以实现最大80 cm的深度调节。试验台配备完备的供电及控制系统,提高了田间试验的电气化程度。经检验所设计的原位综合耕作试验台满足多因子多水平田间测试的要求,节约试验用地并提高了效率。     

基于LabVIEW的液压机械无级变速器试验台测控系统研究

试验台测控系统的性能优劣对整个试验台架的性能产生重要影响。论文基于液压机械无级变速器试验台架,阐述了试验台的基本原理与组成,分析了试验台测控系统的构成与工作原理,并借助于LabVIEW图形化编程软件对试验台测控系统软件进行开发研究,实现了变速器性能测试的多参数实时数据采集、分析、处理、显示、存储及控制等功能,为类似试验台测控系统的设计提供参考。     

双螺旋旋耕埋草刀辊转矩检测系统设计与试验

为研究双螺旋旋耕埋草刀辊工作性能,基于虚拟仪器技术开展了埋草刀辊主轴转矩转速检测系统研究.利用JN338A型旋转式扭矩传感器和Nl PCI-6024E同步采集卡,在LabVIEW 8.6环境下设计了一套旋耕埋草刀辊主轴转矩转速检测系统.为研究刀辊运动参数与工作转矩间的规律,运用该检测系统进行了室内土槽试验研究.分析结果表明,刀辊工作时的前进速度和耕作深度对工作扭矩有显著影响.     

基于有效落种空间的甘蔗横向种植机开沟器设计与试验

针对甘蔗横向种植对落种质量要求高的问题,基于有效落种空间形成条件,设计了一种组合式甘蔗横向种植开沟器,主要由防漏犁、旋耕部件和开沟犁构成。通过分析落种运动与土壤运动规律,确定影响落种效果的因素以及各关键部件的结构参数。以旋耕转速、工作深度和前进速度为试验因素,以有效落种深度、旋耕功耗和开沟阻力为试验指标开展田间正交试验,探究作业参数对开沟器性能的影响规律。试验结果表明,工作深度对有效落种深度、旋耕功耗和开沟阻力有极显著影响;旋耕转速对旋耕功耗有极显著影响;前进速度对旋耕功耗有显著性影响。使用较优作业参数组合进行验证性试验的结果表明,在旋耕转速为200 r/min、工作深度为30 cm和前进速度为1.20 m/s时,有效落种深度为29.9 cm,落种深度稳定性系数为97.6%,覆土厚度为8.8 cm,浮土厚度为3.4 cm,旋耕功耗为34.0 kW,单侧开沟阻力为14.1 kN,开沟器性能指标满足甘蔗横向种植的落种要求。     

胶棒滚筒采摘头试验台测控系统设计

为准确监测胶棒滚筒采棉机采摘过程的工作状态,揭示胶棒滚筒采摘头工作机理,研究了各因素对采摘头采摘性能的影响。在已有的胶棒滚筒采摘头试验台的基础上,研制出基于LabVIEW虚拟仪器的采摘头试验台测控系统。该系统由驱动控制系统、数据采集系统和上位机3部分组成,可实现滚筒转速、输送带速度和风机转速的连续可调及其参数设定,采摘过程中的滚筒转速、输送带速度、风机转速和各电机扭矩及功率的实时采集、显示与工作状态监测,并具有数据保存功能。试验表明:测控系统的测量转速差4%。该研究可为胶棒滚筒采摘头工作状态监测、工作机理研究和工作参数的优化提供理论依据与技术支持。     

摘锭式采棉机摘锭试验台测控系统设计与研究

为能够更好的监测摘锭式采棉机摘锭在采摘过程的工作状态,得到动态采摘过程中摘锭对棉花的采摘力学特性。在单摘锭试验台的基础上,重新优化原有的设计结构,研制出基于LabVIEW的摘锭试验台测控采集系统。该系统主要有驱动控制部分、数据采集、保存和上位机三部分组成,可以实时显示采集摘锭转速,输送进给速度,电流、电压和扭矩等数据和工作状态检测,且对数据进行保存的功能。测试表明:采摘装置的转速差<3%,空载时,试验台的各项参数稳定可靠,测量准确;采摘时,扭矩的范围在0.15～0.17 N·m,籽棉与铃壳的分离力约为1.32～1.47 N。本研究可以为摘锭式采棉机采摘机理和工作参数优化提供理论基础。     

微型土槽试验台的优化设计与试验

利用SolidWorks软件绘制了微型土槽试验台的三维模型,并对机架的强度进行了有限元分析,根据分析结果进行了改进设计和有限元分析论证,完成了试验台的制作。选取芯铧式开沟器进行土槽试验台性能验证试验,通过采集的图像及数据可知:芯铧式开沟器开沟稳定,土槽试验台的性能满足试验和设计要求。     

基于LabVIEW的吊杯栽植器成穴阻力试验系统设计

吊杯栽植器是吊杯式移栽机直接与土壤接触的工作部件,其形状、尺寸及作业参数直接影响栽植器打穴栽植性能和效率。为深入研究吊杯栽植器尺寸、作业参数对成穴阻力的影响,设计了一种基于LabVIEW的吊杯栽植器成穴阻力试验系统。采用直流电机作为栽植装置的动力源,并用数据采集卡、压力传感器和扭矩传感器等搭建了成穴阻力测量硬件系统,采用LabVIEW开发了系统监测软件。在吊杯栽植器成穴阻力试验平台上进行了系统测试,结果表明,该系统可实时采集栽植过程中成穴阻力、扭矩和转速等数据,系统运行稳定,可为吊杯栽植器的优化设计提供依据。      

青贮玉米喂入切碎装置设计与试验#br#

为探究青贮饲料收获机功率分布情况,设计青贮玉米喂入切碎试验台。该试验台主要由插禾运输机、喂入装置、切碎装置和测控系统等组成,测控系统可实时采集喂入装置和切碎装置的扭矩和转速等信息,进而得到各个部件的功率消耗。为验证该试验台的工作性能,以青贮玉米秸秆为试验对象,以喂入速度和功率为试验因素进行多次试验,得到喂入装置和切碎装置的空载功率分别为1.5 kW和2.0 kW,满载瞬时最大功率可达5.8 kW和29 kW,标准草长率为87.44%。本研究可为青贮饲料收获机的进一步优化提供数据参考和技术支持。     

微耕机旋转耕作部件土槽试验台设计

旋转耕作部件是微耕机的核心部件,其土壤切削性能直接影响微耕机的能源消耗及耕作效能。针对理论分析、数值模拟等方法研究土壤切削的局限,以及田间试验受环境因素制约的现状,提出通过室内土槽试验研究旋转耕作部件的耕作特性。以某微耕机耕作部件和行走箱为原型,基于模块化设计方法设计集旋耕、土壤平整、土壤压实等功能于一体的土槽试验台,并开发以PLC为核心的试验台控制系统。调试结果表明各功能模块运行平稳,基于该试验台可实现双辊作业模式下旋转耕作部件的性能试验。     

NI PXIe嵌入式电液伺服同步系统设计

为了合理选择控制方法和测控系统以提高电液伺服同步系统同步精度,基于同步系统多回路特性,针对控制方法改进提出了在各回路中添加控制器进行信号预处理;采用基于NI PXIe嵌入式平台的测控系统,结合PXIe-8133嵌入式实时控制器与PXIe-4300同步采集卡,在高速采集的同时提高液压系统的同步特性;PC端采用LabVIEW编写试验台的测控程序,实现系统的精确控制与数据的实时采集及后处理,并对两缸同步电液伺服系统进行初步试验研究,实现了液压系统数据的同步采集和实时控制.结果发现,两缸同步的系统误差由0.40 mm减小至0.15 mm,取得了良好的控制效果,达到了设计要求.设计体现了嵌入式测控平台兼具高速性与可靠性的优势,在同步系统控制中具有优越性,可以有效提高圆筒阀与调速器控制系统的同步精度.     

免耕播种开沟器的发展现状

开沟器是播种机、施肥机上的主要工作部件,按结构特点及工作方式分类有：圆盘刀式、旋耕刀盘式、松土铲型、铧式犁型等.通过对开沟器结构特点进行归纳分析及发展动态的跟踪研究,认为目前的开沟器产品在结构材料、通用性、适应性等方面有待提高.     

基于有限元法的微耕机旋耕刀辊切削土壤仿真

旋耕刀辊作为微耕机耕作部件,研究它与土壤相互作用关系,对于提高耕作效率有着重要意义。为此,运用LS-DYNA显式动力学软件,基于有限元方法对微耕机刀辊切削土壤进行了仿真,分析了土壤破碎情况、旋耕刀辊切削力及切削扭矩。结果表明:浅层土壤扰动位移最大、中层土壤次之、深层土壤最小,与实际耕作过程一致;切削过程中旋耕刀的最大切削力为195N,最大扭矩值为21.1N·m,与试验值相吻合,验证了仿真的有效性。研究可为有效揭示土壤耕作机理、优化旋耕刀辊结构及运动参数提供理论依据。     

立式螺旋开沟器土槽试验装置

为了研究立式螺旋开沟器在不同前进速度、转速、开沟深度以及开沟角度组合工况下进行作业的功率消耗情况,设计了一套试验装置.该装置以上位机和数据采集卡为控制系统核心,利用LabVIEW编写的测控软件实现了开沟器转速、转矩等参数的采集、显示以及土壤切削功耗的处理和分析,以获得不同前进速度、转速、开沟深度以及开沟角度组合作用下土壤功耗的变化情况.利用该试验装置在转速为250 r/min,开沟角度为0°,开沟深度为250 mm的情况下,进行了前进速度分别为3,4,5 m/min的单因素土壤切削试验,并将试验参数代入切削功耗的理论计算公式中,从而对试验结果加以计算验证.单因素试验结果表明：该装置能模拟开沟器在不同前进速度、转速、开沟深度以及开沟角度组合作用下的土壤切削全过程,并且以前进速度为单因素变量的试验测得的土壤切削功耗与理论计算的最大误差为11.05%.     

苜蓿调制试验台测控系统设计与试验

为研究调制辊工作参数对苜蓿调制性能的影响,在已有苜蓿调制试验台的基础上,利用LabVIEW软件设计了一套试验台测控系统。该测控系统主要由电动机控制系统、数据采集系统、调制辊间隙调节系统和上位机系统4部分组成,实现了调制辊转速在350~1350 r/min之间的连续可调和调制辊间隙在2~4 mm之间的精确控制,数据采样速率最高可达1 kHz,并在测控系统显示界面上实时显示与保存试验台工作过程中固定辊与传动轴之间的扭矩和转速曲线、电动机功率曲线以及浮动辊轴承座与间隙调节液压缸之间的压力曲线。利用配备测控系统的试验台,以紫花苜蓿为试验对象,采用Box-Behnken试验设计方法进行了三因素三水平响应面试验,结果表明,该测控系统能够实现试验台精确控制与数据实时精准采集。分别建立了单位能耗、苜蓿压扁率和压扁损失率与试验因素的二次回归模型,得到了试验条件下调制工作参数的最优解分别为:调制辊转速775 r/min、调制辊间隙3.3 mm、调制辊单位工作长度喂入量2.77 kg/(m·s);同时,得到了苜蓿调制试验目标值的最优解分别为:单位能耗909.25 J/kg、苜蓿压扁率96.67%、压扁损失率1.67%。利用紫花苜蓿进行了验证试验,结果表明,在最优工作参数组合条件下,单位能耗、苜蓿压扁率、压扁损失率分别为931.42 J/kg、94.33%、1.65%,与模型优化值的相对误差均小于3%。该测控系统为苜蓿的调制试验提供了可靠的技术支撑,也为苜蓿调制机构的设计及工作参数的选择提供了数据参考和理论依据。     

GBSL-180型双轴式旋耕灭茬播种机设计

设计了一种可以灭茬、旋耕、播种小麦的双轴式旋耕灭茬播种机,该机采用联合作业方式,可一次完成灭茬、旋耕、开沟、播种、施肥、镇压等多项作业.灭茬刀轴转速500 r/min,旋耕刀轴转速250 r/min.开沟器为钝角开沟器,先施肥、后下种,种肥垂直距离50 mm左右.田间试验表明,该机工作性能良好,防堵效果显著.     

GBSL-180型双轴式旋耕灭茬播种机设计

设计了一种可以灭茬、旋耕、播种小麦的双轴式旋耕灭茬播种机,该机采用联合作业方式,可一次完成灭茬、旋耕、开沟、播种、施肥、镇压等多项作业.灭茬刀轴转速500 r/min,旋耕刀轴转速250 r/min.开沟器为钝角开沟器,先施肥、后下种,种肥垂直距离50 mm左右.田间试验表明,该机工作性能良好,防堵效果显著.     

马铃薯曲面式播种开沟器仿生设计与试验

针对马铃薯播种开沟器高速作业条件下作业阻力大、回土深度浅、干湿土易混合等问题,基于黄鳍金枪鱼下颚流线型曲线,采用水平直元线法将原有曲线重构为三维曲面,设计一种仿黄鳍金枪鱼下颚曲线的曲面式开沟器。根据马铃薯种植深度的农艺要求,当最大作业深度为150mm时,采用滑切原理确定了最大刃口角为132°,元线角为27°。为探究起土角对开沟器作业性能的影响,以作业阻力为评价指标,进行单因素试验,确定了分土板的起土角为45°。通过分析种薯下落到地表时的相对位移确定上挡土板的长度。干湿土分层仿真试验表明,开沟器作业不扰乱土层顺序。田间多工况对比试验表明,在开沟深度为100、125、150mm,作业速度为3.6、5.4、7.2km/h条件下,曲面式开沟器比芯铧式开沟器、靴式开沟器平均作业阻力减小18.3%、33.4%,平均回土深度增加70.4%、91.7%。田间性能对比试验表明,在开沟深度为150mm,作业速度为7.2km/h条件下,曲面式开沟器比芯铧式开沟器、靴式开沟器种沟中土壤含水率增加3.5%、4.7%,曲面式开沟器能减少干湿土混合,曲面式开沟器比芯铧式开沟器、靴式开沟器种薯横向偏移系数减小9.5%、10.1%,满足马铃薯种植开沟的农艺要求。     

纵轴流脱粒分离试验台的设计

脱粒分离是联合收割机的重要工作环节之一,其工作性能指标直接影响到联合收割机的整机性能.为此,设计了纵轴流脱粒分离试验台.试验台工作部件更换调整方便,运动参数可实现无极调节.同时,设计了分析脱出物籽粒空间分布的接料箱.采用了工控机和采集卡相结合的测控方法,实现了对工作部件的转速、扭矩等参数实时采集、显示和处理,模拟和再现了纵轴流滚筒脱粒分离作物的全过程.