吊杯式移栽机振动特性分析及对孔穴参数的影响

针对吊杯式移栽机受自身及外界激励产生振动影响栽植机构栽植性能的问题，进行了移栽机作业时振动特性测试与时域、频域分析，并对不同振动强度下吊杯式栽植器所成孔穴参数进行测量。试验表明：移栽机栽植机构的振动为低频振动，主频主要分布在4.25～5.25Hz范围内，移栽机前进速度和栽植深度是影响移栽机振动特性的重要因素。移栽机前进速度在0.8～2.0km/h范围内时，前进速度越大，移栽机栽植机构的振动加速度越大；移栽机栽植深度在70～130mm范围内时，栽植深度越大，移栽机栽植机构的振动加速度越大。通过分析不同振动强度对孔穴深度、穴口纵长的影响表明：振动强度越大时，土壤受到的扰动越大，土壤回流量越多，孔穴的有效深度均值越小，穴口纵长均值越大。研究结果可为吊杯式移栽机优化设计和作业参数的选取提供参考依据。     

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。      

耕作土壤地表三维形貌测量装置设计与试验研究

耕作土壤地表不平度对拖拉机悬挂机组作业质量与作业效率有着重要的影响。为实现准确、高效的测量耕作土壤地表不平度,利用激光位移传感器设计了一套非接触式耕作土壤地表三维形貌测量装置,可获得区域内耕作地表的三维形貌图,并计算出地表不平度。该测量装置主要包括运动测试台、控制箱和基于Lab VIEW软件的数据采集系统,测量范围为1m×1m,空间分辨率为0. 001mm,距离分辨率为1mm。实验表明:测量装置的均方根误差为0. 017mm,表明该测量装置能够准确、高效地测量耕作土壤地表三维形貌,为后续耕作土壤地表三维形貌的理论分析与耕作土壤地表不平度评价提供了有效的支持。     

穴盘苗高速移栽机吊杯式栽植器膜上成穴性能仿真与试验

吊杯式移栽机具有成穴、移栽一次性完成，可以覆膜作业等优点，已成为移栽作业中使用较多的移栽机械。吊杯式栽植器为吊杯式移栽机的主要作业部件，不同形状吊杯能影响移栽机的膜上成穴性能及栽植品质。借助离散元仿真软件EDEM及多体系统动力学分析软件RecurDyn，耦合仿真分析两种不同形状的吊杯在栽植频率为72株/（min·行）时的撕膜大小，仿真结果得出圆锥形吊杯的成穴性能优于锥形吊杯，锥形吊杯形成的膜口纵向尺寸为105.37 mm，圆锥形吊杯形成膜口纵向尺寸为101.26 mm；最后通过室内台架试验，检验两种不同形状吊杯的栽植机构的膜上成穴性能，并验证EDEM RecurDyn耦合仿真结果的合理性。结果表明，仿真试验结果与台架试验结果趋势一致，锥形吊杯的膜口纵向尺寸约为130.58 mm，圆锥形吊杯的膜口纵向尺寸约为121.40 mm，证明所采用EDEM RecurDyn耦合仿真研究吊杯式栽植器成穴特性的方法是可行的，就地膜的损伤程度而言，圆锥形吊杯的膜上成穴性能优于锥形吊杯。     

水稻种绳直播机对地表不平度的动态响

为了探索水稻种绳直播机对地表不平度激励的适应性,进行了动态模拟试验.根据样机的结构特点,设计了由角位移传感器、数据采集卡和计算机等构成的地表不平度检测系统.检测了由旋耕形成的原始地表不平度和经过种绳直播机作业后形成的地表不平度,应用Matlab软件对信号进行了时域和频域分析.应用等同法建立了系统的传递函数,分析了系统的动态特性.研究结果表明,由种绳直播机和土壤等构成的土壤-机器系统是一个具有一阶惯性特征的线性系统.系统的响应速度、频带宽度和覆土厚度等性能指标能够满足农业技术要求.     

吊杯式移栽机栽植株距调节的研究

对栽植株距、传动比、吊杯数量以及移栽机前进速度与栽植圆盘线速度之间的关系进行了分析,设计了2 ZB-2型吊杯式移栽机的传动系统,用6种链轮与吊杯的组合来调节株距。田间试验结果表明,该吊杯式移栽机工作稳定可靠,栽植株距稳定一致,3~4吊杯的株距变异系数为0.48~0.88。研究结果可为今后吊杯式移栽机的研制和计算提供参考。     

基于Pro/E吊杯式栽苗器的三维建模与运动仿真分析

吊杯是吊杯式移栽机的核心部件,其运动过程将直接影响到秧苗的移栽质量。因此,对于吊杯的运动分析显得尤为重要。目前,许多学者已研究了吊杯运动的轨迹对移栽质量的影响,但吊杯的杯嘴运动对于栽植效果的影响并未进行相关研究。为此,基于Pro/E完成了吊杯式栽苗器各零部件的三维实体建模,并进行吊杯式移栽器的虚拟装配和运动仿真分析。仿真结果:测得了杯嘴运动过程的位移-时间特性曲线,分析得到了栽苗器杯嘴的最大开口宽度和杯嘴的开口运动时间,为优化吊杯式栽苗器的结构提供了基础数据和理论依据。     

免耕播种机排种装置振动特性数学模型的建立

为了研究气吸式免耕播种机在田间耕作时,由于免耕地表的不平度激励所产生的振动对播种机的排种装置的影响,推导了气吸式免耕播种机排种装置振动特性数学模型。同时,由所建立的数学模型得出气吸式免耕播种机排种装置的振动特性主要由播种机的结构特性、作业时的前进速度、排种器与土壤表面间的距离、土壤不平度和土壤粘性决定。通过建立振动特性数学模型,可对工作状态下免耕播种机排种质量进行预测和分析。     

移栽机的吊杯运动分析与设计准则

分析了吊杯式移栽机吊杯的运动轨迹，证实了特征系数λ＞1是吊杯式栽植器设计的基本依据和正常工作的必要条件，得到了拖拉机前进速度、吊杯数量、吊杯转速及栽植株距之间的相互关系，为吊杯式移栽机的设计提供了基本的设计准则和计算方法。     

两种吊杯栽植器性能对比

对单吊杯栽植器和多吊杯栽植器在结构特点、运动轨迹、动力学特性、接苗准确性以及最高工作效率几个方面进行了分析比较。单吊杯栽植器通过合理设计曲柄连杆的参数可以得到理想的栽苗轨迹,能有效减小吊杯栽苗时对土壤的干扰,接苗准确性高,而且质量小,但工作时运动冲击大,不适合高速作业。多吊杯栽植器吊杯随驱动装置做余摆线运动,工作时运动冲击较小,株距适用范围更广,能进行高速作业,适用于效率高的自动移栽机,缺点是吊杯尺寸通常比较小,而且整体质量较大。      

耕作土壤地表不平度的分形特性

利用激光式不平度测试仪测定犁耕耕地、圆盘耙耙地和驱动耙耙地地表的不平度，测定沿着3个方向进行，即平行、倾斜和垂直方向。通过对各种分形计算方法进行比较，对每一种地表不平度的RMS高度和分形维数进行了分析。结果表明：RMS高度和各种地表的相关性不如分形维数明显，而且两者间存在一定的关系。最后提出利用地表不平度指数可以较好地表征随机地面的特性，地表不平度指数越大，地表不平度越大。     

雷达遥感中基于多尺度的土壤粗糙度变化

利用雷达进行地表观测的过程中,土壤粗糙度情况对雷达后向散射有重要影响,是地表土壤水分获取模型中的关键输入参数。目前,遥感领域大多数研究都是基于单尺度利用均方根高度s和相关长度l来描述水平和垂直方向土壤表面粗糙度的情况。为此,针对农用地地表不同粗糙度情况,分析了不同尺度的实际测量剖面数据,结果表明:表征粗糙度大小的s和l值变化不仅与表面粗糙情况有关,还与不同空间尺度相关;使用单一尺度来描述地表粗糙度情况是不准确的。     

耕作土壤表面不平度分析

利用激光式不平度测试仪测定犁耕耕地地面、圆盘耙耙地地面和驱动耙耙地地面的不平度，测定地面不平度沿着3个方向进行，即平行、倾斜和垂直于耕作方向。对每一种地面不平度的RMS高度、自相关长度和自相关函数进行了分析，结果表明：对于短的地块，可用单一尺度来表征地表不平度的特征，地表不平度特征属于指数相关函数，RMS高度和自相关长度具有明显的相关性；对于长的地块，平整的农业地表不平度具有分形性或多尺度性，其自相关函数是一种分形过程。     

深松深度对土壤扰动影响的仿真与试验研究

深松深度是深松作业的重要评价指标之一,可对土壤扰动产生重要影响。为此,以凿型深松铲为研究对象,综合使用离散元仿真和土槽试验方法,利用土壤坑形轮廓宽度、土壤垄形轮廓高度、土壤蓬松度、土壤扰动系数和地表平整度等评价指标,研究不同深松深度对土壤扰动的影响。结果表明:1土壤扰动轮廓截面曲线基本吻合,土壤坑形轮廓宽度和土壤垄形轮廓高度随深松深度的增加而增大;2土壤蓬松度随深松深度的增加逐渐减小,土壤扰动系数随深松深度的增加逐渐增大,且试验和仿真得到的结果一致;3地表平整度随着深松深度的增加而逐渐增大,且试验与仿真结果的趋势一致。本研究可以为深入理解深松土壤扰动过程提供决策依据。     

基于减粘降阻特性的辣椒移栽仿生栽植器研究

针对移栽机械在黏重土壤条件下栽植辣椒作业时,栽植器表面粘土严重影响移栽机作业质量和效率的问题,基于凸包形非光滑表面减粘降阻机理,研发了一种适于黏重土壤条件的仿生栽植器。首先,通过EDEM软件完成栽植器打穴仿真分析,发现仿生栽植器在整个打穴过程中所受应力低于普通栽植器所受的应力,有一定的降阻作用;然后,将仿生栽植器与普通栽植器分别在含水率为18.34%、22.31%、29.55%,栽植频率为30、50、70株·min^-1条件下进行田间对比试验,结果表明:较普通栽植器而言,仿生栽植器减粘效果较好,减粘率最高达到57.71%,最低达21.89%,说明仿生栽植器基本可用于黏重土壤条件辣椒移栽作业。研究结果可为黏重土壤条件下仿生触土部件的减粘降阻设计提供参考。     

高速插秧机横向仿形插深自适应系统的开发

为解决高速水稻插秧机在农田作业时,插秧盘随水田表面横向起伏导致秧苗插植深度不一致的问题,开展了基于插秧机插植部倾角检测的秧苗插深自适应调节系统的研究与开发。通过角度位移传感器实时检测两浮板相对位置的变化,由数据采集及插深控制单元控制步进电机装置输出,通过动力传输机构来改变整个秧盘的横向侧倾角度,使秧盘与浮板保持一个稳定的相对位置关系,从而达到稳定插秧深度的目的。插秧机仿真实验平台上的静动态实验分析表明,该系统具有良好的控制精度,工作稳定可靠,可以满足农田插秧实际工作的要求,但需要进一步开展大量农田现场实验,在实际工况中对系统的实用性和稳定性进行分析,从而提升系统的工作性能。     

基于激光反射的土壤表面粗糙度测量装置设计与试验

为了实时获取土壤表面粗糙度数据,设计了一种基于激光三角测距原理的土壤表面粗糙度专用测量装置.采用激光扫描测距仪测量微位移,其精度高、响应速度快,测距分辨力高达0.1 mm,显著提高了土壤表面粗糙度的测量精度;借助于光电编码盘和螺杆组合实现高精度扫描定位;PDA作为上位机,农田环境下具有方便携带,大容量存储数据和智能化实时处理功能等优点.     

超声铣削钛合金材料表面粗糙度研究

在传统铣削基础上赋予铣刀超声扭振,研究加工参数(振幅、铣削速度、进给量)对铣刀侧刃加工表面质量的影响。进行了扭振铣削试验,得到了单变量加工参数对铣削表面质量的影响,并应用方差分析和响应曲面分析研究了加工参数各因素及交互因素对表面粗糙度影响的显著性,优化了加工参数,建立了粗糙度预测模型。研究表明,施加的超声扭振可明显降低表面粗糙度;超声扭振铣削加工时对表面粗糙度影响重要程度依次为振幅、铣削速度、进给量;采用大振幅和低铣削速度更利于降低表面粗糙度。     

土壤表面粗糙度检测方法研究

土壤表面粗糙度是表征土壤表面微地貌的一项重要指标,与土壤本身水分入渗速率、地表径流及土壤侵蚀等密切相关。土壤表面粗糙度直接影响农作物种植、灌溉、收成等,是当前农业发展急需解决的关键问题之一。精细平整的土地,能大幅地节约灌溉用水,提高肥料的利用率和抑制杂草的生长,达到低成本、高收益的目的。为此,在广泛阅读国内外相关文献的基础,主要介绍5种当前主流的土壤表面粗糙度检测方法及其应用情况。通过对检测数据获取、检测时间、检测分辨率、检测精度和土壤微地形的表征情况等指标进行对比,得出当前各种土壤表面粗糙度检测方法的研究现状与存在问题。最后总结其未来发展方向,为对该领域的进一步研究提供参考依据。