深施型液态施肥机液肥转子式转换器设计与试验

针对深施型液态施肥机中输肥管路错综复杂存在能量损失大、工作效率低、输肥软管缠绕等问题,采用理论分析与ADAMS仿真方法设计了一种液肥转子式转换器。采用可替换分配器及施肥机构中原有输肥管路的转换器设计了结构简单、工作效率高的输肥管路系统。对安有转换器的新管路系统进行了防缠绕试验,对新、原管路系统进行了施肥对比试验研究。结果表明,当太阳轮与行星轮齿数比为3∶1,太阳轮与行星架转速比为2∶3时转换器可较好地解决施肥机构输肥软管的缠绕问题;当施肥量为20.32 mL/次,液泵压力为0.31 MPa时,新管路系统的工作效率是原管路系统的2.63倍。     

PWM间歇喷雾变量喷施系统中的压力损失和液压冲击

在PWM间歇喷雾式变量喷施系统中,流量变化会引起喷杆各管路中的压力损失的变化,电磁阀的快速启闭会在管路中形成液压冲击,致使各喷头的实际喷雾压力发生波动,导致其喷施流量和雾化特性出现畸变。为揭示其管路压力损失的变化特性和液压冲击特性,构建了一套PWM间歇喷雾式变量喷施系统,并对其进行了流体动力学分析,确定了不同喷雾流量下的管路药液流态,建立了压力损失和液压冲击的计算模型,分析了0.3 MPa设定喷杆压力下的管路压力损失变化范围和液压冲击幅度,并进行了实际试验测试。结果表明:在0.3 MPa设定喷杆压力下,同一喷头前端管路的压力损失的变化幅度可达140 kPa,不同喷头间的实际喷雾压力差异可达25 kPa,由于电磁阀快速启闭而引起的液压冲击幅值可达170 k Pa。     

农用车柴油发动机润滑管路系统优化

为进一步提高我国农用柴油发动机工作效率,针对其润滑系统展开了优化研究。以充分理解润滑系统的结构组成与作业原理为出发点,密切结合系统的流体动力学规律,建立管路的压力损失数学模型,进而实施润滑关键部件的优化设计与仿真分析,并开展优化后的农用车田间作业试验。结果表明：在一定的试验条件下,润滑系统运行良好,可以充分地将润滑油送至发动机的各润滑节点,且管路尺寸经优化布局,系统的整体压力损失占比相对减少4.14%,润滑系统效率和发动机效率分别相对提升了7.23%和8.95%,能够很好地满足农用车不同田间作业需求。优化方案结合了模拟仿真与实地试验的双重验证思维,可作为类似农机装备设计与创新的参考依据,具有一定的推广价值。     

基于PIPENET的在线式水肥一体化施肥机管路优化设计

现有的精准水肥一体化施肥机混肥原理基本相同,但针对不同应用场景,管路布置方式、吸肥原件、水泵选型各有区别,为此在研究设计在线式水肥一体化施肥机的同时,通过PIPENET软件对设计管路进行仿真,提出优化设计,选择合适水泵,以供给文丘里管合适的流量和压力,提升设备吸肥效率和稳定性。通过试验验证仿真结果,在研究条件下仿真结果与验证试验结果各点压力差异小于5.5%,通过对比证明,PIPENET软件可以用于施肥机管路辅助设计,尤其在进行水泵选型时可以快速确定水泵参数,根据流速修正管路管径,加速设计过程,提高设备可靠性。     

旁路吸肥式水肥一体化自动施肥机的设计与试验

依据现代农业节水省肥增产的灌溉要求,设计了一款三通道旁路吸肥式水肥一体化自动施肥机。其中混肥系统基于射流器并联,实现对多种单元素液肥的独立吸取;利用进水口及抽吸泵产生的压差,实现液肥吸入和水肥混合液的输出;控制系统以西门子PLC作为控制元件,以西门子EM231模拟量输入模块、以电动比例调节阀为执行部件,通过逻辑程序控制各个执行机构实现对单元素液肥的定量吸取。利用Solid Works完成整机的结构设计建模,运用FLo EFD软件对施肥机的水肥混合情况进行仿真模拟,验证该施肥机可以稳定、均匀、连续的进行水肥的吸入及输出。通过设备选型搭建试验,测得三通道最大吸肥量与仿真分析值最大误差为2%,小于3%,说明设计的三通道施肥机各通道有较高的吸肥精度。     

基于AMESim船式拖拉机悬挂液压系统分析与优化

管道压力损失广泛存在于液压系统中,严重影响其性能。为此,以船式拖拉机悬挂液压系统为研究对象,采用理论计算和AMESim软件仿真相结合方法分析其压力损失,发现管路压力损失占该系统总压力损失的20.5%。进一步对船式拖拉机悬挂液压系统进行优化设计,优化后其压力损失较之前下降了21.9%,执行机构响应速度较优化之前提高了68.8%,并通过实验验证该方法的有效性。该研究对提高船式拖拉机悬挂机构操作性能具有指导意义,可为液压系统仿真分析与优化设计提供一种思路。     

WY10液压挖掘机液压系统减少压力损失的措施

对管道的压力损失进行了分析,并在设计液压系统管路时采取了减少能量损失的措施,提高功率利用率,以达到节能的目的。     

液肥深施机差动式双向供肥分配装置设计与试验

针对深施型液态施肥机分配器工作效率低及液肥能量损失大问题,设计了与斜置式扎穴机构相配套的差动式双向供肥分配装置。为了避免差动式双向供肥分配装置与斜置式扎穴机构之间连接的软管发生缠绕,采用双行星轮-内齿圈组合机构的传动原理,并根据斜置式扎穴机构喷肥针肥路接口的运动特性,确定差动式双向供肥分配装置各组件的传动比;为满足喷肥针入出土即刻喷肥特性,进行了差动式双向供肥分配装置空间凸轮的设计,得到相应的结构参数:推程运动角31.8°、回程运动角25.6°、平均圆柱半径100 mm、行程最大值6 mm。对行星轮进行运动学分析,得到行星轮的运动轨迹方程。进行差动式双向供肥分配装置性能试验,记录在一个工作周期内差动式双向供肥分配装置与斜置式扎穴机构每次间隔旋转45°时的输肥软管运动状态,验证软管会否发生缠绕;以液压泵压力为影响因子,分别测得不同水平下每5 s内的施肥量,求得喷肥针与液压泵出口处的流速,并得到差动式双向供肥分配装置液肥能量损失值及节能损失规律,分配装置具有高效率的喷肥性能。     

施肥机管路布置对文丘里施肥器吸肥性能的影响

为探究施肥机不同管路布置方式对文丘里施肥器在吸肥性能与通道数量等方面的影响,研究选用相同规格的5个文丘里施肥器,针对不同主管压力和2种管路布置方式进行了多通道吸肥室内试验.结果表明:旁路吸肥式与旁路助肥式相比,可同时支配高效吸肥的通道数量较多,最多可达到6个,且对灌溉系统主管压力范围要求更宽泛,可同时满足多种营养液的精准配比施肥;当吸肥通道数量小于3个时,旁路助肥式单通道吸肥量随主管压力的增大而减小,而旁路吸肥式单通道吸肥量随主管压力增大基本保持稳定值;相同通道数量下,旁路吸肥式管路布置下的总吸肥流量和注肥比例明显大于旁路助肥式管路,“3吸肥通道+旁路吸肥式管路”可推荐作为施肥机管路优化布置的首选方式.     

水肥一体化灌溉施肥机吸肥器结构优化与性能试验

为了优化水肥一体化灌溉施肥机并提高其吸肥性能,在分析文丘里吸肥器工作原理基础上,依据经济流速流量对照表,综合考虑施肥装置及管路系统的沿程损失与局部损失,以吸肥流量为评价指标,应用CFD数值计算对影响系统吸肥性能的关键核心部件文丘里吸肥器的渐缩角α、渐扩角β、喉部直径d0进行单因素性能优化设计,获得了3个主要结构参数对其吸肥性能的影响规律;通过三因素三水平的正交试验方案,得出基于CFD数值计算的文丘里吸肥器最优结构参数组合,渐缩角α为20°、渐扩角β为8°、喉部直径d0为6 mm,且当吸肥管与文丘里主管道呈40°倾角时吸肥性能最优。模拟数据与水肥一体化灌溉施肥机运行数据表明,CFD数值优化后的文丘里吸肥器吸肥流量提高约38.6%,与模糊自动控制系统相配合的水肥一体化灌溉施肥机的吸肥流量总体提高约47.6%,节能效果显著。     

SYJ-2型液肥变量施肥机设计与试验

变量施肥技术是精准农业的重要组成部分,依据农业生产要求设计了与轮式拖拉机配套的SYJ-2型三点悬挂式液肥变量施肥机。以单片机作为核心处理器,以电磁比例调节阀为执行部件,设计编写了液肥变量控制系统以及与硬件配套的上位机软件,用于采集数据与发送命令;关键部件内腔式旋转扎穴机构采用5个全等椭圆齿轮传动,液肥在内腔流动,在减少外部连接软管的同时,防止了管路缠绕;液肥分配器的功能是适时开启和关闭,实现液肥的不连续射出,进而完成穴施作业;同时对内腔式旋转扎穴机构和液肥分配器进行了结构设计。田间试验结果表明,施肥深度为地表12~15 cm,施肥精度为99.1%,满足液态变量施肥作业要求。     

水肥一体化施肥机关键部件的设计与试验

水肥一体化技术是将灌溉与施肥融为一体的现代农业新技术,在农业生产中提高水肥利用率、减少环境污染等方面具有重要意义。本文对水肥一体化技术中的关键装置展开研究,运用Solid Works三维设计软件建立基于射流泵并联的三通道旁路吸肥式施肥机混肥系统结构,并运用Flo EFD对其进行流场仿真分析及系统性能试验验证,建立有效的混肥系统参考模型。试验结果表明,在2.2 k W抽吸泵作用下,该系统能够实现对水及单元素液肥的稳定均匀吸取功能,且三通道吸肥量实际值与仿真值的最大误差为2.06%,验证了混肥系统结构设计的可行性,为自动施肥机的设计与优化提供了参考。     

PWM变量喷施控制系统中电磁阀通径对喷雾压力的影响

PWM间歇喷雾式变量喷施过程中,电磁阀的快速启闭在管路中形成液压冲击,致使喷头的实际喷雾压力发生波动,导致其喷施流量和雾化特性发生畸变,降低了喷雾质量。为研究电磁阀通径对实际喷雾压力波动特性的影响,基于自主研制的脉宽调制间歇式喷雾变量喷施系统试验台,进行了测试试验。测试结果表明:系统压力与喷头流量一定时,随着电磁阀通径减小,压力波动均值减小,压力波动程度增大;在通径为DN15情况下,压力波动离散率≤0.002;在通径为DN10情况下,压力波动离散率≤0.01;在通径为DN6情况下,压力波动离散率呈较大幅度变化;且当系统压力发生阶跃时,电磁阀通径越小,喷雾压力波动振幅越大。     

四足步行平台液压系统冷却器的计算选型

设计一种四足步行平台液压系统,基于选型结果和实验数据,计算各个元件的能量损失,测量液压管路尺寸和流量,计算管路沿程压力损失和局部压力损失,根据四足步行平台的使用要求、液压系统热平衡计算、冷却器的结构型式和传热系数等因素选择冷却器。     

滴灌设计公式

滴灌系统,主要设计准则是要求沿毛管(或支管)出流均匀,在给定的压力下,直径一定的毛管(或支管),如长度设计适当,可控制出流量变化在允许的范围内。因管路中的动能很小,可以忽略,压力变化就简化为沿程阻力损失和管路的坡度引起的能量增减之和。     

基于PID算法的高频间歇供肥系统设计与试验

在液态肥寻种对靶点施系统中，液态肥需满足在高频间歇喷施时压力波动较小且在间歇喷射频率发生变化时仍能保证压力稳定的要求，为此设计了基于PID算法的高频间歇供肥系统。设计了供肥系统硬件电路和软件程序，对管路压力进行采集与控制，并设计了可方便设置作业参数和显示实时作业状况的人机交互界面。采用临界比例度法对PID算法进行参数整定，经实际试验调整后确定PID算法的比例系数、积分系数和微分系数分别为4、0.079和0.012，对采用和不采用PID算法的供肥系统压力变化情况进行了对比试验，结果表明，采用PID算法的供肥系统压力更加稳定。为评价基于PID算法的供肥系统在不同作业速度和压力设定值下的压力稳定性能，选取管路压力的最大误差、平均误差和标准差为试验指标，进行了台架试验。结果表明，供肥系统压力的最大误差、平均误差和标准差分别不大于6.49%、1.54%和0.40MPa，满足液态肥寻种对靶点施系统对于管路压力稳定性的要求。     

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。     

轻小型喷灌机组逐级阻力损失水力计算

为了解决精确计算轻小型喷灌机组阻力损失的问题,从管路中流体力学机理出发,对其进行了分析;将机组布置成线型,根据构成特点与运行特性,采用逐级计算方法对其进行水力计算,计算过程中将任意两喷头间的总水头损失简化为其输水管路沿程损失乘上经验系数,推导出喷灌机组中各喷头工作压力的计算公式,确定逐级阻力损失的计算方法.结合一个算例,选择型号为65ZB-40C＆12×PY120的喷灌机组进行室外试验对比,理论计算时经验系数取为1.1,试验时保证该喷灌泵在其设计工况点运行,多次测量计算出的平均值作为最终的试验数据.计算值与试验值的对比结果表明：在管路流动中,随着流量沿程减小,各喷头工作压力在管路首端时相差较大,末端时基本保持一致.绘制了喷头工作压力的理论计算值与试验值的误差条线图,通过计算得出绝对误差最大的是3号喷头,它们的相对误差在0.27%～1.96%范围内.     

基于ZigBee的液肥变量深施系统设计与试验

为了提高液肥深施效率,设计了一种基于ZigBee的液肥变量深施系统.该系统采用远程电脑终端与STM32F103RET6控制器同步结合实现液肥输出监测与控制:监控液肥水位值的同时利用流量传感器采集当前流量值,并通过ZigBee无线通讯协议传输数据;根据流量预设值,利用增量式PID算法动态调整变频器频率,最终使试验系统能够精确控制液肥流量输出.在试验系统的基础上,通过液肥深施试验以探讨施肥深度、变频器频率、注肥压力、系统用泵的回水开度等参数对流量精确控制的影响,并利用试验数据建立精准控制流量的数学模型.果园试验结果表明,液肥变量深施系统整机施肥精度最高可达99.52%,单次施肥的液肥损耗量最大值为0.22 L/min;在改变施肥深度的情况下,系统液肥输出流量的最大差值为0.15 L/min,变频器频率的最大差值为0.79 Hz.在改变回水开度的情况下,确定了试验中系统的最佳工作参数,即回水开度在40%时,系统工作最为稳定,流量输出误差小,液肥损耗量少.     

PWM间歇喷雾变量喷施系统压力脉动及液压冲击综合测试

在PWM间歇喷雾式变量喷施系统中,隔膜泵间歇性吸排液等特点会在管路中形成压力脉动,且电磁阀快速启闭会在管路中形成液压冲击,二者综合作用致使各喷头的实际喷雾压力发生波动,导致其喷施流量和雾化特性出现畸变。因此,为了揭示其管路压力脉动的变化特性和液压冲击特性,构建了一套PWM间歇喷雾式变量喷施系统,并在不同隔膜泵转速、不同PWM控制信号频率和占空比下进行了压力脉动和液压冲击的综合测试研究。结果表明:随着隔膜泵转速的增加,压力脉动周期逐渐变小,幅值逐渐变大;随着PWM信号频率的增加,液压冲击和压力波动趋于压力脉动的形式,周期逐渐变小,幅值逐渐变大;而PWM信号占空比对液压冲击和压力波动的影响不明显。