WDB800圆捆机草捆称重系统设计与试验

基于STM32处理器设计了圆捆机草捆随车动态称重系统,确定了称重试验台的安装位置,并利用网卷代替草捆,选取影响称重试验台监测精度的固定架长度、秤台宽度,以及秤台末端距固定架尾端距离进作为试验因素,以称重系统有效数据段的数据平稳度作为评价指标进行试验研究。结果表明:当固定架长度为1.2m、秤台宽度为0.6m、秤台末端距固定架尾端距离为0.1m时,有效数据段最为平稳。以该组参数安装草捆随车动态称重试验台,能有效对圆捆机草捆质量实行动态监测,监测误差小于3%。     

小型方捆机草捆动态称量系统设计与试验

针对小方捆机作业过程中草捆连续、单捆动态分离称量难、捡拾器升降频繁、地面起伏大等问题，基于多传感器融合技术设计了一套方捆机草捆动态称量系统。提出了一种草捆动态分离、识别方法，构建了基于称量台实时下压力和俯仰角的双参数草捆动态称量系统，实现了单草捆动态独立称量。该系统由机械部分、传感器部分、数据采集模块、卫星定位模块、显示终端及上位机软件组成，传感器部分包括4个压力式称量传感器、称量台俯仰角传感器和草捆状态识别传感器。系统可以实时显示称量台下压力、称量台俯仰角、草捆质量、草捆状态和经纬度等信息。进行了草捆动态称量系统性能试验，结果表明，静态模式下系统的草捆质量预测值最大相对误差为0.38%；动态模式下草捆质量预测值和真实值决定系数R2达到0.996，系统预测的相对误差为-4.40%~4.30%。说明系统具有较高的准确性及较好的鲁棒性，满足田间草捆称量的实际需要，为打捆机作业质量评价提供了一种快速测量手段。     

方草捆收集车的设计与试验

针对我国农牧业地区成形草捆的捡拾、装卸主要依靠人工作业,劳动强度高,工作效率低,导致牧草不能及时高效收贮,严重制约了我国饲草、秸秆商品化生产的现状,设计了直接挂接在打捆机上就可对成形草捆进行收集的方草捆收集车,并对方草捆收集车的总体结构、草捆喂入装置、推草机构、卸草机构及电液控制系统进行了设计。试验结果表明:本机结构设计合理,生产率为180捆/h,1次收集草捆数量为15捆,草捆组整齐率为100%,卸草捆离合器接通响应时间低于1s。     

中型方捆打捆机打结系统研究

针对小型方捆打捆机捆包密度低,大型方捆打捆机机型笨重、作业不灵活的问题,研发了中型方捆打捆机。中型方捆打捆机捆包密度高达150 kg/m3,可与大型方捆打捆机媲美,但是能耗远远低于大型方捆打捆机。打结系统是中型方捆打捆机的关键部件,运动关系和相位关系复杂,打结过程中要求各部件的运动相位关系高度协调,打结轴的强度满足打结工作的需要。      

小方草捆机草捆收获自动监控系统研制及试验

目前,国内外小方草捆机还不具有自动监测和控制功能,随着牧草收获机械向精密控制方向发展,实现小方草捆机草捆收获过程的自动监控功能显得尤为必要。为此,主要对小方草捆机自动监控系统进行了研制及试验。在小方草捆机上配置压力传感器、称重传感器、磁性行程开关采集工作中的数据信号,再通过PLC控制装置对信号处理并传输,将小方草捆机工作中打捆的草捆数、工作面积、草捆的工作压力及草捆质量等参数在驾驶室工控显示装置上显示;在小方草捆机上安装双同步液压缸,操作人员可根据生产的需要,按动工控显示装置上的按钮来控制液压缸的伸缩,从而改变草捆工作压力使草捆密度达到合适的要求。试验结果表明:草捆计数、面积测量记录数据与实际测量一致,由于机器在运动中有振动,草捆质量测量误差为3.5%,达到了设计要求,实现了小方草捆机工作过程监测及参数控制。本研究可为小方草捆机精密自动监测系统设计及应用提供参考。     

草捆稳定性的影响因素试验研究*

针对玉米秸秆成捆后,收集搬运过程中易散捆的问题,从玉米秸秆草捆受力分析入手,分别研究了草捆静置、移位和变形过程中载荷的变化规律,以及影响草捆稳定性的因素;利用本团队开发的打捆试验台,开展了草捆密度、草捆长度和捆绳数量对草捆抗摔率影响的试验,确定了满足草捆质量稳定性的参数取值范围;通过响应面分析试验,确定了适合草捆收集搬运的最优参数组合为草捆密度为175 kg/m³,草捆长度为88 cm,捆绳数量为3根,草捆抗摔率为93.5%。草捆稳定性完全满足生产要求,为方捆打捆机的研究提供了理论指导。     

小型方捆机草捆动态称量系统信号分析与处理

为实现小型方捆机草捆动态称量系统的准确测量，降低地面颠簸和机械传动引起的振动对草捆质量测量精度的影响，分析了打捆机作业速度、拖拉机PTO启停对草捆动态称量系统压力和角度噪声信号的作用机理。当系统采样频率为40Hz时，压力噪声信号频率主要在0.1~16Hz；角度噪声信号频率主要在3~4Hz和16~17Hz；打捆机作业速度与噪声信号强度呈正相关。在信号分析基础上，研究了信号处理方法。为提高滤波精度，首先采用基于3σ准则的双阈值动态滤波方法对信号进行预处理，消除奇异值影响，再利用分段线性插值补充空缺点，最后设计一种巴特沃斯带阻滤波器对噪声信号进行消除。田间试验结果表明，采用该方法对信号进行处理后，草捆质量预测相对误差为-4.15%~4.17%，优于均值滤波得到的结果，且该滤波方法适应性更好，更符合实际生产需要。     

秸秆打捆机软件可视化系统应用研究

以秸秆打捆机可视化监控系统为研究对象,搭建打捆机可视化监测硬件系统,利用MDK和Software模块进行可视化监测系统软件设计,并进行系统应用过程中的软件测试研究。测试数据曲线表明:秸秆打捆机可视化监测系统能够对打捆的实时参数进行监测及曲线显示,显示结果较好地反应了打捆过程中的单草捆质量及密度,且曲线数据可对秸秆草捆的打捆时间、打捆累计质量、累计体积及当前打捆平均密度进行实时反应。     

方草捆集捆机设计与试验

为解决方草捆捡拾效率低、费用高,长途运输难等问题,设计了方草捆集捆机。该机由底盘、捡拾器、推草机构、举草机构、压绳器和卸草机构等部件组成,基于EPEC2024搭建了控制系统,只需单人驾驶和操作,通过变量泵、马达和油缸驱动各部件快速实现对方草捆的捡拾、挤压和捆扎。按照作业功能对各结构部件采用分模块设计,通过计算各液压回路的流量保证作业速度和作业效率,匹配硬件电路并使用Codesys编写程序控制作业流程。分别在内蒙古自治区赤峰市和辽宁省黑山县对方草捆和秸秆方捆进行了捡拾及捆扎的场地试验,结果表明:整机最大牵引车速达到20.5 km/h,作业时系统最大流量为101.6 L/min,一次能实现12个方草捆的捆扎。方草捆的集捆成捆率达到89.5%,纯工作小时内集捆生产率为12大捆/h,同等条件下与人工捡拾方式相比,捡拾效率提高了34.5%,人工费用降低了62.5%,综合费用降低了18.2%,而且增强了对自然环境的适应性,缩短了长途运输的准备周期,满足实际生产的使用要求。     

小型圆捆机捆草-卸捆自动操纵与报警装置研究

针对小型圆捆机捆草与卸捆过程依赖机手频繁回头观察并手动操纵的问题,设计了由行程开关、单片机、电动缸操纵机构和蜂鸣器组成的捆草-卸捆自动操纵与报警装置。通过分析捆草与卸捆工作过程,采用3个行程开关分别感知成捆室满仓、草捆捆扎结束和草捆落地,设计了捆草-卸捆控制流程,确定了控制系统的捆扎时间、卸捆时间等控制参数。室内工况模拟试验表明单片机能处理行程开关的触发信号,使电动缸伸缩实现液压阀手柄自动操作卸捆,蜂鸣器在捆草-卸捆过程发出不同节奏的报警提示音,并有效感知行程开关误触发和器件故障,提高了系统可靠性。样机的秸秆捡拾打捆试验表明,该装置可提高小型圆捆机作业效率22.5%~32.2%,捆草-卸捆成功率100%。     

基于逆向工程的方捆机打结器空间角度测量

打结器是方草捆打捆机的关键部件,设计的难度在于5个轴孔之间的角度测量,这是因为5个轴孔既不平行也不相交,用常规方法难以进行测量.本文用一种改进的参数化方法建立圆柱面的几何距离函数.然后用非线性最小二乘法在Imagewarel2中拟合圆柱二次曲面.把拟合好的圆柱面导入到UGNX3,进行三面空间角度的表达.     

压捆机出料口尺寸高度变化对压缩力的影响

苜蓿草在压缩过程中出料口尺寸高度变化对压缩功耗、压缩密度以及草捆质量等均有很大影响。为了得出苜蓿草在压缩过程中压缩力变化规律,采用LABview测试技术,在相同喂入量下,选择出料口尺寸高度为试验因素,对苜蓿草压缩力进行测试研究,获得了出料口尺寸高度对苜蓿草压缩力的影响规律,并给出了压缩力的线性关系曲线。结果表明,出料口尺寸高度变化对压缩力影响显著,并呈指数关系。     

卡扣式方草捆打结器的设计

利用食品包装打卡机标准的U形铝质卡扣,设计了一种由气压缸提供动力的卡扣式方草捆打结器。打结器的2个抓绳机构并列安装在出草口的上方,通过气压活塞上、下运动,可完成抓绳、放绳、挤压卡扣和辅助割绳等动作。扎结机构对应抓绳机构安装在出草口下方,在挤压卡扣过程中用于支撑卡扣并将捆绳锁紧。割绳刀固定在扎结机构上,捆绳锁紧以后在卡扣和夹绳机构之间将捆绳割断。卡扣输送机构将成排的U形卡扣输送到扎结机构的卡扣箱中。捆绳采用包装用的细麻绳,由捆绳匣进入扎结机构上的夹绳板。在分析卡扣受压变形以及对捆绳锁紧情况的基础上,确定了气压缸的选型,经打捆机样机试验,成结率在96％以上。     

牵引式方捆捡拾车原理研究

介绍了一种牵引式方捆捡拾车,该捡拾车可一次完成草捆的捡拾、装载和码垛等多项工序,极大地提高了工作效率。阐述了牵引式方捆捡拾车的基本结构,并研究了液压系统、操作机构的工作原理,为以后草捆捡拾车的研制及改进提供技术支撑。      

两项农机行业标准通过审定

农业部农机化司于2008年1月15～17日主持召开了农机化行业标准审定会,农业部农机推广总站主持制定的《玉米免耕（覆盖）播种机作业质量》和《方草捆打捆机作业质量》两项农机行业标准获得通过。     

基于ARIZ算法的方草捆收集车改进设计与试验

针对方草捆收集车作业时草捆在喂入过程中发生歪斜严重影响其稳定性的问题,应用ARIZ算法对技术系统进行了优化设计,并完成了试验验证。根据分析造成草捆歪斜的主要原因,确定问题发生的技术系统,建立系统组件功能模型,并针对技术系统存在的问题,应用矛盾分析、物-场分析等方法进行了系统性分析,通过应用创新原理、分离原理、知识库查询及标准解等工具形成了一系列创新设计方案,通过使用Pro/Innovator软件对新产生的方案进行了综合评价,并从中得到最优方案。对改进后的方草捆收集车进行了试验,结果表明：改进后的草捆收集车收集效率高,稳定性好。     

方草捆捡拾压捆机打结器控制系统运动分析

通过对方草捆捡拾压捆机上实现自动打结的控制系统进行研究,详细地分析了9JK-1.7型捡拾压捆机实现控制自动打结的动作过程,并利用Pro/E软件分析了穿针四杆机构的运动过程,不仅为打结器的调节和使用提供了理论指导,也为打结器的后续试验分析及研究打结器与穿针的运动关系进行了前期工作.     

捆草机电气控制系统的设计研究——基于MCGS与单片机技术

以呼伦贝尔市蒙拓农机科技股份有限公司生产的9YG-1.3型圆草捆打捆机为样机,针对其控制部分存在自动化程度低、草捆边缘布网太松、操作繁琐及需人工手动计数等问题,运用昆仑通态MCGS编程软件和Keil u Vision4软件,设计了一款以单片机系统为控制核心,以MCGS触摸屏为人机界面,配备各种相应传感器和控制输出硬件的自动控制系统。该系统通过人机监控界面,实现了对捆草机运行状况的实时监控。试验结果表明:本控制系统有效地解决了捆草机的灵活布网问题与计数问题,并可以实时进行停车、开仓门、关仓门与报警声亮提示,提高了捆草机的工作效率和自动化水平。     

压捆试验平台及其测试系统的设计与试验

为研究在开式压缩过程中,棉秆物理特征参数(棉秆含水率、棉秆切断长度)和压捆机构的工艺参数(棉秆喂入量、压缩活塞频率)与棉秆压捆时的功率消耗、压缩活塞拉压力、压缩室压力和压捆密度的关系,设计了一种基于侧喂入打捆机的压捆试验平台及其测试系统。通过对打捆机的改造,在主轴处添加扭矩传感器、曲柄滑块机构的连杆处添加拉压传感器、压缩室处添加压力传感器,使其能够一次性实时检测棉秆在开式压缩过程中打捆机主要零部件的运动学及动力学参数,并通过数据采集系统将试验数据以Excel表格和波形图的形式保存下来。分别进行单因素和多因素正交试验,单因素试验结果表明:棉秆切断长度为25cm、喂入量为3.5kg/s、压缩频率为90Hz、含水率为30%时,压捆功率消耗、压缩活塞拉压力和压缩室压力相对较小,且压捆密度相对较大。多因素正交试验结果表明:各因素对压缩活塞拉压力和压缩室压力影响最大的是棉秆切断长度,其次为含水率,喂入量和压缩频率对其的影响差不多;各因素对压捆密度影响程度从大到小依次为含水率、棉秆切断长度、压缩频率、喂入量,且当含水率为30%、喂入量为2.5kg/s、压缩频率为90Hz、棉秆切断长度为20cm时,棉秆压捆密度最好。     

打捆试验台设计与试验

对我国打捆机械当前存在的问题进行了分析,总结了打捆部件方面的设计不足与缺陷。为了改善打捆装置的工作性能,设计一套打捆试验台用于验证打捆工作性能,并介绍了试验台的组成及工作原理。采用三因素五水平正交旋转组合试验方法,通过数据处理得到回归方程与对试验指标的主次因素关系,应用Design-Expert软件得到响应曲面,通过分析获得最优工作参数为草捆长度750mm、喂入量2.5kg/s、飞轮转速80r/min时,草捆密度最优值为165.8kg/m3,满足使用要求。