气送式油菜飞播装置投种过程分析与试验

针对气送式油菜飞播装置作业时种子在离开投种管末端至到达土壤的过程中运移轨迹易受扰动而出现播种成条效果不佳甚至串行的问题,该研究对折叠式投种装置的投种过程进行了分析和优化。通过理论分析建立种子在投种管内和投种过程中的运动学模型,根据DEM-CFD（Discrete Element Method- Computational Fluid Dynamics, DEM-CFD）气固耦合仿真和高速摄像对种子在输送气流和无人机旋翼气流场中的运动轨迹和速度变化情况进行分析,并以此为基础对投种装置的结构及工作参数进行优化。混合正交仿真试验结果表明：种子在竖直投种管内速度变化的影响因子主次顺序依次为输送气流速度、投种管长度、投种管内径,其中输送气流速度、投种管长度对油菜种子在投种管内速度的变化的影响为极显著（P<0.01）,投种管内径对油菜种子在投种管内速度的影响一般显著（0.05≤P<0.1）。高速摄像及地面泥盒试验结果显示,将原有气固分离器改为种子加速器,即增加输送气流速度参与投种后,投种管末端气流速度为4.5 m/s时,竖直位移30 cm处种子的平均水平分位移为4 cm,投种管正下方30 cm处泥盒内种子落地条带宽度为5.2 cm,比有气固分离器的结构,种子平均水平分位移减少3.1 cm,条带宽度减少7.9 cm,与仿真分析结果基本保持一致,满足油菜成条飞播的作业要求。     

苹果外部缺陷全表面在线检测分选装置研发

中国是水果消费大国,但在水果产后检测装备方面相对滞后。针对目前在线装置无法采集苹果全表面图像信息且无法精确计算缺陷面积的问题,该研究以表面缺陷面积的快速检测为主要目标,提出苹果全表面图像合成算法,设计了一套苹果外部品质在线检测及分级装置。该研究以苹果为例,基于球模型提出苹果全表面图像合成算法、缺陷面积校正算法精确计算苹果的表面缺陷面积。通过试验验证,对苹果表面图像进行分割合成后,整体的图像的漏检率为0。提出缺陷面积校正算法,可以计算图像中位于任意位置的苹果缺陷真实面积,选取了120个样本进行验证,其中擦伤样本、碰伤样本、痘斑病样本、表面腐败样本各30个。擦伤样本缺陷面积预测值与真实值的决定系数R2为0.9787,标准误差RMSE（Root Mean Squared Error）为3.577 4 mm2,偏角试验中R2为0.975 8,RMSE为3.466 3 mm2。碰伤样本缺陷面积预测值与真实值的R2为0.973 0,RMSE为3.981 9 mm2,偏角试验中R2为0.974 2,RMSE为4.062 4 mm2。痘斑病样本缺陷面积预测值与真实值的R2为0.970 8,RMSE为3.836 6 mm2,偏角试验中R2为0.977 9,RMSE为3.895 3 mm2;表面腐败样本缺陷面积预测值与真实值的R2为0.9812,RMSE为3.178 1 mm2,偏角试验中R2为0.974 8,RMSE为6.304 4 mm2。在整个试验过程中,R2总体上高于0.97,RMSE小于6.304 4 mm2。装置检测苹果的速度为2个/s,评级准确率为95%,检测与苹果评级精度较高,工作较为稳定,实现了苹果外部缺陷的检测与分级评价,为苹果的外部品质检测提供了技术支撑。     

1ZF-180型秸秆培肥整地机的设计

为改善国内常用秸秆还田机具功能单一的情况,研制出1ZF-180型秸秆培肥整地机具。该机具能够实现秸秆掩埋以及原有垄台和垄沟的交替更换,一次进地完成垄台深松、灭茬、旋耕、起垄秸秆掩埋、镇压多项作业。     

基于高速摄像的气力式油菜精量排种器投种轨迹分析

采用高速摄像技术,在排种轴转速15r/min、负压-1 500Pa工况下,对正压50~600Pa范围内观察油菜的投种轨迹,并依据目标追踪技术方法提取连续帧图像中油菜籽的坐标位置并获得其运动轨迹曲线;统计分析油菜籽投种轨迹的分布特征,利用高斯函数模型对曲线拟合得到其分布规律,并构建正压与油菜籽投种距离的关系模型;根据油菜籽轨迹曲线获得其投种阶段瞬时速度曲线,明确了油菜籽的运动状态。试验结果表明:在同一工况下的油菜籽轨迹曲线均服从正态分布规律,且正压大小与油菜籽投种距离为线性关系,其相关系数为0.988;当排种器正压范围为100~250Pa时,其投种轨迹变异系数最小。     

一种φ630直埋管抗压强度与轴向滑动试验装置

针对现有直埋夹套管总体抗压强度与轴向滑动试验装置普遍采用手动装卸砂、手动加载的特点,给出了规格为西630直埋夹套管总体抗压强度与轴向滑动试验装置的设计方案与工作原理,其主要由砂箱、液压加载装置、推拉力试验机、升降加砂装置、送管装置5个部分组成。砂箱底部设有出砂口,试验结束后,打开砂箱底部挡板,可将细砂弓I入其侧下方升降装置的储砂箱中,升降加砂装置可将储砂箱运到砂箱侧上方供再次试验时使用,液压加载装置可自动为砂箱加载,保证试验外管承受均匀、适当的载荷。该装置符合国家有关法规标准的要求,能实现自动装卸砂,自动为砂箱加载。（图8,表2,参9）     

喷雾器倾斜试验装置的设计

背负式喷雾器广泛应用于农林作物的病虫害防治及医疗防疫等领域,在使用过程中药液不得泄漏,否则会严重危害操作人员的生命健康安全.在介绍植保机械安全技术要求的基础上,根据喷雾器倾斜试验的要求,提出喷雾器倾斜试验装置的设计思路,设计了一款用于喷雾器密封性能试验的倾斜试验装置,这对提升我国植保机械检测设备技术水平具有参考价值.     

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%.     

油菜小麦兼用型气力式精量排种器

长江流域油菜与小麦播种期相邻,为提高播种机具的利用率,设计了一种油菜小麦兼用型气力式精量排种器,提出了一种小麦排种盘内表面嵌入导种条以提高充种率的新型结构。确定了该排种器的工作原理及其主要结构与性能参数,试验研究了排种性能指标与排种盘转速、吸种区负压、投种区正压的关系。试验结果表明:该排种器能满足油菜和小麦兼用排种的功能;在小麦排种盘内表面嵌入导种条可使平均合格指数相对提高27.31%,平均漏播指数相对降低25.86%;当排种器转速、吸种区负压、投种区正压分别为18 r/min、-2 200 Pa、400 Pa时,油菜精量播种合格指数为90.02%,漏播指数为2.59%;当排种器转速、吸种区负压分别为15 r/min、-2 300 Pa时,小麦精量播种合格指数为90.62%,漏播指数为2.96%。田间试验表明:该排种器播种精度高,可满足油菜和小麦种植农艺要求。     

水稻育秧播种机钵体苗底土压实装置

设计了一种能实现水稻精密育秧播种机钵体软、硬秧盘穴孔底土压实的通用装置,该装置以AT89C51单片机为控制系统核心,采用步进电动机和送盘行程开关实现秧盘供送,以及限位行程开关和对准接近开关实现秧盘穴孔与压实辊指对准,压实辊指与秧盘穴孔内底土相互作用完成底土压实。通过系统的试验研究,确定了该装置的最佳工作参数。压实试验表明,该系统能满足秧盘穴孔底土压实的工作要求,实现了穴孔与压实辊指的精确对准和底土压实,当生产率在500盘/h、提前角对应弧长为1 mm时,对准率为98%,满足钵体苗穴孔底土压实的技术要求;育秧试验表明,增加穴孔底土压实深度,可提高秧苗素质,保持土壤根系坚实不散,有利于栽插作业,压实深度为6 mm时效果最佳。     

方捆机捡拾器高度自动仿形装置参数分析与试验

设计了一种弹簧力平衡式方捆机捡拾器高度自动仿形装置。通过对仿形装置的静力学和运动学分析,以仿形轮在垂直方向受力和仿形误差最小作为仿形性能的评价指标,建立了捡拾器运动参数λ、铰接仿形轮的可调节摆臂长度L和起伏地面的幅值H对仿形性能的影响关系。初选多组参数,按照评价指标获得了捡拾器运动参数和仿形装置结构参数的较优组合。通过仿形装置的运动分析表明,当机组前进速度vt为5~7.9 km/h,铰接仿形轮的可调节摆臂长度L为358 mm,仿形装置能满足地形起伏幅值H为±(8~12)cm的作业要求。样机的田间测试表明,仿形装置能够适应起伏均匀的地块,使捡拾器弹齿尖端具有合适的离地高度,仿形误差可以控制在-4~18mm。