我国北方地区机械化深松技术的研究现状

深松技术是旱地保护性耕作体系的重要技术措施之一。随着保护性耕作技术的推广,深松技术在改善耕层土壤结构、提高土壤蓄水抗旱和渗透能力方面起着重要作用。当前,国内外学者对深松技术和相应的深松机具进行了大量的研究,并取得了较大的成果。为此,介绍了深松技术、相应深松机具、深松铲的类型和特点,并对现有深松铲的结构改进和优化、改善深松部件与土壤接触时的抗磨损性及减阻性能的措施和研究现状进行了总结。同时,分析了影响深松技术提高的影响因素,提出了进一步研究和改进深松技术的思考和建议。     

动力甩刀式小麦固定垄免耕播种机

针对我国西北绿洲农业区现有固定垄免耕播种机种类少,且在玉米秸秆地固定垄免耕播种小麦易堵塞、破坏垄形等问题,提出了动力甩刀碎、抛茬和刀刃型开沟器破茬结合防堵及双翼型犁铧修垄的方法.设计了动力甩刀破茬式小麦固定垄免耕播种机,并确定了L型甩刀、开沟器、双翼型犁铧等关键部件的参数.在玉米秸秆覆盖地试验结果表明,动力甩刀破茬式小...     

针孔管式小麦匀播机构气力损耗特性数值分析与试验

针孔管式小麦匀播机构的气道结构复杂、排布密集、截面积多变、弯折狭长,对气流的流通造成阻碍。为优化机构参数、减少气力损耗、提高气力利用效率,本文通过对流体域内可导致气力损耗的区域(变截面狭长圆柱区域、输气管弯折区域、气室汇流区域及负压口-气室连接区域)进行分析,明晰了各区域产生气力损耗的原理及类型,得出横向输气管直径、输气管夹角及负压口直径是影响气力损耗的关键参数。以上述参数为试验因素,以吸种孔平均气流速度、吸种孔最低气流速度及吸种孔速度标准差为试验指标,利用Fluent软件进行三因素三水平正交仿真试验,得到各参数对指标的影响程度,并确定气力损耗最小的参数组合为:横向输气管直径8 mm、输气管夹角105°、负压口直径36 mm。在此参数组合下,吸种孔平均气流速度为86. 4 m/s,吸种孔最低气流速度为75. 16 m/s,吸种孔速度标准差为7. 35 m/s。样机试验结果略小于仿真结果,但趋势一致,验证了数值分析的可靠性。     

基于改进粒子群算法的两级渠道水资源优化配置

现有的渠系优化配水模型在减少配水损失方面效果显著，但配水过程中仍存在输水不稳定、弃水量大等不足。在配水过程中将“组间续灌、组内轮灌”的渠道配水方式变更为“组间轮灌、组内续灌”，以配水过程中渗漏损失最小为目标建立渠系配水模型，应用改进的粒子群算法求解，在寻找最优配水方案的同时均一化处理各配水方案中轮灌组内渠道的配水时间。选取张掖市西浚灌区为研究对象，研究结果表明：在保证渠道过水能力和需水要求的前提下，优化结果与该时段灌区的实际配水计划相比，配水时间减少了13.4 d，渠系水利用系数由0.65提高到了0.828，配水周期内上级渠道配水稳定，各轮灌组内渠道同时开启和关闭，减少了渠道弃水。该模型能够实现集中、高效配水，可为灌区管理部门制定配水计划提供决策。     

对辊差速式块状有机肥破碎施肥装置设计与试验

针对现有施肥装置对有机肥肥块的破碎效果不佳,农田条施排肥难度大等问题,提出对辊差速式肥块破碎施肥方式,通过施肥辊相对转动咬合喂入,将肥块破碎的同时实现强制排肥,增大排肥率。对施肥辊齿辊尺寸、齿形及辊齿布置方式等关键部件及参数进行设计,建立肥块破碎受力模型和施肥量的理论模型,得到影响破碎力和施肥量的主要因素。利用离散元分析软件建立肥块破碎模型,通过仿真试验明确施肥装置的上置施肥辊转速、下置施肥辊转速、施肥辊中心高度差、施肥量对破碎率的影响规律;设计四因素正交旋转试验,对破碎施肥装置的作业参数进行优化,当上置施肥辊转速为238r/min、下置施肥辊转速为374r/min、两施肥辊中心高度差为71mm、施肥量为797g/s时,优化所得破碎率为80.3%,排肥率为99.2%;搭建对辊差速式破碎施肥装置试验台,对机施有机肥含水率8%~40%的4种肥块进行验证试验,试验所得的肥块破碎率分别为90.7%、80.8%、79.6%、76.9%,排肥率分别为95.6%、97.8%、98.2%、98.6%,与优化所得结果的平均误差分别为4.66%、1.66%,误差较小,表明对辊差速式块状有机肥破碎施肥装置满足施肥要求。     

中国北方地区深松对小麦玉米产量影响的Meta分析

为了研究中国北方地区不同地域、作物、气候类型、试验年限下,深松旋耕(subsoiling and rotary tillage,SSRT)、深松免耕(subsoiling and no tillage,SSNT)对小麦玉米作物产量的影响,该文以旋耕(rotary tillage,RT)作为深松旋耕(SSRT)对照;以免耕(no tillage,NT)作为深松免耕(SSNT)的对照,根据已发表的相关田间试验数据,采用Meta分析方法,定量分析不同因素对SSRT与RT、SSNT与NT处理中作物产量相对变化率的影响特征。结果表明,与RT、NT相比,SSRT、SSNT分别使玉米小麦总体增产8.62%和10.17%;深松在东北、西北和华北地区均能提高玉米小麦产量;SSNT年降雨量≥600 mm和年平均气温12℃时能显著提高作物增产量;持续深松免耕2~3 a比≥4 a增产显著。因此,在中国北方免耕农业区年降雨量和年平均气温较高的地区,采用深松免耕有利于作物的增产,并建议可隔年或2a深松1次。该研究成果可为深松技术在中国北方地区推广应用提供参考。     

玉米茬地免耕播种机具导向系统设计与试验

设计了一种由机具导向架、液压系统和以DSP为核心的控制单元组成的机具导向系统.根据与该系统配套的拖拉机确定了机具导向架的基本参数,并通过对机具导向架外框不同位置的受力分析得出该系统可以推动的最大负载满足机具田间作业的要求.以JDT654L型拖拉机为试验平台,进行了系统性能试验.结果表明,机具导向架的调节范围为-10.8°～10.7°;该系统换向平稳,换向时间短,对输入信号有较好的响应和控制精度,跟踪信号的最大误差角度不超过1.5°,能够实时地调整机具前进方向.     

种子位置信息视觉检测系统开沟延时回土装置研究

针对机器视觉获取种子空间分布信息时,传统开沟器作业过程中,种子落入种床后,土壤快速回落覆盖种子,导致种床中种子原始图像采集困难的问题,设计了一种开沟延时回土装置,通过导土装置、压种装置和回土装置的配合作业,延长土壤回落时间,形成有利于原始图像采集的避让空间,并在图像采集完毕后将泛起土壤推回种床,保证土壤回填率,达到延时回土的目的。通过理论分析确定导土装置、回土装置等关键装置结构参数。以开沟速度、开沟深度、回土板转角为试验因素,开展土壤回填率离散元仿真试验,确定最优作业参数为开沟速度1.6m/s、开沟深度30mm、回土板转角40°。在最优参数组合下,进行土壤回填率田间试验和种子图像采集田间试验。结果表明,开沟延时回土装置土壤回填率为96.5%,开沟延时回土装置较未安装回土装置的开沟器土壤回填率提升39.6个百分点;工业相机可以在导土装置形成的避让空间中采集到种床中种子的原始图像。试验结果表明,设计的结构可以有效避免回落土壤对图像采集的影响,并保证土壤回填率,实现了种床中种子图像的采集,为计算机视觉技术检测播种作业质量奠定了基础。     

小麦免耕播种机双导轨滑移式调偏系统设计与试验

针对华北一年两熟区玉米根茬地小麦免耕播种机作业时存在开沟器易堵塞、通过性差等问题,提出精准对行避茬的方法,设计一种小麦免耕播种机双导轨滑移式调偏系统。通过理论分析构建调偏横移机构的下悬挂臂力矩平衡、偏移距离及液压缸受力平衡方程,确定影响调偏横移机构提升性能与调偏性能的关键因素。调偏控制系统运用临界比例度法对PID控制进行参数整定,通过土槽试验平台对调偏控制系统的性能进行验证,超调量全部小于5%,平均响应稳态误差小于3mm,移动响应时间为2.8s。田间试验结果表明,当行间秸秆覆盖量、作业速度逐渐增大时,小麦免耕播种机的纵向调整距离和播种均匀性变异系数随之逐渐增大,避茬率逐渐减小,即当免耕播种机作业速度小于等于1.4m/s,行间秸秆覆盖量小于等于1.5kg/m2时,避茬率大于等于90%,纵向调整距离小于等于2.5m,小麦播种均匀性变异系数小于等于26.75%,可满足小麦免耕播种机的调偏作业要求。