甘蔗横向种植机补种系统设计与试验

针对甘蔗横向种植机在种植过程中出现的漏播问题,设计了一套基于51单片机的甘蔗实时补种系统。通过对充种、储种、供种、护种及投种过程进行运动学和动力学的仿真分析,确定了影响补种效果的主要因素,设计了补种系统的关键部件。该系统采用AT89C52单片机、3套对射型激光传感器分别对漏种、补种箱和储蔗槽中蔗种余量不足的情况进行信号采集,进行漏种计数显示和实现蔗种余量不足时的报警,步进电机作为动力源,驱动辊耙转动完成补种过程。选取行进速度和补种辊槽数为试验因素,以补种成功率和重置率为补种性能指标,进行了二因素五水平的正交旋转组合试验。结果表明,行进速度对补种成功率的影响极显著,补种辊槽数对补种成功率的影响极显著;利用Excel软件进行了二次回归方程分析,得出当行进速度为3 km/h、补种辊槽数为10个时,补种成功率达到93.97%,重置率为1.69%。设计的实时补种系统性能稳定可靠,解决了播种器工作过程中的漏种问题。     

颜色空间图像处理技术在蔗节识别上的应用

近年来,我国甘蔗机械化程度有所提高,但在甘蔗种植过程中,全自动化的联合种植机械装置还有待提高。为此,针对甘蔗种植机中甘蔗预切种的蔗节识别提出了基于颜色空间的图像处理,实现甘蔗种植机的蔗节切割智能化。甘蔗蔗节处具有拐点和灰度值不连续的特性,采用边缘拟合法和灰度值拟合法,并在此基础上使用中值决策法识别甘蔗蔗节。蔗节的颜色特征提取和处理算法的实验表明:蔗节识别效果的正确率可以达到94.7%,证明了中值决策法对甘蔗的蔗节识别有效,因此颜色空间视觉识别技术可作为甘蔗预切种中自动装备研制的理论依据。     

基于流固耦合的除杂风机应力应变及模态研究

叶轮是除杂风机的重要部件之一,叶轮在运行中的应力应变对除杂风机的安全运行有着重要的影响,而叶轮振动是风机的常见故障,所以流固耦合条件下的除杂风机叶轮变形及振动分析对甘蔗收获机除杂风机的安全有着重要的意义。为此,采用有限元分析软件Ansys Workbench对除杂风机叶轮进行了单向流固耦合计算分析,结果表明:叶轮在流固耦合作用下会发生弯曲扭振变形,最大应力分布在叶片与轮毂的交界处,最大应变分布在叶片外缘处;所设计的叶轮最大应力为21.48MPa,小于材料极限应力,而工作转速也远离振动转速,均满足工作要求。该研究为甘蔗收获机的除杂风机设计提供了参考。     

基于BP神经网络的甘蔗收获机切割器振动性能研究

针对小型甘蔗收获机切割器不平衡对切割器轴向振动的影响,为实现切割器振动的有效预测以及自动控制信号的获取,通过正交试验并利用BP神经网络技术与回归分析构建出了切割器螺旋以及刀盘振动的BP神经网络模型和回归模型。分析结果表明:基于BP神经网络建立模型的切割器螺旋与刀盘的振动正确拟合率达到了88.89%,且相对误差基本上在5%以内,而回归模型的切割压力正确拟合率只有38.89%。因此,基于BP神经网络建立的模型具有较高的精度,通过此BP神经网络模型,有效地解决了复杂信息特征的提取问题,减少了试验研究的次数与成本,为进一步的切割器刀盘以及螺旋振动的自动控制系统的研发奠定了基础。     

甘蔗收获机切割系统对物流输送影响的仿真分析

基于物理样机物流输送堵塞现象,分析了切割系统结构部分存在的问题,对甘蔗收获机切割系统的结构进行改进,确定了各主要零部件的结构及其之间的相互位置关系。通过实体建模软件SolidWorks建模,采用虚拟样机技术进行动态仿真分析,验证改进的切割系统对物流输送的通畅性,为样机的研制提供数据支撑。     

甘蔗收获机切割器齿轮箱的优化设计

切割器是甘蔗收获机械的重要组成部分。根据研究,从试验装置到物理样机的过渡,切割器结构与动力的工程实现、台架提升机构的设计、夹紧装置的布置都与切割器齿轮箱紧密联系。为此,利用有限元软件ANSYS的优化模块提供的一阶分析法,采取自上向下的建模方法,简化复杂的齿轮箱的实际模型,参数化齿轮箱体的结构尺寸,对齿轮箱体进行优化设计,使其达到了轻量化的设计目的。     

预切式甘蔗横向种植机倾倒送料装置的试验研究

预切式甘蔗横向种植机集蔗系统出现的送料无序的问题,直接影响播种的均匀性和播种效率。为此,设计了一种预切式甘蔗种植机的倾倒送料装置,该装置可以通过旋转倾倒框来控制倾倒送料装置的角度,拉动抽板完成送料动作。通过动力学ADAMS软件对主要机构进行动力学仿真分析,结果显示:甘蔗能够较好地按照预期轨迹从倾倒送料装置中有序地掉落到集蔗箱内。通过进行单因素及正交试验,研究了甘蔗数量、倾倒箱与集蔗箱的水平距离、倾倒箱的倾倒角度、倾倒轴到倾倒箱前端面的距离和倾倒箱的导板角度5个因素对倾倒效果的影响,找出影响倾倒质量的因素。试验结果表明:最优参数组合为A3B3C2,即甘蔗数量为72根,倾倒角度为100°,倾倒轴到倾倒箱前端面距离为120mm。     

清种补种上提式甘蔗排种器设计与试验

针对甘蔗横向排种器因无序排种导致漏播指数高、排种合格指数低,致使出芽率低影响甘蔗总产量的问题,该研究设计了一种具有清种补种功能的上提式甘蔗排种器。首先对排种过程进行动力学分析,确定排种器的关键结构和工作参数。然后采用EDEM-RecurDyn耦合仿真分析,模拟蔗段与弹性板间的碰撞,分析蔗段的受力及运动,并通过推压试验确定弹性板的参数。为获得排种器的最佳性能参数,在单因素试验基础上,进行二次回归正交旋转组合试验。结果表明：一级清种补种区长度、二级清种补种区长度对漏播指数、重播指数、合格指数具有显著影响（P<0.01）;排种带速度对漏播指数具有显著性影响（P<0.01）,而对重播指数、合格指数影响不显著（P>0.05）。利用多目标优化方法确定最佳参数组合为：一级清种补种区长度13 cm、二级清种补种区长度16 cm、排种带速度97 mm/s。此时,漏播指数为1.7%,重播指数为3.5%,合格指数为94.8%;与常规上提式排种器的漏播指数6.9%对比,该排种器漏播指数降低了75%。该排种器可有效减少甘蔗播种的漏播指数、提高排种的合格指数,有利于实现甘蔗的精准种植。     

农用运输车系列产品创新设计平台的开发与研究

针对三维模型和有限元模型分析了机械产品快速设计技术,研究了基于三维CAD的产品模型的建模方法和模型参数之间的关联关系,开发了一个集模块化参数化设计和变量设计技术于一体的农用运输机械产品创新设计平台,实现了农用运输机械产品的快速设计与分析,结合某机械集团公司生产的农用运输车,对该平台进行了应用实践.     

砍蔗刀盘切割深度对宿根破头率影响的研究

甘蔗的宿根破头率对第2年甘蔗发芽率有很大的影响。为此,基于课题组研发的全自主知识产权甘蔗收割机,研究砍蔗刀盘的切割深度对宿根破头率的影响。田间试验表明:砍蔗刀盘的切割深度对宿根破头率有显著影响;随着刀盘切割深度的增加,甘蔗的宿根破头率反而减少;相比不入土切割,砍蔗刀盘入土切割的甘蔗宿根破头率降低60%。