垂直螺旋式定量施肥机的设计与试验

针对目前机械式施肥机排肥量控制精度和排肥均匀性较差的问题,设计了一种垂直螺旋式定量施肥机。该施肥机由垂直螺旋排肥装置、行走检测装置和控制系统组成,控制系统包括硬件电路和软件程序,行走检测装置检测施肥机行走信号,控制系统根据行走轮行走速度,并结合当前设置施肥量控制排肥电机转速,从而达到定量施肥的目的;安装于垂直螺旋和排肥管之间的排肥口挡板避免了不施肥时漏肥的情况。试验表明:垂直螺旋式定量施肥机施肥量与行走速度无关,仅取决于设置施肥量,施肥量控制误差在4%以内,施肥量控制精度高;变速行走时,排肥量均匀性变异系数不超过3%,排肥均匀性好。该施肥机为定量施肥机的设计提供了参考,提高了农业机械的机电一体化程度。     

电动烟草打顶抑芽机控制系统研究

对一种电动烟草打顶抑芽机的控制系统进行了设计研究。该控制系统的主控芯片为PIC18F13K22,输入信号主要包括剪刀位置信号、喷药量调节信号、电池电压信号和工作开关信号。其中,剪刀位置检测采用霍尔传感器,输出控制信号主要控制电机、电磁阀、蜂鸣器及指示灯,电机采用控制芯片MC33886进行控制。对该机械喷药量的准确性进行了试验测试,验证了机械的精准性,其平均偏差为2.26%。该设计实现了电动烟草打顶抑芽机的半自动化,有效提高了烟草打顶抑芽的工作效率及质量,进一步推动了烟草农业机械化进程。     

手持式电动烟草打顶抑芽系统的设计

结合我国西南丘陵地区打顶抑芽现状,设计了一种手持式电动烟草打顶抑芽系统,由打顶抑芽剪、抑芽剂、消毒液喷施系统和控制系统组成。打顶抑芽剪包括剪切系统、动力传动系统及机架,控制系统包括硬件电路和软件程序。该控制系统采用PIC18F23K22作为主控芯片,根据刀片位置信号、抑芽剂喷施量调节信号、电源电压信号和作业开关信号,控制电机、抑芽剂泵、消毒液泵、抑芽剂电磁阀、消毒液电磁阀、扬声器和指示灯的工作。其中,刀片位置检测采用霍尔传感器,电机正反转采用继电器控制,药泵电压采用高频PWM信号控制场效应管的方式提供。基于工作流程图和硬件电路,并借助汇编语言实现软件程序的编写。对该打顶抑芽系统进行了抑芽剂喷药量精度试验和田间试验,结果表明:喷施误差在5%以内,大大提高了抑芽剂的利用率,降低了成本;每株烟草打顶平均用时3.1s,提高了工作效率;减少了烟株细菌病毒的感染,提高了经济效益,进一步推动了烟草农业机械化进程。     

微耕机耕深显示系统设计

耕作深度的稳定性在农业生产起重要的作用。为微耕机耕作深度稳定的问题,设计了微耕机的耕深显示系统,可实时显示耕作深度的值,为操作者提供参考。该系统主要由探测器、控制器和显示界面组成,通过耕深显示系统显示深度的稳定系数的变化。其田间测试稳定系数可从11.6%下降到5.8%,证明了耕深显示系统对未来微型耕耘设计的重要意义。     

小型割前脱粒收获机双滚筒恒速控制研究

对一种小型割前脱粒收获机双滚筒恒速控制问题进行了研究。建立了行走速度与滚筒角速度的数学模型,确定了在作物密度不可控的情况下,可以通过控制行走速度来稳定滚筒角速度。进行基本试验得到了收获机在额定工作时的喂入量和滚筒转速范围,以此作为恒速控制的基准值。在实际工作过程中,滚筒转速传感器实时检测滚筒转速反馈给控制器,控制器通过控制步进电机调节变量泵排量来控制收获机减速或加速,从而稳定滚筒转速。试验结果表明:该控制系统提高了割前脱粒收割机双滚筒工作转速的稳定性,减轻了操作者的劳动强度。     

油菜直播机开沟犁体曲面优化与试验

为减小油菜直播机开畦沟系统牵引阻力并分析机组不同作业速度对牵引阻力影响的规律,开展了开畦沟犁体曲面参数与作业速度的试验研究。建立了EDEM离散元土壤仿真模型,以犁体牵引阻力为试验指标分别开展以铧刃起土角、导曲线开度、直元线起始角、直元线最大角及作业速度为试验因素的试验;构建了犁体曲面优化模型,并开展了犁体曲面的3D打印及试制加工。仿真试验结果表明:在试验范围内,牵引阻力随铧刃起土角增大而减小,分别随导曲线开度、直元线起始角、直元线最大角增大而增大,随作业速度的增大而急剧增大,作业速度从1.0 m/s增加到2.0 m/s,牵引阻力及功耗分别为前者的1.98倍及3.97倍;仿真优化结果表明:当犁体在一定工作参数条件下,铧刃起土角为15°,导曲线开度为190 mm,直元线起始角为35°,直元线最大角为40°时,犁体牵引阻力最小为241.11 N,比优化前减少11.26%。为考察优化犁体实际田间作业效果,对犁体进行3D打印及试制加工并与原有犁体进行田间对比试验,结果表明优化犁体作业的畦沟沟底大块土垡少,残留土壤质量减少62.87%,沟底干净,T型沟明显。     

轻便式烟草打顶抑芽机剪切机构的设计

我国西南地区大面积种植烟草,抑制顶端优势是提高烟叶品质的重要手段。目前,多采用人工打顶方式,加之行间烟叶茂密且易损坏的特点,使得人工打顶抑芽劳动强度和作业量非常大,因此,开发一种代替人工作业的打顶抑芽装备成为亟待解决的问题。文章针对丘陵山地种植的烟草实现自动化打顶抑芽作业的需求,创新设计出轻便式烟草打顶剪切机构,并利用电动机实现驱动。该剪切机构设置齿轮齿条传动,结构简单、能耗低。通过计算、试验,确定了剪切机构的参数和选择了电动机的参数。样机试验结果表明,所设计的剪切机构能够完成相应的剪切打顶作业。该剪切机构结构简单,携带轻便,使用可靠,可操作性强,为打顶抑芽机的推广应用提供了依据。     

便携式果园采摘机设计

为解决南方丘陵山区水果采摘消耗劳力大的问题,设计了一种便携式果园采摘机。该机切割装置由动定切割刀组和伺服电机组成,控制系统通过控制伺服电机往复旋转从而带动切割刀切断果柄。同时,建立了动刀片在剪切果柄时受到的切应力模型并结合该模型对伺服电机进行选型。切割时,单片机通过实时监测伺服电机工作电流做出相应的控制策略,以防止果柄过硬刀片无法切断导致伺服电机堵转的情况发生。经测定,伺服电机在工作时空转电流为0.3A左右,切割电流约在1.5A左右。整机采用12V/15AH的锂电池供电,可连续工作10h以上。     

头孢菌素C对蔬菜种子萌发的毒理效应

为探究头孢菌素菌渣无害化处置与肥料化利用过程中残留的头孢菌素C对蔬菜生长的毒理效应，通过恒温保湿培养法，采用生菜（Lactuca sativa Linn.var.ramosa Hort.）、油麦菜（Lactuca sativa var.longifoliaf.Lam）、白菜（Brassica pekinensis（Lour.）Rupr.）及油菜（Brassica campestris L.） 4种蔬菜种子为研究对象，以种子发芽率、幼苗的鲜质量、胚轴长、胚根长为毒性敏感指标，研究了7种浓度头孢菌素C溶液胁迫下4种蔬菜毒性的剂量-效应关系，比较了不同蔬菜在头孢菌素C毒害下的生态毒性差异和相对敏感的指标。结果表明：头孢菌素C溶液对4种蔬菜种子毒性敏感指标的影响程度依次为胚根 > 鲜质量 > 胚轴 > 发芽率；头孢菌素C溶液浓度与4种蔬菜胚根生长率呈显著的线性关系（P<0.01）；头孢菌素C对生菜、油麦菜、白菜以及油菜的最大无响应浓度（NOEC）分别为868.10、727.25、796.27 mg·L^-1和629.277 mg·L^-1，4种蔬菜对头孢菌素C的毒性敏感度依次为油菜 > 油麦菜 > 白菜 > 生菜，其中油菜IC₅₀值为1 538.36 mg·L^-1。研究表明，与油麦菜、白菜和生菜相比，油菜更适合作为后续实验的生态毒性指示植物。     

塑料大棚清洗机同步行走控制系统研究

随着塑料大棚技术的发展,塑料大棚棚顶灰尘的清理成为了一个难题,为了不影响塑料大棚内作物的光照度,大棚清洗机随之衍生。结合塑料大棚的结构特点以及塑料大棚清洗机的行走方式进行了研究,采用无刷直流电机作为驱动轮,应用无线电遥控技术,分别控制驱动轮的转速,使大棚清洗机两端的辅助行走轮与棚顶行走轮同步前进,从而保证了清洗机在塑料大棚棚顶上正常工作。