自走式高密度智能辣椒移栽机的研制

针对山东地区辣椒春播秋收为主的一年一作传统种植方式存在的土地利用率低、经济效益差、半自动移栽机作业效率低、劳动强度大等问题,基于农机农艺融合提出了"大蒜(或小麦)+辣椒"新型轮作种植模式及高密度辣椒栽培方式,并设计了适用于该模式的可一次完成开沟、自动送苗、自动取苗、自动栽植及覆土等功能的自走式高密度智能辣椒移栽机。田间试验结果表明:该机可以较好地实现高密度栽植且栽植株距稳定,当设定株距为16cm时,株距变异系数为4.1%,整体栽植合格率为91.4%。机具各项指标符合行业标准要求,可满足实际使用需求。     

行星轮式大蒜插播机播种直立度优化与试验

大蒜机械化播种的植入环节中,在蒜种-土壤-触土部件强耦合作用下,正头后的蒜种直立度极易变低,如何“保姿植入”成为亟待解决的关键技术。针对此问题,该文以行星轮式大蒜插播机为研究对象,对插播鸭嘴的尖部运动轨迹进行分析,明晰了影响植后蒜种直立度的关键因素为插播鸭嘴的线速度、开启相位角及插播鸭嘴张开角度与凸轮凸起段对应的圆心角之比(开口速比)。运用Box-Benhnken中心组合试验方法对插播鸭嘴的线速度、开启相位角、开口速比进行三因素三水平二次回归试验设计,进行了插播试验,采用Design-expert软件建立响应面数学模型,对影响直立度的关键参数进行了综合优化,求解出最优工作参数组合为插播鸭嘴的线速度200 mm/s,开启相位角20°,开口速比2。大田试验结果表明,最优参数作业的蒜种直立度均值为63.2°,较优化前提高了21.8%,满足大蒜种植的蒜种直立度要求。     

滴灌区宽窄行玉米免耕播种带秸秆清理装置设计与试验

针对在滴灌区进行玉米免耕播种作业时,窄行内铺设的滴灌带与秸秆残茬易缠绕形成壅堵、影响播种机具通过性和作业质量等问题,提出适用于滴灌区宽窄行玉米免耕播种带的秸秆清理方法。设计了播种带秸秆残茬分区清理装置,该装置通过纵向错位布置拨草机构对播种带秸秆进行清理,对清理装置作业过程和秸秆抛撒轨迹进行了分析,确定了关键影响因素及参数取值范围;运用EDEM离散元仿真技术,以机具作业速度、入土深度和纵向间距为试验因素,以播种带秸秆清理率为评价指标进行了回归正交仿真试验,建立了响应面数学模型,并进行了参数优化和田间验证试验。结果表明,影响播种带秸秆清理率因素显著性由大到小依次为机具作业速度、纵向间距和入土深度;当作业速度为9km/h、纵向间距为1100mm、入土深度为45mm时,装置作业通过性良好,播种带秸秆残茬清理率均值为87.61%,比模型优化理论值低1.8个百分点,播种带清理宽度为508.0~540.4mm,满足滴灌区玉米免耕播种的农艺要求。     

间歇式自动取样条播排种器排种性能检测试验台研制

针对条播作物排种器进行室内台架性能检测时,人工检测播种均匀性费时费力、自动化检测手段缺乏等问题,该文设计了一种条播排种器排种性能检测试验台,利用间歇式自动取样机构,实现定时定距自动化取样及排种均匀性检测。其工作原理是种子落入传送带上形成种子带,随传送带一起前进,当运动至取样板处时,气泵驱动取样板以均匀的速度往复运动,将特定距离的种子带推离出种带,并分散成弧形,采用数码照相机获取样本种子图像,利用Matlab图像处理技术,获取样本种子数量,判断所测试排种器的排种性能。采用单片机控制排种轴转速、取样板的启停及运动方向,并通过上位机显示。对试验台关键结构和参数进行设计,确定种带宽度为30 mm,护种板长度150 mm,与传送带之间距离控制在2～3 mm。为减少种子堆叠和黏连,保证样本种子带均匀排列,易于后期图像处理,设计了"一"、"T"和"工"字型3种结构的取样板,通过种子受力与运动规律分析,确定"T"型取样板为最优结构,取样长度L为40 mm。以外槽轮排种器播种小麦为研究对象,使用Design-Expert软件进行中心旋转组合设计试验,结果表明,传送带驱动电机转速分别为20、28.79和28.79 r/min时,样本种子堆叠率分别为100%、92.34%和75.21%;排种量6 g/s时,样本种子堆叠率最高,为40.15%。与人工定距取样检测方法的对比试验结果表明,间歇取样检测法利用图像批量处理获取样本种子数量的时间约为5 s;而人工定距测试的平均耗时为1 min,而且样本数量越多,耗时越长。试验结果表明,间歇式自动取样的条播排种器排种性能检测试验台设计合理,能够大大提高排种器排种性能检测效率,可为条播作物的排种器排种性能检测试验台的优化设计提供参考。     

双鸭嘴式大蒜正头装置调头机理分析与试验

针对当前大蒜机械化播种鳞芽正头率较低的问题,测定了苍山大蒜的物理属性参数及几何参数,采用离散元技术,建立双鸭嘴式大蒜正头机构播种动力学模型;仿真研究了蒜种在3种正头机构中的运动规律,分析了不同接种鸭嘴曲线形状、蒜种重心、插播转速及蒜种二次弹跳对正头率的影响规律,明确了蒜种正头机理。试制了室内播种试验台及大田样机,开展了播种试验,采用可视化方法提取了试验过程中蒜种运动动态图像,结果证明与仿真过程基本一致,试验正头率与仿真正头率的误差在5%以内,表明采用离散元法对播种过程中蒜种的运动规律进行分析是可行的;田间试验蒜种正头率最高可达95.67%,提高了4.67个百分点。