链齿式残膜回收输送方式对比分析与试验

针对传统下输送链齿式残膜回收机存在的捡拾效果不佳与输膜不畅等现象,提出了上输送残膜回收方式,并对两种输送方式的残膜回收机在拾膜和脱膜阶段的机理进行了分析;从理论角度分析了两种输送方式的可行性,并对其特点进行了比较。分别设计了结构参数相同但输送方式不同的两台链齿式残膜回收机,一台采用下输送方式,而另一台采用上输送方式。在收获后的花生田进行收膜对比试验,对影响机具作业质量的输送方式、输送链转速和脱膜辊转速3个主要因素进行正交试验,结果表明:输送方式是影响机具捡拾率的主要因素,上输送方式的捡拾率达到91.9%,远高于下输送方式,综合作业质量上输送方式优于下输送方式。该对比试验可为链齿式残膜回收机输送方式的选择和未来的研发方向提供参考。     

土下作物自动对行挖掘收获试验台研制

为了提高土下作物机械化收获质量和效率,解决土下作物收获机械田间试验成本高、效率低、数据采集不便且受天气因素影响大等问题,该研究设计了一种土下作物机械收获自动对行挖掘试验台。该试验台主要由传动装置、速度调节装置、偏离行中心距调节装置、块根固定及株距调节装置、偏离探测装置、液压纠偏执行机构和挖掘模拟装置以及测控系统和液压系统组成。在分析试验台工作原理的基础上,进行了关键部件的结构设计及参数确定,设计了集成角度传感器、位移传感器、速度传感器的机电液一体化测控系统。以甜菜收获为研究对象,以株距、偏离行中心距离和前进速度为试验因素,以漏挖率为指标进行试验台准确性田间对比正交试验。试验结果表明,在不同前进速度、偏离行中心距离、株距等参数组合下,试验台试验漏挖率为2.33%~2.72%,田间试验漏挖率为2.38%~2.92%。与田间试验相比,漏挖率绝对偏差率范围为2.10%~6.85%,平均偏差率为3.67%,且漏挖率越大,偏差率越大,试验台具有较好的准确性。该研究可为甜菜、萝卜、土豆等土下作物的自动对行挖掘收获系统设计提供参考。     

后抛式免耕播种机碎秸装置离地高度自动控制系统研制

为了解决秸秆粉碎后抛式免耕播种机田间作业时,碎秸装置入土灭茬造成作业负载大、秸秆输送装置拥堵和卡滞的问题,该文研制了基于双扇形孔金属检测圆盘和接近开关的扭转变形采集装置,以有效监测驱动轴的转速和因扭矩负载变化引起的驱动轴错位角。设计了基于32位ARM CortexTM-M3核微处理器的碎秸装置离地高度自动控制系统,实时采集驱动轴转速和错位角,分析其变化趋势,辨别作业工况,输出相应电磁阀控制信号,驱动液压缸适时调整碎秸装置的离地高度,稳定作业负载。试验结果表明,在2 500 r/min的驱动轴额定转速下,碎秸装置离地高度的改变使作业负载变化时,自动控制系统使驱动轴的转速控制在2 448～2 632 r/min之间,驱动轴错位角的变化量为±0.002 4 rad,控制信号对错位角变化的响应延时为0.24 s。田间试验结果表明,利用碎秸装置离地高度自动控制系统后机具的通过性极大改善,堵塞现象消失,作业效率提高52.9%,碎秸作业后地表残茬高度降低43.4%。该设计利用驱动轴转速和错位角的变化趋势辨别作业工况,消除了机械结构参数和材质差异等因素对驱动轴错位角的影响,可为相关农机具扭矩负载定性监测提供借鉴。     

垄作花生残膜回收技术研究

花生是我国优势油料作物,常采用垄作覆膜种植,但收获时遗留在地表的残膜尚无回收机具。为解决垄作区花生残膜污染严重问题,在系统分析了国内外残膜回收机研究现状的基础上,从花生残膜治理的种植模式和收获工艺出发,提出相应的垄作区花生残膜治理方案。同时,购置5款不同收膜、集膜结构的残膜回收机,通过田间残膜回收试验对垄作花生残膜回收机的收膜、传动、膜土分离、集膜等工序进行了装备筛选,制订了垄作花生残膜回收机技术指标,并对我国垄作花生残膜回收机械化发展提出相关建议与对策。     

基于深度学习目标测定的大蒜收获切根装置设计与试验

为研究适用于大蒜联合收获的智能化切根装置,提出了基于机器视觉的非接触式定位切根方法,设计了一种基于深度卷积神经网络的大蒜切根试验台。试验台采用深度学习的方法,对采集到的图像进行目标检测,利用APP完成人机交互和结果显示,由深度卷积神经网络给定切根的切入位置,电机控制系统自动调整定位双圆盘切根刀完成切根处理。目标比较试验表明:鳞茎、根盘和蒜根3种目标中,鳞茎可用率为94.79%、置信度得分为0.976 97,适合作为检测目标;检测模型比较试验表明:对比基于Faster R-CNN、SSD、YOLO v2、YOLO v3和YOLO v4算法的10种模型,选择ResNet50作为特征提取网络改进的YOLO v2模型,兼顾检测速度与精度(测试程序中的检测时间为0.052 3 s、置信度得分为0.968 49);切根试验表明:以鳞茎作为目标,采用改进的YOLO v2模型,置信度得分为0.970 99,可用率为96.67%,切根合格率为95.33%,APP中的检测时间为0.088 7 s,满足大蒜联合收获切根要求。     

双筛体多功能花生收获机设计与试验

为了解决常见收获机功能单一、适应性差及振动大等问题,设计了一种双筛体多功能花生收获机,并对收获机的总体结构、工作原理及关键部件的设计与平衡进行了介绍。通过简单的挖掘试验确定挖掘铲铲面倾角为20°,根据农艺要求确定机器作业幅宽为100 cm,挖掘深度8~22 cm可调。由Adams软件分析出在驱振轴转速为240 r/min时,单筛质心点的加速度以0.27 s为周期在1.5~18 m/s2范围内变化,产生周期性变化的不平衡惯性力。根据Box-Benhnken试验设计原理进行三因素三水平试验,建立了总损失率、带土率和振动加速度关于机具前进速度、杆条筛振幅、驱振轴转速的二次回归模型。对各影响因素综合优化后得到最优参数组合为:机具前进速度1.0 m/s、杆条筛振幅48 mm、驱振轴转速240 r/min,此时总损失率为1.73%,带土率为7.32%,振动加速度为3.02 m/s2,各项指标均符合标准要求。     

铲筛式残膜回收机膜土分离技术研究

对基于铲筛式残膜回收机的膜土分离技术展开针对性研究,设计多级膜土分离装置,以期从安装碎土装置、增大筛程、安装导土装置、调整后筛筛面倾角等4个方面增强机具的膜土分离效果。运用上述装置对1MCS 100型残膜回收机进行了结构优化,振动筛采用间距为15mm的锯齿筛,最小筛程1 300mm,振幅48mm,振频3.7 Hz。锯齿筛的锯齿条齿宽18mm,齿高5mm,锯齿条厚度1.5mm。碎土辊长920mm、外径170mm、内径150mm。后筛倾角为10°,导土装置与筛面最小间距为30mm。以残膜回收率和膜土比为评价指标,对优化前和优化后的机具进行田间作业对比试验。试验结果显示:优化前机具的残膜回收率平均值和膜土比平均值分别83.87%和0.14,优化后分别为85.72%和0.5。试验表明:优化后机具的残膜回收率略有提高,膜土比显著增大。因此,对残膜回收机进行的结构优化有效,多级膜土分离装置能够显著改善膜土分离效果。不仅对膜土分离研究提供参考,同时也有益于减少农业污染。     

牵引式甜菜联合收获机自动对行系统设计与台架试验

为提升中国甜菜收获机械的自动化水平和作业性能，依托前期研制的4LT-A型牵引式甜菜联合收获机和4LTSYT-A型甜菜自动对行收获田间模拟试验台，对自动对行系统进行了总体结构和关键部件设计及参数确定。以漏挖率、破损率和反应时间为自动对行性能指标，以复位弹簧预紧力、前进速度、偏离距离、液压流量、供油压力及株距为试验因素进行了单因素台架试验，分析了各因素对各性能指标的影响显著性和影响规律。方差分析和直观分析结果表明，弹簧预紧力、前进速度、偏离距离和液压流量均对各性能指标影响显著，供油压力和株距对各性能指标影响不显著。随弹簧预紧力的增大（53~346N），反应时间增加，漏挖率和破损率先减小后增大，当预紧力为198N时，漏挖率和破损率最低，分别为2.34%、3.77%；随前进速度的增加（0.4~2.0m/s），漏挖率和破损率逐渐增大，反应时间逐渐减小并趋于稳定；液压流量在15~35L/min变化时，漏挖率逐渐减小，反应时间和破损率先减小后增加，当液压流量q=25L/min时，破损率和反应时间最小，分别为3.77%、0.47s；各性能指标随偏离距离的增加而逐渐增加，自动对行系统在偏离距离0~60mm范围内的适应性较好。     

花生摘果机械的概况与发展

系统分析了国内花生摘果机的结构原理与常见机型的性能与特点,论述了花生摘果机的研发和应用概况与发展趋势。     

稻茬麦覆秸还田播种机均匀抛撒机理分析与机构优化

针对传统稻茬麦机播设备费工费时、效率低下的问题,对稻茬麦覆秸还田播种机均匀抛撒机构的作业机理进行了研究,并进行了抛撒作业的原理分析、作业过程的受力分析。在EDEM中构建了粉碎后水稻秸秆的模型,对其抛撒过程的运动进行了仿真分析、运动特性研究、运动速度变化和轨迹分析。在仿真分析和理论分析基础上,利用Design-Expert软件开展响应面分析,以抛撒作业幅宽合格率Y₁、抛撒不均匀度Y₂作为稻茬麦覆秸还田播种机抛撒叶轮机构作业的评价指标,以抛撒叶轮杆齿形打散叶片数、抛撒叶轮倾斜角、抛撒叶轮回转轴转速作为试验因素,对机具均匀抛撒叶轮机构进行优化试验。软件优化的最佳机具参数为：抛撒叶轮杆齿形打散叶片数为4排、抛撒叶轮倾斜角为向上倾斜15°、抛撒叶轮回转轴转速为1 195 r/min,此时抛撒作业幅宽合格率和抛撒不均匀度的优化值分别为80.79%和9.24%,在此基础上进行了田间验证试验,调整到最佳参数时,抛撒作业幅宽合格率和抛撒不均匀度的实际作业平均值分别为80.84%和9.32%,满足作业要求,误差小、符合预期结果,说明仿真试验结果可靠且机具作业效果...