射流式水田株间除草装置设计与试验

针对水田株间除草作业劳动强度大、株间除草率低、易损伤秧苗等问题,提出一种水射流除草方法,以此设计了一种射流式株间除草装置。首先通过理论分析与参数计算确定了射流倾角为31°,喷嘴直径为0.004mm,运用动量守恒定理、粘性流体力学和土力学原理进行分析,建立了喷嘴临界破土压力模型,得出喷嘴临界破土压力为0.53MPa。进行水稻根系抗冲断极限水压试验,确定了喷嘴出口压力上限为1.5MPa。进行台架试验,选取装置前进速度和喷嘴出口压力为试验因素,以除草率为试验指标,采用二次正交旋转组合设计,建立了试验指标与影响因素回归模型。运用Design-Expert 8.0.6软件对试验数据分析并进行验证试验,结果表明,当装置前进速度为0.3m/s,压力为1.5MPa时,除草率为90.62%。满足水田机械除草作业农艺和技术要求。     

组合梳齿式株间除草机构优化试验

设计了一种适合玉米和大豆作物株间作业的组合梳齿式除草机构,为优化该机构的设计并确定其关键参数的最优组合,利用正交试验方法对试验数据进行处理,通过极差分析,确定了除草部件工作参数对株间除草率和伤苗率的影响程度,优化出最佳工作参数组合。试验结果表明,梳齿数目和梳齿盘转速对株间除草机构的性能影响显著。最佳优化方案:梳齿数目6、梳齿间距50mm、梳齿盘转速180r/min 和作业速度2.3m/s,该条件下苗间除草装置的伤苗率为2.73%、苗间除草率可达87.6%。研究结果为设计性能可靠的株间除草机构提供了理论依据。      

水田除草机株间除草装置设计

设计一种水田除草机株间除草装置,介绍该机构总体结构设计与工作原理,对其传动过程进行分析。重点说明株间除草弹齿软轴驱动系统的设计思路,提出以钢丝软轴为主要部件的柔性传动方式,既简化了传动系统,又提高了作业效率与效果。     

大豆株间除草单体机构及关键部件设计与试验

3ZCF-7700型多功能除草机能够满足玉米、大豆等作物株间、行间松土除草农艺要求,但不适合在作物残茬、茎秆多的田间进行除草作业。为了解决除草机作业单体机构结构复杂、适应性差、前后梳齿驱动盘横向间距不能调整等问题,对作业单体机构进行了改进设计。针对株间除草作业过程中梳齿易缠草、堵塞和入土能力弱等问题,设计了行星轮梳齿式株间除草机构,确定了除草机构的主要参数。以除草率和伤苗率为评价指标,在自制的室内试验台架上进行了单因素试验,获得影响其作业性能的主要因素及各因素的取值范围。以梳齿入土角、梳齿最深入土位置和梳齿最深入土深度为试验因素,在大豆田间进行L9(34)正交试验,考察试验因素对除草机构作业性能的影响。试验结果表明,各因素对除草率影响的主次顺序依次为梳齿最深入土深度、梳齿最深入土位置、梳齿入土角;各因素对伤苗率影响的主次顺序依次为梳齿入土角、梳齿最深入土深度、梳齿最深入土位置;最优水平组合为:梳齿入土角10°、梳齿最深入土位置80 mm、梳齿最深入土深度47. 5 mm。以最优水平组合进行了田间验证试验,结果表明,株间除草率平均值为86. 3%,伤苗率平均值为2. 66%,作业性能稳定...     

凸轮摇杆双向挤压核桃破壳装置设计与试验

针对当前核桃破壳装置自定位结构复杂,破壳行程无法控制,脱壳率低,核仁损伤率高的技术问题,通过对核桃失稳破壳、裂纹扩展临界条件及破壳位移分析,基于定间隙单果挤压破壳原理,设计了一种凸轮摇杆双向挤压核桃破壳装置.进行了双螺杆定量喂料、凸轮摇杆双向挤压破壳机构、挤压/落料U形块结构、凸轮机构运动角及位移、摇杆位移方程以及凸轮...     

基于玉米根系保护的株间除草机器人系统设计与试验

针对株间机械除草时末端执行器存在损伤玉米根系风险的问题,提出了一种基于玉米根系保护的除草铲土上避苗除草模式,并设计了一套智能株间除草机器人系统.该机器人系统由机器人移动平台、除草装置、视觉检测系统和控制系统组成.其中视觉检测系统采用YOLO V4网络模型来检测玉米苗和杂草;除草装置是基于除草铲空间立体运动轨迹设计,使得...     

水田株间立式除草装置的设计

机械除草是解决除草剂大量使用而造成环境严重污染、杂草抗药性增强等危害的最佳方法。针对株间杂草难以控制的问题,设计了一种水田株间立式除草装置,并对其结构及工作原理进行了阐述。运用Pro/E软件建立了三维模型,并通过ADAMS软件对株间立式除草刀盘进行运动学仿真,获得株间立式除草弹齿的除草轨迹。对仿真结果进行分析,得出了最佳速比为1.65、齿数k=8时最接近各参数要求的结论,为水田除草机整机关键部件的研制提供了理论依据。     

水田除草机用可避苗株间除草装置的设计与试验

设计一种水稻田除草的株间除草装置,装备于步进式稻田除草机上,该装备具有除去株间杂草同时做到不伤稻苗的功能.该装置结构设计合理,除去株间杂草的同时兼具避苗的功能,大大提高水田除草率,降低伤苗率,为有机水稻的发展提供装备支持.     

弧齿往复式稻田株间自动避苗除草装置设计与试验

针对现有稻田株间除草漏除率大、除草率低和除草装置因无法确定秧苗位置而导致伤苗率高等问题,基于除草执行部件往复式开合运动思想,设计了一种用于去除稻田中耕期株间杂草的弧齿式自动避苗除草装置。根据中耕除草期稻株生长状态,通过理论分析设计了对置株间除草齿,并确定了除草弧齿的主要结构参数。利用光电传感器和电动直线推杆的协同作用,设计了自动避苗控制系统,当该装置执行避苗除草作业时,系统根据前进速度控制除草弧齿张开一定间距,以躲避秧苗。基于显式动力学仿真软件LS-DYNA进行了虚拟试验,以地表下0~40mm内土壤扰动率为试验指标,当除草齿入土深度为32mm时,土壤扰动率达到最大值,为90.02%。通过田间试验验证了该株间除草装置和自动避苗控制系统的作业性能,在前进速度为0.5~0.9m/s时,该装置平均除草率为86.51%、平均伤苗率为0.20%,除草和避苗作业性能稳定,可满足稻田除草农艺要求和株间“避苗除草”作业要求。     

果园株间除草自动避障装置的设计与试验

针对果园经济作物种植模式存在的果园行间和株间中耕除草劳动强度大、株间杂草清除困难、需进行人工二次补耕等问题,设计了一种株间自动避障除草装置。研究了避障装置的耕作要求,结合果园株间除草自动避障装置的工作原理,设计了整机的结构,并对液压控制系统进行了理论分析与设计,最终确定了果园株间除草自动避障装置的设计方案。试验结果表明:果园株间自动避障装置在正常作业速度3.5km/h下,碎土率为93.68%,耕作深度为14.64cm,株间漏耕率4.12%,避障通过率为100%,满足了设计要求,提高了果园机械作业效率。     

脚踏式玉米播种机摆动前推机构的设计与试验

针对北方播种玉米的垄作区内存在一些不适合全机械化播种机工作的特殊地块,设计了一种脚踏式播种机,核心部件是摆动前推机构。根据不同垄宽和株距,设计了由摆动前推杠杆和限位槽组成的摆动前推机构;通过分析摆动前推机构的运动特点,建立空间笛卡尔坐标系,求解摆动前推杠杆两端点的相对坐标,确定杠杆长度和限位槽关键结构参数。田间试验表明:在垄株距分别为350mm×270mm、380mm×300mm和400mm×3 3 0 mm时,垄距误差因脚踏式播种机结构的对称性及播种机支撑装置与垄形状的相似性而相互抵消,株距误差分别为7.44%、5.13%和1.91%。脚踏式玉米播种机摆动前推机构的设计满足了农艺要求,可为便携式脚踏播种机的设计提供参考。     

智能化作物株间机械除草技术分析与研究

非化学除草方式是生产有机农产品的前提,传统的机械中耕除草技术可有效去除行间杂草,但株间杂草密集度大且分布区域不连续,目前以人工除草为主,效率低且劳动成本高。机械除草作为化学除草的有效替代,除草高效且无化学药剂残留,符合绿色精准农业的发展要求,引起国内外众多学者的关注。为此,介绍了传统除草技术及株间除草技术的现状,重点介绍了国内外株间除草装置的关键部件与智能化系统,并分析比较了各种除草技术的优势与不足,最后对智能化作物株间机械除草技术作了总结和展望。     

株间锄草机器人刀苗信息优化系统设计与试验

为提高株间锄草机器人机器视觉刀苗信息获取精度,提出采用里程信息和视觉信息融合的刀苗距优化方法,设计了基于C8051F020单片机的刀苗距优化系统,分析了优化系统构成,为提高里程精度和系统抗振动干扰能力,设计了精准里程采集逻辑电路对测速脉冲进行倍频、辨向及逻辑处理。根据里程信息与视觉信息相对误差的分布规律提出了双阈值权重判断算法对刀苗距进行优化,并给出了软件实现流程。刀苗距优化试验发现该系统可有效过滤机器视觉出现的错误和不稳定信息,静态测试刀苗距误差达6.7 mm,误差减小10.3%。模拟锄草试验表明,在动态下该系统可降低锄刀多转可能性,提高系统的稳定性。     

苗间锄草机器人锄草刀优化设计

建立了苗间锄草机器人锄草刀的运动学模型,并通过仿真锄草刀工作过程设计了锄草刀的运动轨迹。选取锄草刀的不同参数和水平进行正交试验,将覆盖率和入侵率代替除草率和伤苗率作为评价指标,分析了锄草刀直径、豁口夹角、刀刃切除距离、锄草刀圆心与作物秧苗行线的偏距等因素对苗间除草效果的影响,优化出最佳结构参数组合为:锄草刀直径175 mm、豁口夹角140°、锄草刀圆心与作物秧苗行线的偏距45 mm、刀刃切除距离10 mm。验证试验结果表明,模拟仿真及正交试验优化结果准确有效,样机作业效果良好,平均除草率为88.5%,伤苗率仅为1.6%。     

曲面轮齿斜置式稻田行间除草装置设计与试验

针对东北地区稻田行间除草装置存在除草率低、易伤苗等问题,设计一种曲面轮齿斜置式稻田行间除草装置.通过对除草轮作业时轮齿入土压埋过程和出土脱附过程进行力学分析,建立了土壤颗粒在除草轮齿上的相应力学模型,研究了轮齿结构对作业性能的影响;通过理论分析确定了影响除草性能的除草轮主要结构参数和各参数的取值范围,并设计了单铰链结构...     

行星刷式株间锄草机械手优化与试验

针对根系较发达作物和易板结土壤工况下的株间锄草,设计了行星刷式株间锄草机械手。研究了锄草机械手避苗锄草的工作原理,建立了运动学模型,研究了刷盘上点的运动轨迹和速度曲线随行星轮系传动比变化的规律。将覆盖率、入侵率及保护区范围作为锄草效果的评价指标,通过设计锄草机械手的结构参数,对锄草刷盘运动轨迹进行仿真,分析刀杆偏心距、锄草刷盘直径及装置相对作物行横向偏移对覆盖率和入侵率的影响。仿真结果表明刀杆偏心距80 mm、横向偏移20 mm以及锄草刷盘直径60~180 mm为最优参数,可获得直径30~140 mm的保护区及80%以上的株间覆盖率。对优化后的机械手进行大田锄草试验,选用传动比为3的行星轮系,平均锄草率可达89.3%,平均伤苗率为3.5%,满足锄草要求。