2BFQ-6型油菜精量联合直播机的设计

研制了一种油菜精量联合直播机,该机以正、负气压组合式油菜精量排种技术为核心,可实现油菜籽的精量播种,能一次完成开沟、破茬、种床旋耕、精量播种、施肥、覆土等作业.田间试验表明,该机作业通过性能好,合格指数为90%以上、重播指数和漏播指数低于4%;种子用量减少50%,节约肥量55%,种子无破损,不需间苗与定苗且后期主根系发达,实现了农机与农艺的有效结合,适应水稻-油菜、棉花-油菜种植的机械化油菜直播.     

油菜精量联合直播机覆秸装置设计与试验

在长江中下游稻油轮作区,前茬水稻机收后秸秆全量留田,当接茬进行油菜精量联合直播作业时,浮秸易缠绕直播机触土部件,造成机具堵塞、种子落在秸秆上难以出苗等问题.为此,结合油菜覆草种植农艺措施,提出适于油菜直播水稻秸秆覆盖还田的机械化作业方案,设计了一种与油菜精量联合直播机配套的覆秸装置.通过理论分析,确定了覆秸装置关键环节...     

联合收获机与油菜直播机连接导轨式悬挂装置研究

针对长江中下游地区联合收获机保有量大、利用率低,拖拉机常规三点悬挂装置纵向尺寸大、结构复杂导致机组转弯半径大、重心不稳等问题,基于模块化设计方法设计了一种用于连接联合收获机与油菜直播机的导轨式悬挂装置。在对常规三点悬挂装置运动学分析基础上,从结构紧凑、重心稳定等方面分析确定了悬挂装置的整体结构及工作原理。基于导轨式悬挂装置与联合收获机和油菜直播机的适配关系,从幅宽、重心以及耕深匹配性对其进行理论分析,确定了悬挂装置作业参数和结构参数。利用ANSYS Workbench仿真软件对悬挂装置进行了自由状态下的模态分析,通过分析机架外部激振频率特点和仿真结果,提出悬挂装置结构改进方案,优化后装置前6阶频率分别为54.09、66.35、83.16、130.01、143.52、174.88Hz,均不在外部激振频率范围内;对优化后的悬挂装置进行静力学分析,结果表明,悬挂装置在提升最高点和作业状态下的应力分别为50.531、140.56MPa,小于许用应力156.67MPa。田间试验结果表明,整机运行稳定,当机具以前进速度3.6km/h进行田间试验时,其耕深稳定性系数为87.42%,碎土率为84.41%,秸秆埋覆率为76.32%,厢面平整度为22.93mm,各项试验指标均满足油菜播种质量要求。     

浦城县油菜精量联合直播机的推广应用与效益分析

本文阐述了油菜精量联合直播机在浦城县推广应用的必要性,详细分析其经济、社会与生态效益,并阐述在推广时应解决的几个问题。     

履带联合收获机式动力平台油菜直播机设计与试验

针对长江中下游稻油轮作区油菜播种作业常因前茬稻收后秸秆量大,机具一次进地难以完成播种作业所有工序,且土壤含水率较高时易打滑沉陷,而联合收获机专用收获利用率较低等问题,提出了一种以联合收获机为动力平台配置油菜播种机组合式方案,设计了一种履带式联合收获机为动力平台的油菜直播机,该机通过前置收获平台收集浮草残茬,后置耕播系统...     

自动导航拖拉机田间作业路径规划与应用试验

为了实现自动导航拖拉机田间作业的全区域覆盖路径规划,提出基于全排列算法获得转弯耗时最短的路径规划方案。为此,将农田地块划分为直线作业区域和地头转弯区域,在地头转弯区域内建立了拖拉机沿弓形和鱼尾形转弯路径行驶的轨迹解析模型,计算得到地头转弯区域所需的最小宽度及转弯所消耗的时间。在直线作业区域内,根据转弯次数最少来确定直线作业路径在田间的相对方向,生成相应的直线路径簇。根据对两块典型农田地块田间作业路径规划试验,得到了直线作业路径遍历顺序的一般规律。试验表明:这两块农田的路径规划方案中转弯路径的耗时较梭形行走、离心行走及向心行走方式至少减少了51%。     

油菜精量联合直播机深施肥装置设计与试验

针对长江中下游稻油轮作区油菜直播时,土壤黏重板结且前茬水稻收获后秸秆残茬量大,机具易壅土、挂草堵塞,难以实现深施肥的难题,设计了一种油菜精量联合直播机主动防堵深施肥装置。基于主动刮削防堵原理,分析确定施肥铲入土部位曲线为与旋耕刀轴回转中心同心、包络旋耕刀末端运动轨迹的圆弧;根据深施肥铲防堵功能及铲体内肥料颗粒运动分析,确定过渡段下圆弧直径、入土段圆弧圆心角、过渡段上圆弧直径等施肥铲结构设计关键参数及其许用范围;以施肥铲末端肥料流出瞬时速度最大为优化目标,以施肥铲关键结构参数为设计变量、其许用范围为约束条件,构建施肥铲结构优化设计的数学模型;通过施肥过程离散元仿真分析,以施肥铲体入土段上端圆弧圆心角、过渡段圆弧直径为试验因素,以施肥铲末端肥料流出瞬时速度为响应指标,进行二次回归正交旋转组合试验,建立该数学模型的目标函数,求解得到施肥铲结构优化设计最佳参数为:入土段上端圆弧圆心角为36°、过渡段上端圆弧直径为93 mm、过渡段下端圆弧直径为66 mm。田间试验结果表明,安装深施肥装置的直播机作业后厢面平整度为17. 96～21. 37 mm,单个施肥铲黏附质量保持在1. 5 kg以下,施肥深度平均值为91. 10 mm,施肥深度合格率为93. 33%,施肥断条率为1. 08%,机具通过性良好,可满足稻油轮作区油菜种植施肥播种农艺要求。     

复杂边界田块旋翼无人机自主作业路径规划

针对农用无人机复杂边界田块下的作业问题,提出一种对田块边界形状具有普适性意义的旋翼无人机作业路径规划算法,以快速获得凸多边形、凹多边形、带孔洞多边形甚至多个多边形形式的复杂边界田块情形下的飞行作业轨迹。首先,基于田块边界多边形顶点数据的存储规则,采用多边形分组法,区分所属不同田块的多边形,建立按区域即田块为单元进行航线计算的基础;针对单田块的内、外边界多边形,采用活性边表法实现单个多边形扫描线填充的快速求交解算,得到初始扫描线,再对处于同一航向位置上的内、外多边形两类扫描线组采用线段布尔运算减法操作处理,获得预设航向条件下的作业航线;以最小航线间转移路径总长度为优化目标,引入贪婪算法、凸多边形最小跨度法和步进旋转法,综合进行航线排序优化和航向优化,获得不考虑障碍物条件下的完整作业路径。为进一步扩大算法的应用范围,假设田块边界上存在障碍物,且高度大于作业高度,继续增加转移过程的安全性判断及处理算法。针对假想田块和实际田块边界的多组算法仿真试验结果表明,所设计的算法可处理各种复杂边界类型的田块;在不考虑障碍物影响时算法耗时15 ms～19. 2 s;相比于只进行航线排序优化的情况,同时进行航向和航线排序优化后,航线间转移路径总长度下降了23. 04%～45. 98%;而考虑障碍物影响时处理耗时也在离线应用的可接受范围内。该算法的通用性、可靠性、效率和优化效果均可满足各种复杂边界二维田块无障碍物和有障碍物条件下的农用无人机作业的相关要求。     

油菜直播机亮相武汉

秋高气爽之际,武汉市油菜机械直播现场会在该市江夏区召开。在大田里,4台2BFQ-4型和1台2BFQ-6型油菜精量联合直播机进行了现场演示。     

基于混合粒子群算法的水稻穴直播机路径规划研究

介绍了粒子群算法和混合粒子群算法原理,并对水稻穴直播机全覆盖路径规划进行了分析,基于混合粒子群算法实现了水稻穴直播机路径规划算法。实际测试试验表明：水稻穴直播机在经过直线和转向路径规划后,对整个作业可以进行全覆盖路径规划,并对障碍物进行了避障规划处理,证实了系统算法的可靠性和可行性。     

油菜宽幅折叠式浅旋精量联合直播机设计与试验

针对长江中下游稻油轮作区油菜播种作业工序复杂、效率低的问题,设计了一种油菜宽幅折叠式浅旋精量联合直播机,可实现开畦沟、浅旋灭茬、油菜精量播种、种床覆土等功能。分析确定了整机基本结构和工作过程,对液压折叠机构进行了运动学和动力学分析,利用Matlab软件确定了液压缸结构参数以及承受的最大负载,基于拖拉机液压油路设计了液压折叠控制系统;根据开畦沟深度、宽度、耕深、覆土均匀性等作业要求,确定了刀轴转速为360～480 r/min,开沟刀、浅旋刀辊旋转半径分别为320、175 mm,开沟刀盘开沟刀数量为8;分析了分土导流板结构参数的取值范围,应用EDEM软件开展了分土导流板不同结构参数组合下的覆土均匀性正交试验,建立了覆土均匀性与分土导流板安装距离、导流板长度和分土板角度的回归数学模型,试验结果表明,当分土导流板安装距离为200 mm、导向板长度为600 mm、分土板角度为60°时,覆土均匀性可达93.33%。田间试验结果表明,当机组前进速度为3.6 km/h、畦沟深度为150 mm、刀轴转速为480 r/min时,油菜宽幅折叠式浅旋精量联合直播机作业后种床碎土率为91.62%,秸秆埋覆率为9...     

基于履带式联合收获机转向特性的局部跟踪路径规划

为降低履带式联合收获机导航路径跟踪转向控制频率和提高控制系统的稳定性,提出了一种预瞄-切线局部跟踪路径动态规划算法。规划的局部跟踪路径由平滑连接的两段弧线组成,第1段圆弧由收获机当前位姿与1/2横向偏差线上的预瞄点确定,第2段圆弧由收获机在1/2横向偏差线的实际位姿与期望路径的几何关系确定;基于收获机实际转向运动特性建立了相适应的转向控制模型,左转、右转控制模型拟合的决定系数R2分别为0.978、0.980。田间直线导航跟踪对比试验表明：当前进速度为0.4、0.8m/s时,横向偏差的标准差分别为0.0489、0.0507m,航向偏差的标准差分别为3.94°、4.66°,转向控制次数分别为19、12次;与传统纯追踪算法相比,横向偏差的标准差分别减小19.04%、31.30%,航向偏差的标准差分别减小25.94%、9.16%,转向控制次数分别减少47.22%、42.86%。本研究可为履带式农机车辆导航控制器设计提供参考。     

油菜联合收获机割台振动对田间收获落粒影响分析

油菜联合收获机田间作业过程中,割台碰撞和振动引起油菜角果和籽粒脱落,导致割台落粒损失约占收获总损失（8%～10%）的50%,为研究割台振动对田间收获落粒的影响,以4LL-15Y型履带式油菜联合收获机为研究对象,基于振源分析和在田间收获工况下对割台开展振动测试,确定引起割台振动的关键激振源是发动机（27.53Hz）和割刀（7.93~8.53Hz）,然后基于Default Shaker液压振动台以0~40Hz扫频方式确定出影响适收期“华油杂62”油菜角果籽粒脱落的最大频率段为5~10Hz,在该频率段内开展激振频率对油菜角果和籽粒脱落影响的单因素试验。结果表明,Default Shaker液压振动台激振频率为7Hz时,油菜植株在横向固定和纵向固定时,其油菜角果和籽粒脱落率均为最大,横向固定时油菜角果和籽粒脱落率最高达3.42%,而传统往复式割刀激振频率在8.0Hz左右,位于5~10Hz油菜角果和籽粒落粒最大的频率范围内,割刀的往复运动会引起油菜角果和油菜籽粒大幅落粒,因此割台振动也是造成油菜联合收获机割台落粒损失的重要原因之一。     

油菜联合直播机组合式船型开沟器设计与开沟质量试验

针对冬油菜机械化播种需开畦沟避免渍害的要求,解决长江中下游地区土壤黏重板结、含水率波动大,导致播种时同步开畦沟的稳定性难以保证的实际问题,设计了油菜联合直播机开畦沟系统,提出了一种配合铧式前犁完成开畦沟功能的组合式船型开沟器。根据土壤切削、挤压和犁体曲面形成原理,分析了组合式船型开沟器的触土曲面力学特性,确定了其主要结构参数。以工作幅宽为2 300 mm的2BFQ-8型油菜联合直播机为试验平台,对铧式后犁、船式开沟犁、组合式船型开沟器3种不同结构型式开沟器,在平均土壤含水率为21.4%、31.4%、46.6%,与之对应的平均土壤坚实度为1 320、846、539 k Pa的3种工况下的稻茬田开展了开畦沟性能比较试验,并测绘畦沟沟型断面。试验结果表明:3种工况条件下,组合式船型开沟器均能开出沟宽244.0~271.7 mm、沟深194.0~229.5mm的梯形沟,沟宽和沟深稳定性系数均达90%以上。开沟后种床带厢面宽度稳定,宽度达2 039.0~2 051.5 mm,满足油菜种植开畦沟的农艺要求。     

油菜深施肥播种机动态倾斜工况排肥性能试验

针对油菜播种机同步深施肥作业中肥料条带集中,机具受地表坡度变化等因素作用发生倾斜时,各条带施肥量变化情况不明确的问题,以油菜深施肥播种机排肥系统为研究对象,构建不同倾斜工况下肥料颗粒的动力学模型,分析机具动态倾斜对肥料颗粒流动特性的影响,利用测试平台模拟播种机在1°~5°动态倾斜作业工况,开展外槽轮排肥器各行排量一致性和总排量稳定性影响试验,并建立倾斜状态对施肥均匀性影响的数学模型。试验结果表明,播种机处于水平状态理想工况时,排肥器各行排量一致性变异系数和总排量稳定性变异系数平均为8.75%和0.89%;当播种机沿作业方向前后动态单向倾斜或俯仰,随着角度增大,排肥器各行排量一致性和总排量稳定性变异系数逐渐减小,最低可达8.35%和0.41%,说明沿作业方向的前后俯仰摆动对外槽轮排肥性能具有增益效应;而播种机沿垂直作业方向左右动态单向倾斜或往复摆动角逐渐增大时,排肥器各行排量一致性和总排量稳定性变异系数逐渐增大,往复摆动最大倾角为5°时达到最大值11.41%和2.16%。研究结果为油菜机械化播种同步深施肥作业和播种机施肥性能优化提供了参考。     

基于红外对管的油菜籽播种器检测系统的研究

主要从硬件结构和软件执行上介绍了一种油菜籽播种器检测系统;同时,通过对该系统进行的一系列相关实验测试,记录了油菜籽种子的测试结果。通过对测试数据的对比分析,总结出油菜籽播种器检测系统的最佳工作状态和精准度情况,为今后设计更为精准的、运行稳定的测试系统提供理论参考。     

油菜联合收获机凸块扰流式旋风分离清选装置研究

针对油菜联合收获机旋风分离清选气流场分布存在死区,导致油菜脱出物分离不彻底,夹带损失率增加、清洁率降低等问题,提出了一种凸块扰流式旋风分离清选装置,通过旋风分离筒下锥段内壁螺旋间隔排列的圆柱磁块形成柱状凸起,扰动内部气流场。基于运动学与动力学分析开展了旋风分离气流场死区对油菜籽粒迁移的影响,分析表明气流场死区不利于杂余的分离;明确了凸块螺旋间隔排布方式,以旋风分离筒入口风速和吸杂口风速以及凸块排列的螺旋升角、间距、螺旋头数为试验因素,以清选装置清洁率、损失率为评价指标,基于自主研发的油菜联合收获关键部件试验台开展了单因素试验与Box-Behnken试验,建立了清洁率与损失率和影响因素之间的数学关系模型,得出了旋风分离清选装置最佳参数组合并开展了台架和田间验证试验。单因素试验结果表明,增加凸块扰流可提升旋风分离清选装置性能,当凸块采用4头均匀对称螺旋排布时,籽粒损失较少且清洁率较高;Box-Behnken试验结果表明,最佳参数组合为螺旋升角66.2°、凸块间距48.3 mm、入口风速4.9 m/s、吸杂口风速25.4 m/s,在最佳参数组合下,清洁率与损失率的预测值分别为94.71%和3...