轮式自走方捆打捆机行走速度控制系统设计与试验

为解决目前轮式自走方捆打捆机行走速度自动控制问题,设计了一种基于工作负荷反馈的轮式自走方捆打捆机行走速度控制系统。分析了带传动无级变速装置的工作原理和控制特性,进行了控制系统的总体设计与液压回路设计,确定了无级变速装置传动比与油缸伸长量的数学模型。道路增、减负荷试验表明,在设置阈值为0.2km/h、允许偏差为0.1km/h时,最大动态偏差小于5%,最大余差小于1%,速度达到稳定所需调整时间小于5s。该控制系统根据机具模拟负荷自动控制行走速度,可实现自动行走控制与手动行走控制的切换,为轮式自走农业机械通用底盘行走速度的智能调节提供了参考。     

对辊柱塞式成型机成型参数优化

为寻求对辊柱塞式成型机锯末制粒时的最优成型参数,探索成型参数对成型结果的影响规律,以锯末含水率、成型模具长径比和主轴转速为试验因素,以成型颗粒密度和成型机生产率为试验指标,基于Design-Expert BBD(Box-Behnken Design)试验设计方法对试验数据进行了处理和分析,建立了试验因素对试验指标的回归方程。结果表明:对辊柱塞式成型机采用锯末为原料制粒时,最优成型参数为:含水率15.5%、成型模具长径比5.3、主轴转速47.25 r/min。在此条件下,成型颗粒密度和成型机生产率分别可达到1.17 g/cm3、75 kg/h;各试验因素对成型颗粒密度的贡献率从大到小依次为:成型模具长径比、主轴转速、含水率,各试验因素对成型机生产率的贡献率从大到小依次为:含水率、成型模具长径比、主轴转速;成型颗粒密度试验值与预测值最大相对误差为0.426%,成型机生产率最大相对误差为2.733%,吻合程度较高。     

V/F控制模式下恒压泵动力源特性研究

为使液压动力源在负载多变条件下降低能耗提高效率,实现灵活多变的输出流量、压力和功率控制,提出采用变频V/F控制模式下,控制三相异步电机,驱动恒压泵作为液压动力源,实现压力、流量和功率复合控制的高能效电液动力源。针对变频启动慢的问题,在主回路上并联可控蓄能器,采用蓄能器辅助启动。确立了恒压泵、变频器、电机各部分的计算模型以及AMESim软件下的仿真模型和试验原理。进行了动力源压力恒压特性仿真与试验,结果表明恒压仿真模型较准确。P-Q试验表明,利用先导压力阀控制压力动态响应时间不超0.2s,超调不高于15%;流量动态特性差,利用蓄能器辅助启动,带载80MPa转速达到1500r/min,启动时间不超0.2s。功率试验结果表明,高压小流量和非工作周期压力卸荷工况,电机转速由1500r/min降至450r/min,电机功率分别降低70.3%和64.8%;恒压模式下大排量、低转速可以使该试验系统能耗降低约3.8kW。     

前置式双圆盘割草机主轴有限元分析-基于 ANSYS Workbench

主轴是前置式双圆盘割草机的关键部件之一。运用 Pro/E 和 ANSYS Workbench 建立三维模型,并进行有限元静态分析和动态分析。通过静力学分析,得出主轴在正常工作时的等效应力与等效应变,可以从中较容易地判断出主轴危险截面主要集中在左右轴承颈以及键槽附近,主轴最大应力值为25．66 MPa,远远小于其许用应力,故主轴满足强度要求。通过动力学模态分析,得出主轴在正常工作时的转速2000r/min,远远小于其临界转速12195．6 r/min ,所以不会引起共振。通过 ANSYS Workbench 进行有限元静态分析和动态分析,不但提高了分析的精度,缩短了计算时间,而且为设计改进提供了理论依据。     

积分不等式应用于播种机作业速度研究

以播种机作业速度为研究对象,通过分析播种机排种轴转速与播种机行进作业速度的匹配性,建立了播种机作业速度与排种器转轴之间的数学关系,设计了一种能够根据播种农艺和播种机作业速度需求,进行排种轴转速精确调节的PID转速控制系统,并利用积分不等式对系统的鲁棒稳定性进行判断。试验结果表明:随着播种机作业速度的提升,排种器主轴转速随之变大,播种作业开始时,排种器主轴转速迅速上升,达到期望目标值;排种器主轴实际运行转速与理论期望转速之间存在一定的偏差,作业速度越高,二者之间的偏差越高。     

稻麦联合收获机拨禾轮转速自动控制装置研制

稻麦联合收获机拨禾轮转速对作业质量影响较大,拨禾轮转速过低导致作物喂入不及时,拨禾轮转速过高导致作物过度击打而造成落粒损失。若拨禾轮转速能够随作业速度自适应调节,将很大程度上降低割台损失。针对这一问题设计一种稻麦联合收获机拨禾轮转速自动控制装置,使拨禾轮以适当转速稳定转动。重点对拨禾轮驱动机构、转速测量装置和转速控制器进行设计。转速控制器采用PID控制算法比较实际转速和目标转速的大小并确定合理的电机转速控制信号,使拨禾轮主轴以目标转速旋转。性能测试结果表明,所研制的稻麦联合收获机拨禾轮转速自动控制装置的转速控制误差小于3.5 r/min,最大相对转速误差为8.6%,其控制稳定性和可靠性能够满足稻麦联合收获机田间作业的基本要求。     

冬春鲜喂饲用油菜收获机滚刀式切碎装置设计与试验

针对长江中下游地区饲用油菜生物量大、含水率高,缺乏适用收获机械的问题,开展了冬春鲜喂饲用油菜机械化收获切碎装置设计与试验。根据物料特性、切碎及抛送等作业要求,确定了平板型滚刀式切碎装置主要结构参数和作业参数;采用单因素与二次旋转正交组合试验研究了喂入压辊转速与切碎器主轴转速对茎秆切碎长度合格率和功耗的影响,构建了长度合格率和功耗与喂入压辊转速和切碎器主轴转速的回归方程,优化得出了最佳作业参数。试验结果表明:喂入压辊转速为400～550 r/min,切碎器主轴转速为600～800 r/min,茎秆切碎长度合格率较优。优化得出喂入压辊转速496. 17 r/min、切碎器主轴转速为709. 14 r/min时,茎秆切碎长度合格率为91. 16%。采用平板型滚刀式切碎装置开展鲜喂饲用油菜收获田间试验和饲喂试验表明:收获饲用油菜切碎茎秆长度满足饲用油菜冬春鲜喂要求。     

揉碎机轴向喂入性能试验研究

在9R-40型秸秆揉碎机的基础上设计安装轴向喂入装置,通过改变揉碎机主轴转速进行了样机性能对比试验.试验结果表明:主轴转速为2980～2750r/min时,原机比轴向喂入样机生产率高;主轴转速为2515～2280r/min时,轴向喂入样机比原机生产率高.主轴转速为2980～2750r/min时,度电产量差别不大;主轴转速为2515～2280r/min时,轴向样机比原机度电产量高.原机揉碎度高于轴向样机揉碎度.主轴转速对轴向喂入样机的生产率和度电产量影响有明显差异:生产率在主轴转速为2980r/min时最高,为661 87kg/h;度电产量在主轴转速为2280r/min时最高,为160.49kg/kW·h.     

盘刀式铡草机抛送性能试验研究

针对盘刀式铡草机存在的生产率低、功耗大、易堵塞等问题,以玉米秸秆为试验材料,选取不同的主轴转速、叶片倾角和秸秆含水率作为试验因素进行抛送性能试验研究。试验结果表明:各因素对抛送过程生产率影响的主次顺序为主轴转速>叶片倾角>秸秆含水率;对抛送过程功耗影响的主次顺序为主轴转速>秸秆含水率>叶片倾角。当叶片倾角为7°、主轴转速为650r/min、秸秆含水率为22.1%时,抛送过程生产率最高;当叶片倾角为11°、铡草机主轴转速为510r/min、秸秆含水率为27.3%时,抛送过程功率消耗最低;同时,得到了可用于预测铡草机抛送过程生产率和功率消耗的线性回归模型。     

模辊式生物质颗粒燃料成型机性能试验

针对模辊式成型机在生产生物质颗粒燃料过程中存在能耗高等问题,以玉米秸秆为原料,研究成型机模辊间隙、主轴转速和模孔直径等参数对生产率、吨燃料能耗、颗粒燃料的成型率、机械耐久性和颗粒密度等的影响。结果表明：模辊间隙仅对成型率有影响,间隙为0.2mm最优。吨燃料能耗和颗粒密度随主轴转速增大而减小;模孔直径大,生产率高,吨燃料能耗低,颗粒密度小;为保证生产率,主轴转速应大于等于160r/min。不同因素试验,颗粒燃料的成型率大于95%,机械耐久性大于96%,均符合生物质颗粒燃料要求。     

高地隙植保机油门自动控制系统研制与试验

针对农业无人驾驶系统对高地隙植保机提出的油门自动控制需求,研制了以直流电机为动力源的油门自动控制系统,主要包括油门控制器、直流减速电机、电机驱动器、角度传感器、拉线轮等。油门控制器用以读取角度传感器的输出值,将其与CAN总线上的油门指令进行比较,将控制信号发送至电机驱动器以控制减速电机的正反转,从而带动拉线轮旋转至目标位置。研究根据高地隙植保机发动机油门动作原理,进行自动油门装置的总体结构设计,并对直流电机、角度传感器进行选型,加工制作零部件完成了自动油门装置的组装和调试。试验结果表明,所研制的油门自动控制系统在［0°,70°］范围内,角度相对误差不超过4%;发动机转速误差最大值发生在拉线轮转动角度为65°时,为19.8 r/min;发动机转速误差最小值发生在转动角度为50°时,为10 r/min;最小标准偏差和最大标准偏差发生50°和55°时,分别为3.03 r/min、6.33 r/min,相对标准偏差≤0.55%。本文研制的油门自动控制装置具备良好的控制稳定性和可靠性,能够满足农业无人驾驶系统对油门控制的基本要求。     

环模秸秆压块机秸秆压缩力试验研究

试验采用四因素五水平二次回归正交旋转中心组合设计法,以水稻秸秆和稻壳为原料,主轴转速、含水率、稻壳含量和秸秆长度为试验影响因子,秸秆压缩力为试验指标,利用9JYK-2000A型环模秸秆压块机进行秸秆压缩力试验研究。结果表明:当主轴转速为170r/min、含水率为20%、稻壳含量为30%、秸秆长度为15mm时,秸秆压缩力有最佳值为20.407k N;各因素对环模秸秆压块机秸秆压缩力贡献率主次顺序依次为:含水率秸秆长度稻壳含量主轴转速。试验验证可知:该组合下试验值与试验模型预测值之间相对误差平均值为1.9 4%,可以为环模秸秆压块机压缩机理研究和分析提供必要的参数依据。     

盘刀式铡草机切割性能试验研究

针对盘刀式铡草机存在的生产率低、功耗大的问题,对铡草机切割器切割性能进行试验研究。利用9Z-6A型盘刀式铡草机切割试验台,以主轴转速、动定刀间隙和秸秆含水率为试验因素,以比功耗为性能指标进行切割性能试验研究。单因素试验结果表明:比功耗随着秸秆含水率的上升而上升,当含水率到达44%左右时,比功耗最大;比功耗随着主轴转速的升高先上升后下降,主轴转速为650 r/min时比功耗最大;比功耗随着动定刀间隙的加先上升后下降,在动定刀间隙为2 mm时,比功耗最高。多因素试验结果表明:试验因素对铡草机切割过程比功耗影响的主次顺序:主轴转速>动定刀间隙>含水率;当动定刀间隙为2 mm,主轴转速为650 r/min,玉米秸秆含增水率为27%时,铡草机切割过程比功耗值最高;得到了铡草机黄贮工作范围内预测比功耗的回归方程。该研究可为切碎器性能改进和实际生产提供依据。     

电动机驱动玉米气吸排种器总线控制系统设计与试验

车速对电动机驱动玉米气吸式排种器排种性能具有重要影响,为此设计了一种电动机驱动排种器CAN总线控制系统,采用CAN总线通讯的方法探究系统驱动排种器随车速的变化特性。该系统主要由人机交互设备、排种监测ECU、排种驱动ECU组成,参照ISO 11783协议,对播种机具总线系统进行了设计。以4行气吸式玉米排种器为对象,搭建试验台,对总线控制排种盘转速精度进行了试验。通过总线提取的排种盘转速闭环调控结果得出,排种盘转速位置PID控制调整过程中存在低速调节时间长、超调量大的问题。采用分段PID参数控制的方法,由试验结果将排种盘转速设定值分为低速(15～20 r/min)、中速(20～40 r/min)、高速(40～55 r/min) 3个阶段,分阶段赋予对应闭环调节参数,得出排种盘目标转速在低速阶段时平均响应时间、平均超调量分别为1. 84 s、38. 51%,与位置PID控制相比较,分别降低1. 63 s、34. 41%; 15～55 r/min时平均稳态误差绝对值为0. 97 r/min,标准差为0. 76 r/min,平均稳态误差绝对值减小0. 13 r/min。进行了总线系统落种监测精度试验,设定粒距20 cm,排种盘孔数为26个,车速4～12 km/h时,系统排种监测平均准确率为97. 53%,标准差为0. 48%。采用排种总线系统对车速影响排种器性能进行了试验,风机驱动轴转速为540 r/min,车速范围为4～8 km/h,测得风压范围为-6. 0～-5. 9 k Pa,播种合格指数平均为95. 68%,标准差为2. 29%;车速达到9 km/h时,合格指数降到90%以下,排种器漏播较严重。通过对播种总线系统车速和4行排种驱动电动机实时转速的监测,进行了车速阶跃变化播种系统响应试验,结果表明在车速4～12 km/h、2 km/h间隔递增过程中,系统对排种盘目标转速平均响应时间为2. 00 s,标准差为0. 34 s; 2 km/h间隔递减过程中,系统对排种盘目标转速平均响应时间为1. 83 s,标准差为1. 07 s,表明按照车速阶跃变化,该总线控制系统具有较好的响应性能。     

外槽轮式播种机播量控制系统设计与试验

为提高外槽轮式排种器播量调节范围与控制精度,设计了一种外槽轮式播量自动控制系统,该系统通过采集机组行进速度信号,同时控制槽轮转速与槽轮长度,实现播量调节与控制。通过试验,建立了播量与槽轮转速、有效工作长度的数学模型,分析了槽轮转速、有效工作长度对播量变异系数与模型精度的影响。结果表明:模型最大误差小于5%,平均误差为3. 2%,满足精度要求;槽轮有效工作长度在14～30mm范围内、转速为40～60 r/min时,变异系数小于0. 5%。上述参数范围是所设计外槽轮式排种器播量自动控制系统适宜的控制范围。研究为外槽轮排种器的播量自动控制策略提供了理论依据。     

基于PVG的甘蔗联合收割机负载敏感控制研究

为解决甘蔗联合收割机液压系统在时变工况下的载荷匹配和速度稳定性问题,首先通过试验测试甘蔗有倒伏和无倒伏两种典型工况下关键部件中液压马达的工作载荷和转速,运用Ncode软件进行数据处理.试验数据分析表明:甘蔗机械收获的过程中,各工作部件的载荷和转速随时间的变化而变化,在有倒伏工况下载荷最大波动幅度达到13 MPa,转速最...     

免耕播种机侧向清秸覆秸秸秆比例回收装置设计与试验

为解决中国麦玉豆主产区在利用秸秆促进作物绿色增产增效、保护耕地的同时,轻简化回收多余秸秆促进其资源化利用等问题,基于原茬地免耕精量播种机侧向清秸覆秸原理,设计了一种秸秆比例回收装置,借助秸秆被免耕播种机播前清理具有的机械能使其沿导流板滑移至机械能耗尽,弹齿“顺势”将其抛送至挤压装置进行回收。应用高速摄像技术探明了秸秆侧向抛撒运动规律,通过理论分析确定了影响装置工作性能的关键结构与作业参数及其取值范围,并采用三因素五水平二次回归正交旋转中心组合试验方法,以作业速度、滚筒转速和弹齿偏角为试验因素,以秸秆回收比率和含杂率为评价指标,实施参数组合优化试验,结果表明：在参数组合为作业速度5.4～7.2 km/h、滚筒转速95 r/min、弹齿偏角49°时,秸秆回收比率大于94%、含杂率小于5%。研究结果为研制原茬地免耕播种秸秆覆盖还田同步比例回收复式作业机提供了理论和技术支持。     

基于CFD-DEM的秸秆还田机碎秆运动特性分析与试验

为明确玉米碎秆在粉碎室内运动机理,基于CFD-DEM耦合分析不同粉碎刀轴转速碎秆运动过程和受力变化规律。仿真结果表明,当转速为1900、2000r/min时,碎秆-粉碎室壁面平均相互作用力波动较为剧烈,2300r/min时稳定在（175.228±19.08）N,且碎秆平均能量大幅增加。当转速为1900、2000、2300r/min时,碎秆间平均作用力最大分别为10.61、7.78、18.76N,〖JP2〗碎秆-粉碎刀轴壁面平均作用力分别稳定在（112.36±8.32）N、(101.15±8.02)N和（107.25±4.97）N,碎秆抛撒均匀度分别为(85.40±4.77)%、(78.52±5.56)%和(75.17±5.32)%。粉碎刀轴转速增大,使得碎秆-碎秆及碎秆-粉碎室壁面平均相互作用力增大,导致碎秆间及碎秆与粉碎室壁面的碰撞次数增多,加剧了碎秆能量的损耗,过大转速不利于碎秆抛撒均匀度提升。为验证仿真结果,进行田间试验验证。结果表明,当转速为1900、2000、2300r/min时碎秆抛撒均匀度分别为（82.35±6.57）%、（76.14±7.18）%和（74.22±5.65）%。田间试验和仿真结果表明在碎秆长度达标后,增大粉碎刀轴转速不利于抛撒均匀度提升,且作业功耗上升较大,同时验证了仿真的准确性。该研究可为玉米秸秆还田机设计和优化提供支撑。     

小麦小区播种机排种控制系统设计与试验

为了提高小区播种机自动化水平,解决传统小区播种机械作业参数不易调节等问题,设计了一种基于STM32的小麦小区播种机排种控制系统。该系统主要由Android终端、STM32主控制系统、存种筒提升控制系统、锥体格盘控制系统以及分种器控制系统等组成,确定存种筒延迟落下时间,分别建立步进电机和直流电机调速模型,设计人机交互界面进行作业参数设置,实现了小区排种作业参数与实际作业需求的快速匹配。搭建室内试验台,以锥体格盘转速、分种器转速为试验因素,以行间均匀性变异系数为评价指标进行试验。试验结果表明,锥体格盘转速、分种器转速以及两者之间的交互作用对行间均匀性均有非常显著的影响;当锥体格盘转速为4 r/min、分种器转速为1 250 r/min时,行间均匀性变异系数均值为4. 53%,行间均匀性较好,且籽粒破碎率较低。该系统实现了小区排种作业精确控制,为小区播种的智能化控制提供了技术支撑。