基于传感和信息采集的自主导航免耕播种机设计

为了提高免耕播种机的自动化程度,设计了一款新的具有自主导航和路径规划功能的免耕播种机。该播种机能够很好地估算出入射信号的个数和方向,克服了传统定位精度低的缺点,可以有效解决密集信号环境中多个辐射源的高分辨率、高精度测向定位问题。为了验证免耕播种机的性能,对使用DOA估计信号后的播种机进行了性能测试。测试发现:其播种误差要明显小于单纯使用最小二乘法和双曲线测量法,播种合格率最高达到了98.7%,变异系数最低为1.35%,播种的精确性和稳定性较高。通过对比传统播种机和本文设计播种机的播种时间,本文设计的播种机播种时间有所缩短,播种效率有了大幅度的提高,免耕播种性能好,可以在自动化播种作业中进行推广。     

原茬地小麦免耕播种机性能试验研究

针对黄淮海地区小麦播种技术存在的问题,设计了一种带有轻型动力种床整备装置的原茬地小麦免耕播种机。该免耕播种机可以一次完成种床整备、开沟、施肥、播种、覆土镇压和秸秆覆盖等多道作业工序。在安徽宿州秋季玉米机收后玉米秸秆根茬残留量为2.6kg/m2茬地上,以NY/T 1768-2009《免耕播种机质量评价技术规范》为评价标准,进行了性能测试试验。结果表明:该播种机能有效清除残留秸秆并对播种带进行微耕且均匀覆秸,机具通过性良好;播种均匀性变异系数为32.4%,播种深度合格率为93%,变异系数为11.2%,均满足GB/T 2 0 8 6 5-2 0 0 7《免耕施肥播种机》中小麦免耕播种的要求。该研究为该机的试验示范以及推广应用提供了科学依据。     

元宇宙环境下玉米免耕播种机作业机组仿真与试验

针对玉米免耕播种机研发周期长和研发成本高等问题,本文将元宇宙技术应用于玉米免耕播种机作业机组的仿真试验。基于元宇宙系统架构构建仿真平台,在元宇宙环境下,采用标线法和转换法对虚拟农场中场景进行高度还原,构建沉浸式玉米免耕播种机驾驶平台并进行交互性能测试,验证沉浸式玉米免耕播种机驾驶平台交互性能。在此基础上,在不同行驶速度下进行播种性能仿真试验,当玉米免耕播种作业机组前进速度不断增大时,播种质量整体呈下降趋势,趋势接近实际田间试验结果,株距合格率大于88.52%、重播率小于6.97%、漏播率小于4.51%。试验结果表明,本文设计实现的元宇宙虚拟播种仿真平台能够用于玉米播种试验,对降低玉米免耕播种机研发成本、缩短玉米免耕播种机研发周期具有重要意义。     

2BMQJ6型气吸式玉米免耕播种机的研制

针对现有的型孔轮式、组合内窝孔式玉米免耕播种机对种子尺寸要求高、适应性差等问题,研制开发了一种对种子尺寸要求低、适应性强的用于小麦收割后直接播种的气吸式玉米免耕播种机。该机主要由机架、风机、划印器、播种单体、施肥系统和传动系统等组成,可一次性完成破茬、施肥、开沟、播种、覆土、镇压等作业。田间试验结果表明:该机的粒距合格指数≥8 5%,重播指数≤1 0%,漏播指数≤5%,种子破损率≤0.5%,性能指标优于行业标准;机具结构设计合理,作业时土壤扰动小,满足高速精密播种质量要求。     

气喷式免耕播种机的气喷作业机理研究

为了提高玉米和大豆的播种生产率和播种质量,进一步减小播种作业时对土壤环境的破坏,提出了播种速度最高可达10~12km/h的气喷式高速免耕播种机的设计思路,重点研究了气喷播种的喷种作业机理、排种器快速排种技术和土壤高速耕作方式。与目前国内外其它类型的免耕播种机相比,所研究的气喷式高速免耕播种机采用高压气体喷射投种的方式进行播种,并利用新型排种器进行快速精密排种,可加快播种速度和种子落地速度,减少播种过程中漏种和缺种的几率,提高播种效率和播种质量,研究结果对提高玉米和大豆等农作物的播种生产率、增加粮食产量和保护环境具有重要意义。     

免耕播种机的应用与播种模式

保护性耕作免耕播种,就是在有大量秸秆残茬覆盖的未耕地里,直接用免耕播种机一次完成灭茬、开沟、施肥、播种、覆土、镇压等作业。免耕播种机是实施保护性耕作最关键的机具,如何正确选用,保证播种质量,对促进保护性耕作的发展至关重要。     

小麦免耕播种机双导轨滑移式调偏系统设计与试验

针对华北一年两熟区玉米根茬地小麦免耕播种机作业时存在开沟器易堵塞、通过性差等问题,提出精准对行避茬的方法,设计一种小麦免耕播种机双导轨滑移式调偏系统。通过理论分析构建调偏横移机构的下悬挂臂力矩平衡、偏移距离及液压缸受力平衡方程,确定影响调偏横移机构提升性能与调偏性能的关键因素。调偏控制系统运用临界比例度法对PID控制进行参数整定,通过土槽试验平台对调偏控制系统的性能进行验证,超调量全部小于5%,平均响应稳态误差小于3mm,移动响应时间为2.8s。田间试验结果表明,当行间秸秆覆盖量、作业速度逐渐增大时,小麦免耕播种机的纵向调整距离和播种均匀性变异系数随之逐渐增大,避茬率逐渐减小,即当免耕播种机作业速度小于等于1.4m/s,行间秸秆覆盖量小于等于1.5kg/m2时,避茬率大于等于90%,纵向调整距离小于等于2.5m,小麦播种均匀性变异系数小于等于26.75%,可满足小麦免耕播种机的调偏作业要求。     

小麦免耕播种技术(续完)

二、对机具有要求机具性能能否适应小麦免耕播种的特殊要求 ,对机具能否正确操作 ,是该项新技术能否推广开来的关键。1.小麦免耕播种对配套动力的要求小麦免耕播种是在硬地带秸秆的情况下播种的 ,作业阻力大 ,播种机易缠堵 ,因此需要配套较大功率的拖拉机 ,目前与熟地播种机配套的 14 .7ｋＷ(2 0马力 )以下的小型拖拉机就难以适应免耕播种的要求。对应于小麦免耕播种 3种不同形式 ,以播幅 1.5ｍ为例 ,应选用不同功率的拖拉机。(1)带直立秸秆播种 ,需要配套 36 .8ｋＷ (5 0马力 )以上的拖拉机。(2 )秸秆粉碎后覆盖地面播种。由于根茬完整保留…     

2BQM-2型免耕气吸播种施肥机的研制与试验

针对目前国内免耕播种机存在防堵机构复杂、制造成本高、功耗大等问题,研究设计了一种免耕气吸式播种施肥机.田间试验表明:该机具能够在较简单防堵机构的作用下完成免耕播种作业,玉米粒距合格率达到了97.1%,播种平均深度为35mm,施肥平均深度为88mm,种肥间距为53mm,一次进地可完成破茬、开沟施肥、播种、镇压等作业,作业时土壤扰动小,作业质量满足农艺要求.     

固定道对行小麦/玉米通用免耕播种机设计

针对华北平原小麦、玉米一年两熟区固定道保护性耕作缺乏配套机具,设计了2BMDF-2/7型固定道小麦/玉米免耕播种机.该机利用固定道实现对行作业,同时采用动力驱动粉碎防堵机构,重点解决玉米秸秆地免耕播种小麦的问题.试验结果表明,该机通过性好,对行避茬率在85%以上,能很好地解决玉米秸秆地免耕播种小麦的堵塞问题,可以完成小麦和玉米的免耕播种,播种深度变异系数分别为19.4%和23.4%,实现一机两用.     

气力针式行星轮系窄行密植精密排种器设计与试验

针对菠菜等小粒径蔬菜种子采用窄行密植、播种均匀性要求高,缺乏适用播种技术装备的问题,设计了一种适用于菠菜等小粒径蔬菜种子密植精密播种的气力针式行星轮系多行并联低位投种精密排种器。阐述了排种器工作原理,构建吸种和投种环节种子力学模型,确定排种器主要结构参数;利用ADAMS软件仿真分析行星轮系排种机构吸种针的静轨迹和动轨迹,明确低位零速投种条件;开展排种器性能试验。排种试验结果表明,影响合格指数的主次顺序为排种转速、吸种负压和卸种正压,最佳参数组合为排种转速19.56r/min、吸种负压2.05kPa、卸种正压1.00kPa。经台架试验验证,其性能指标为合格指数均值91.48%、漏播指数均值4.28%、重播指数均值4.24%。投种试验结果表明,当投种正压为0.8~1.0kPa、工作转速为18~20r/min、投种高度小于200mm时,粒距变异系数不大于13.2%,工作性能较优。     

驱导组合槽辅助附种气吸式花生高速精量排种器研究

针对现有气吸式排种器在进行花生高速播种作业时重播、漏播现象严重等问题,设计了一款驱导组合槽辅助附种气吸式高速精量排种器,在设计排种盘时将搅种凹槽、取种槽口、吸种型孔组合设计构成组合槽,实现扰种、驱种、辅助附种作用,保证高速作业时的排种性能。通过理论建模分析验证了排种盘结构设计的合理性并初步完成了关键参数的确定,借助离散元仿真软件对种群运移情况受关键参数的影响规律进行了分析,并进行了二因素五水平二次正交旋转组合试验,对结构参数进一步优化;得出搅种凹槽、取种槽口尺寸及作业速度均会对排种性能造成显著影响,并得出最优排种器参数组合：搅种凹槽深度3 mm、基圆半径70 mm;取种槽口左右端面上沿距离24.0 mm、下沿距离19.1 mm、深度10.5 mm、排种盘外周到取种槽口后端面距离24.0 mm。在该参数组合下,当风压为-6 kPa、作业速度为6～12 km/h时,粒距合格指数不小于93.33%,重播指数不大于3.52%,漏播指数不大于4.02%,破损指数不大于0.32%,具有良好的作业性能。     

电控播种系统设计与试验

播种是农业生产的重要环节,传统播种机使用地轮为排种器提供动力,地轮打滑对播种均匀性产生影响,不利于播种质量的提高.为此,设计了电控播种系统,使用旋转编码器采集行进速度,系统的微处理器结合设定播种信息和速度信息计算得出电机理论转速,驱动排种器转动,完成播种作业.JPS-12排种器试验台试验表明:播种合格指数大于96.64...     

轻简型半自动移栽机的设计及试验

针对中等规模农户使用需求,设计开发了一种电动的轻简型半自动移栽机。该机主要由电动底盘、接苗部件、栽植部件和控制系统组成,具有电力驱动、升降栽植、行距变换及栽植频率自动匹配等功能。田间试验表明:样机的续航里程至少为1. 05km,续航时间至少为2h,满足续航设计要求;漏栽率均低于4%、倒伏率均低于6%,株距变异系数均小于4%,栽植深度合格率均大于82%,栽植合格率均大于90%,栽植株距和栽植深度稳定,各项性能指标符合旱地栽植机械国家标准。     

玉米扰动辅助充种高速气吸式排种器设计与试验

针对现有玉米气吸式排种器高速作业引起的种子漏吸,导致作业效果不佳的问题,通过增大充种区域,增加排种盘的充种时间,加强种群离散度,减小吸附压力,并基于此设计一种双重扰动辅助充种高速气吸式排种器。分析不同高度种层种子的受力平衡方程,计算扩容板位置和结构参数。分析扰种台柱和型孔作用下种子运动力学模型,并确定了带扰种台柱的中字型吸种孔排种盘的关键结构参数。以颗粒瞬态法向力为评价指标,运用EDEM软件仿真分析3种排种盘的扰动性能,结合台架试验检测3种排种盘充种性能,得到所设计的排种盘能够有效加强对种群的离散,强化排种盘的吸种性能。台架试验结果显示,当扰动辅助充种高速气吸式玉米排种器作业速度为8~10km/h、吸附负压为3.0~4.0kPa时,漏播指数不高于5.1%,重播指数不大于4.2%,粒距合格指数不小于94.6%,合格粒距变异系数不大于15.33%;当作业速度为12~14km/h、吸附负压为3.5~4.0kPa时,漏播指数不高于7.9%,重播指数不大于1.3%,粒距合格指数不小于92.1%,合格粒距变异系数不大于17.67%,高速条件下作业性能较好,各项指标均优于国家标准。     

扰动促充机械式绿豆精量排种器设计与试验

我国绿豆种植机械化水平较低,多采用撒播或条播,良种浪费严重,针对该问题并结合种植地块小且分散,每穴2～3粒的农艺播种要求,设计了一种采用凹型携种孔兜种、导种槽促进充种、毛刷清种护种的扰动促充机械式绿豆精量排种器。分析了扰动促充力学关系,确定了导种槽、携种孔和清种毛刷参数的设计方法。采用离散元软件EDEM仿真优化方法,以携种孔的结构尺寸参数为试验因素进行了三因素三水平的正交仿真试验,确定了较优的携种孔参数组合为：携种孔长度10.5mm、宽度6.5mm、深度5mm,对较优参数组合进行了验证试验,试验结果表明排种器的最优充种指数为96.05%,合格充种指数为1.64%,漏充指数为1.57%,与仿真优化结果一致。为考察排种器对速度的适应性,进行了速度单因素试验,试验结果表明作业速度小于等于8km/h时,合格指数大于90%,漏播指数小于5%,重播指数小于2%。为验证排种器对不同品种绿豆的适应性,进行了品种适应性试验,试验结果表明所选绿豆品种的合格指数大于95%,漏播指数小于5%,重播指数小于3%,均满足设计要求。     

玉米勺式排种器变速补种系统设计与试验

针对玉米勺式排种器出现的漏播问题,设计了一种变速补种系统,该系统采用光电传感器在偏离出种口20°位置进行提前检测,漏播发生时由步进电动机改变排种器转速越过空种槽达到实时补种的目的。为了使变速补种系统具有通用性,选取具有一定代表性的玉米籽粒外形形状品种:久龙5号(球形)、九单57(锥形)和郑单958(矩形),以不同转速作为试验因素,运用EDEM软件和排种器性能试验台进行排种性能研究。仿真结果表明:当转速不超过23.1 r/min时,排种性能受变速影响不超过2%,在转速达到27.7 r/min时,变速种子抖落现象明显;在转速达到32.3 r/min时,变速时种子会出现严重的抖落现象;试验结果表明:具有变速补种系统的勺式排种器转速处于13.9~23.1 r/min时,漏播率不超过1.4%,平均补种率达到89.95%,播种率达到98.7%。在转速为27.7 r/min时,比不具有变速补种系统的勺式排种器漏播指数降低10.4%,补种效果最为显著,在转速达到32.3 r/min时,补种效果不显著;3种玉米品种的排种性能优劣次序为:球形、矩形、锥形。     

Cotton response to non-uniformity of conventional sprinkler irrigation

Sprinkler irrigation systems are characterized by some degree of non-uniformity. The effect of non-uniformity on crop yield has been modelled in different ways but experimental studies are scarce. An experiment was conducted comparing the effects of two levels of uniformity (mean Wilkox and Swailes' uniformity coefficients of 80% and 52%) at two levels of water supply (about 400 and 260 mm for the whole irrigation season) on cotton production. Final yield was not affected either by uniformity or by the amount of water supplied. Vegetative growth was higher in the full irrigation treatments. Maximum leaf area index did not differ statistically between uniformity treatments. The lack of differences was attributed to the curvilinear shape of the yield function and to the dampening of the variations in applied water in the soil, as the coefficient of variation in applied water was more than twice the coefficient of variation of infiltrated water. These results suggest that non-uniformity of conventional sprinkler irrigation has a lower impact on cotton crop performance than expected from previous simulation studies. Received: 1 March 1996     

不同结晶度几丁质纳米晶体制备皮克林乳液稳定性研究

通过酸解的方法获得不同结晶度的几丁质纳米晶体(Ch N),采用均质协同超声技术制备O/W型皮克林乳液。通过X射线衍射和傅里叶红外光谱计算分析了几丁质纳米颗粒的结晶度及官能团变化,进而对O/W乳液的微观结构、界面接触角、物理稳定性、热稳定性、乳析稳定性、储藏稳定性进行测定,分析了不同结晶度的Ch N对乳液稳定性的影响。结果表明:酸解并不会破坏几丁质的官能团,但是酸解可以改变几丁质的结晶度,且酸解2. 5 h时获得的Ch N结晶度最大,为78. 15%;结晶度高的Ch N制备的乳液形成更稳定的网状结构,Ch N更多地附着在油-水界面,使得乳液具有更小的界面接触角,提高了乳液的亲水性;研究还发现,结晶度高的Ch N制备的乳液热稳定性指数和物理稳定性指数较高,分别为63%和69. 52%;乳析稳定性好,乳析指数不足1%;另外,Ch N稳定的乳液在常温下储藏30 d均不分层,具有良好的储藏稳定性,且结晶度最高的Ch N制备的乳液粒径最小,储藏稳定性最好。因此,可以通过提高几丁质纳米晶体的结晶度制备稳定的O/W型皮克林乳液。     

气吸式排种器卸种机构设计与试验

为解决气吸式排种器因吸孔堵塞、种盘振动较大导致的漏播问题和气流扰动引发的投种不均匀现象,优化设计了卸种机构。改进了卸种机构安装位置,确保排种器在携种区能够对种子有较好的吸附作用,防止飞种,同时减少碰撞和弹跳,使得种子在携种区气室末端脱落的概率相比于改进前降低了1.67%。推导出一种适用于卸种轮和种盘之间配合的齿面曲线,并通过ADAMS仿真的方式,提取啮合力、径向力和轴向力3个指标,模拟验证了卸种轮齿设计的合理性,表明该曲线方程适用于不同种盘和吸孔数卸种轮的设计,其啮合平稳可靠,具有良好的通用性。以卸种机构、前进速度和负压为因素进行3因素试验,通过分析不同速度下卸种机构和负压之间的差异性和试验整体方差,确定了影响合格指数、重播指数、漏播指数的关键因素。选取优化后的新卸种机构进行回归分析,通过回归方程得出所设计排种器在10、12、14 km/h作业速度下的最佳作业参数,并进行了试验验证。结果表明:新卸种机构能够有效提高合格指数、降低高速作业漏播指数和粒距变异系数,在作业速度为10~14 km/h、负压为3.43~3.81 k Pa时,合格指数达到96.8%,漏播指数小于等于2.0%,重播指数小于等于1.2%,各项指标优于国标要求。