微型自走式电动果园弥雾机的研制与试验

针对当前果园低矮密植模式,传统的大型机具无法适应封闭式作业环境的现状,设计研制了一款微型自走式电动果园弥雾机。该机具基于先进的电动汽车后桥驱动系统,搭载风送式二次弥雾系统,利用远程遥控技术,无需果农进入园地,即可完成药物喷洒作业。样机试验证明:整机传动效率达85%,稳定性为91%,达到了预期设计目的。     

山地果园遥控单轨运输机设计

为解决山地果园运输困难的问题,设计了一种山地果园遥控单轨运输机。该单轨运输机由链轮链条机构实现驱动;单轨依地形铺设,适应了复杂地形的运输需要;机架装有防脱轨防侧倒装置,防止运行时单轨运输机脱轨和侧倒。以人工驾驶单轨运输机为研究对象,设计了一套遥控驾驶系统,实现单轨运输机的遥控驾驶。试验表明,该单轨运输机上坡可载重300kg,爬坡角度不大于38°,下坡载重1000 kg,转弯半径不小于4 ,其控制系统遥控距离可达300 ,工作可靠,适合山地果园作业。     

丘陵果园自走式小型靶标跟随喷雾机设计与试验

针对丘陵果园传统大型施药装备入园难、施药劳动强度大、作业效率低及药液浪费严重等问题,根据丘陵果园农艺特点和病虫害防治需求,设计一种丘陵果园自走式小型靶标跟随喷雾机,可配合植保无人机作业,提升果树冠层药液覆盖效果。喷雾机上集成靶标探测追踪系统与自主导航系统,靶标跟随喷雾机构采用双喷头联动式设计,喷雾角度与高度的调节范围根据雾滴运动规律进行确定,实现了果园植保自主作业。果园试验结果表明,对靶喷雾时果树冠层不同高度叶片正面的平均雾滴沉积个数变异系数为34.22%,同一高度不同采样点叶片正面的平均雾滴沉积个数变异系数为34.56%,相比于非对靶喷雾,喷施用水量、地面流失量与冠后飘移流失量分别降低26.70%、84.93%和53.50%,在减少药液浪费的同时,有效提高了果树冠层中下部叶片正面的雾滴分布均匀性。     

丘陵山区果园单轨运输装备的设计

为解决山地农业运输运量大、道路条件差、人力运输劳动强度大等问题,设计了一种适合丘陵山区果园使用的单轨运输设备.该设备以汽油机作为动力,采用自走式行走方式,运输装备能装载350 kg左右的货物,行走速度约为0.7 m/s,最大可以在坡度45°左右的陡坡单轨上安全行驶.试验表明,该单轨运输设备可适用于丘陵山区果园运送果实、...     

果园定向仿形弥雾机的设计

针对传统的轴流式果园弥雾机在果园作业时,喷药量分布不均匀、药液浪费严重的现象,研制了一种履带自走式果园弥雾机。该机以小型汽油机为动力源,利用带轮将动力传递给液泵和离心风机,离心风机吹出的气流通过多口分配器、褶皱管、鸭嘴出风口吹出,对雾滴进行二次雾化,增加了雾滴对冠层的穿透性和药液分布均匀性。同时,该机通过多自由度调节装置可适应不同果树、果树不同生长期、不同树形,以及不同冠层厚度等情形,可定向仿形,减少了药液浪费。     

丘陵山地果园全液压遥控式履带动力底盘设计与试验

针对目前丘陵山地果园作业农用底盘整机体积大、行驶作业操作繁琐和通过性差等问题,结合丘陵山地果园开沟、除草和修剪等农艺管理环节的实际需求,设计了一款全液压遥控式履带动力底盘。首先,对动力底盘的整机结构和工作原理进行了阐述;其次,对前置挂载机构、行走系、变幅宽底盘、液压系统、遥控系统等关键部件进行设计和相应的匹配选型;最后,对整机进行了性能试验。试验结果表明：动力底盘在最小幅宽（1220mm）和最大幅宽(1620mm)的直线行驶偏移率分别为2.24％和2.2％,均满足相应国家标准（≤6%）要求。底盘的转向机动性能良好,最小幅宽原地转弯半径为905mm,可适应丘陵山地果园相对狭窄的坡地作业环境。遥控操作上下斜坡、翻越田埂、跨越畦沟等过程平稳,满足丘陵山地果园非结构化地形行走要求。挂载链式开沟器进行开沟作业时,沟深稳定系数为88.5%,沟宽稳定系数为92.5%,满足国家标准（≥85%）要求。整机工作性能满足丘陵果园复杂坡度地形管理作业要求,可为丘陵山地果园田间管理作业的有效实施提供综合应用平台和技术支撑。     

丘陵山区果园作业平台的设计与试验

为解决目前丘陵山区修剪果树和采摘果实主要靠爬树、登梯容易造成失稳及现有机械不能自动调平的问题,设计了丘陵山区果园作业平台。经计算和分析,确定该机配套动力为13.2k W小四轮拖拉机,采用静液压三角形调平机构和180°回转结构,可实现工作平台的自动调平和回转。对升降平台进行性能检测,结果表明:其工作性能稳定,最大承载质量150kg,最大提升高度1.5m,回转转速0.1r/min,升降速度0.1m/s,水平面、10°和2 0°坡面上调平误差均在0°~3°范围内,满足设计要求。     

ARBUS270果园弥雾机内部风场的数值模拟分析

通过对ARBUS270果园弥雾机内部风场的数值模拟分析,找出其内部风场速度变化情况.由模拟结果可知,在入口风速为8m/s时,出口的风速最高可达14.9m/s,平均风速为13.4m/s.而且,在增加导流器的情况下,弥雾机内部风场可以很快地形成均匀、稳定的流场.     

3MG-30型果园弥雾机的研制与试验

研制了一种与小四轮拖拉机配套的、适用于标准化果园植保作业的机载果园型弥雾机，对该机各项性能指标进行了试验与分析。试验结果表明，与其他类型喷头相比，按一定排列组合的空心雾锥喷头在与风机配合使用进行药液的2次雾化时具有更好的喷雾量分布和雾滴分布均匀性；小于35m/s的风机出口风速所产生的梯度气流使枝叶扭转与退让，并使雾滴的穿透性和树内沉积量增加，提高了作业质量和机组生产率。     

微型遥控果园开沟机的研究与设计

针对果园开沟仍然依靠人工、劳动强度大、效率低及小四轮、手扶拖拉机作业时通过性不好和操作不便等问题,设计了一种与微型遥控机械配套的果园开沟机。该机为遥控作业,可节省劳动力,降低了高度,通过性好,并采用附加减速器的方法改变传动比,实现了行走与作业速度不同的需求。根据运动学和动力学分析可看出,该机设计合理,功耗小,可在坡度角小于20°的斜坡上进行开沟,适合果园作业。     

新型果园除草机的参数分析与设计

太行山区果园地表贫瘠、耕层土壤少、石砾多,果树生长的同时果园内野草蔓生。除草的难题不仅在于山区果园地域广袤,青壮劳动力匮乏,而且人工成本日益攀升,再加上果树株行距较小、地面崎岖不平,以及遍布各处的、大小与形状各异的石块与树枝等杂物,传统除草机械在此环境中无法运行,开发一款适应山区果园的新型除草机械迫在眉睫。以"特色农机装备研究与开发"项目为依托,开发了一款挠性除草部件离心式除草机,配备小型四轮拖拉机,具有机动灵活、除草效果好、适应多砾石果园等特点;但其高速旋转的工作部件(动刀头—特型挠性结构)不可避免地会与草间石块等异物发生碰撞,致使动刀头应力过大而崩裂。为此,对动刀头与石块撞击后的受力进行了理论分析与参数结构设计,经实地检验,该机具清除杂草0.13hm2/h左右,除草效果良好,且具有相对较长的使用寿命[1-2]。     

果园开沟施肥机机架优化设计与试验

为提高果园开沟施肥机的动态作业性能,避免共振的发生,同时保证作业时开沟一致性及施肥稳定性,对其机架进行多目标优化设计。首先,建立果园开沟施肥机机架的参数化模型及有限元模型。其次,通过模态分析,得出机架的固有频率及振型,研究其对整机动态性能的影响,将一阶模态频率设定为目标函数。通过机架灵敏度分析,得到各杆件厚度对一阶模态频率的灵敏度,将灵敏度杆件的厚度设定为设计变量,将其厚度变化范围设定为约束条件。根据现代农机结构轻量化设计的要求,将机架的质量也作为目标函数。以目标函数、设计变量、约束条件为基础,构建机架多目标优化的数学模型。然后,基于Hammersley抽样方法,按约束条件选取42组试验样本进行试验设计,并计算其对应的目标值。根据试验设计结果,选用移动最小二乘法并拟合出对应响应面。其中,一阶模态频率响应面模型的决定系数R2=0.9974,质量响应面模型的决定系数R2=0.9999,均大于拟合模型要求的精度0.9,拟合精度较高,满足设计要求。最后,基于响应面以及多目标遗传算法对果园开沟施肥机机架进行结构优化设计。优化结果表明：优化后的果园开沟施肥机机架一阶模态频率由原来的35.39Hz提高到38.31Hz,提高了8.25%,且远离拖拉机的输入频率35Hz;优化后质量为389kg,满足在提升一阶模态频率下,质量最小的要求。优化后果园开沟施肥机作业的开沟一致性系数和施肥稳定性系数比优化前分别提高3.72%、3.57%,提升效果明显,满足果园开沟施肥生产要求。     

果园秸秆覆盖机宽幅覆土装置设计与试验

针对果园机械化土壤-秸秆分层覆盖中大幅宽、均匀薄层覆土要求,设计了与果园秸秆覆盖机配套的覆土装置,主要由取土螺旋、抛土轮、集土箱和覆土螺旋组成。取土螺旋取土幅宽1.5m,为秸秆层铺设提供平整地基,保证了秸秆层覆盖平整和薄土层均匀度;取土螺旋两侧的抛土轮向后抛送土壤到集土箱,避免了碎石等异物导致的装置卡死问题。经离散元仿真优化,确定取土螺旋采用末段双螺旋结构,抛土轮叶片数量为10,叶片偏角为10°,提高了覆土均匀性并降低了作业功耗。田间试验表明,装置覆土宽度为1.5m,覆土厚度为20.8~31.7mm;建立了覆土厚度标准差回归模型,其决定系数为0.9342,模型误差为1.8%;以覆土厚度标准差为响应值,确定的最优作业参数组合为：抛土轮转速300r/min、抛土角40°、取土深度20mm。该组合下覆土厚度22.9mm,覆土厚度标准差3.7mm,满足大幅宽、均匀薄层覆土要求。本研究实现了果园土壤-秸秆分层覆盖农艺的机械化作业,为旱区果园管理提供了新方法和新装备。     

丘陵果园除草机器人底盘系统设计与试验

针对丘陵果园环境非结构化且复杂多变,常规的除草方式效率低等问题,设计了一种果园除草机器人底盘系统。根据果园丘陵地形地貌环境,确定车体控制方式和除草机器人底盘的总体结构方案,主要包括液压传动系统、电气控制系统等。设计配套的除草车电气控制系统和遥控接收、车载主控和导航功能的CAN通信协议。以运动控制为核心,采用角度传感器、电机驱动、车载主控、导航模块,构成闭环控制。使用自抗扰控制算法,以油阀控制电机为对象应用Simulink仿真,仿真结果显示自抗扰控制相比PID控制调节时间减少0.42s,超调幅度减小11.5%,稳定时间缩短0.14s。田间试验表明,运用自抗扰控制、结合导航功能的除草机器人行走速度均值为6.2km/h,均方差0.037km/h,作业效率0.51hm2/h,有效除草率均值97.46%,可在25°斜面上正常行走,对导航路径的跟踪误差标准差为4.732cm,运动控制响应及时,能够提高除草作业安全性和准确性。     

自动调节深度式果园双行开沟施肥机设计与试验

针对国内果园开沟施肥机施肥效率低、一致性差和有机肥与化肥混施难的问题,设计了一种开沟深度可自动调节的果园双行开沟施肥机.该机采用双行开沟施肥的工作方式,可一次完成果园开沟、有机肥与化肥混施、覆土一体化作业.通过理论分析对开沟装置、排肥装置和开沟深度自动调节装置等关键部件进行设计,搭建基于STM32F103的控制系统,实...     

果园肥料深施机研究现状与发展趋势

果园肥料深施作业劳动强度大,目前存在劳动力短缺、劳动力成本不断提高的问题。果园施肥机械化需求越来越高,而我国现有果园肥料深施机远远满足不了果园对施肥机械的要求。为此,阐述了国内外果园肥料深施机的主要类型、作业原理及特点,介绍了果园肥料深施机的发展现状,并指出了现有机型存在的问题,展望了果园肥料深施机的发展趋势。     

山地果园履带底盘坡地通过性能分析与优化设计

履带底盘作为农机通用底盘的一种优选方案,在山地果园环境中的应用仍然存在较大优化空间。为了进一步提高履带底盘在复杂行驶路况下的地形适应性,结合山地果园的地形地貌特征,开展了履带底盘的坡地通过性能分析,并基于多体动力学分析软件RecurDyn的仿真结果,进行样机优化和试验验证。首先,以果园通用履带底盘为研究对象,通过理论分析探讨影响履带底盘斜坡平地通过性、斜坡越障通过性的关键结构参数,然后搭建RecurDyn虚拟仿真样机,分析关键结构参数对坡地通过性能的影响规律,进而以提高现有底盘坡地通过性能为优化目标,根据仿真分析结果提出了一种重心调节系统,最终进行样机试制与室内土槽试验。试验结果表明,在坡度为10°的试验路面下,优化后样机在偏航45°时最大牵引力均值为1 926 N,相比调控前增加了14.03%。优化后样机最大翻越台阶高度为230 mm,相比优化前增加了27.78%。优化后样机最大跨越壕沟宽度为640 mm,相比优化前增加了28%。研究结果可为山地果园履带底盘的坡地行驶性能优化提供参考。     

国内外果园施肥开沟机的研究现状

随着人们生活水平的不断提高,水果的消费量逐年增加,林果业的种植面积迅速增长。开沟施肥是一项繁重的体力劳动,因此对果园施肥开沟机进行研究,对于满足人们对水果的需求、降低果农劳动强度及提高劳动效率有重要意义。为此,阐述了国内外现有开沟机的主要类型、开沟原理及特点,介绍了开沟机的发展现状。同时,指出了国内开沟机发展过程中存在的问题,并提出了相应的对策。