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。     

水田株间除草机械除草机理研究与关键部件设计

针对现有水田株间除草机伤苗率高等问题,进行机理分析和改进设计,采用左、右2组弹齿盘对称安装,通过软轴带动除草弹齿盘旋转,完成除草功能。通过对除草关键部件弹齿盘的运动学和水田植物(水稻稻苗和稗草)的强度分析,建立了弹齿盘的运动学模型以及水田植物的受力模型、应力模型。通过水田植物的应力模型分析,建立了水田植物的强度条件,并根据水田植物(水稻稻苗和稗草)的物理特性、弹齿盘基本参数,获得了除草盘转动角速度、弹齿数量的取值范围,并通过室内土槽试验确定了弹齿盘转动角速度为25.1 rad/s、弹齿数量为5。通过田间性能检测,结果表明,除草率为80%、伤苗率为4.5%,均达到了农艺技术指标的要求。     

倒V型稻田株间除草装置虚拟仿真及验证

针对现有稻田株间除草装置除草率低、伤苗率高的问题,对已设计的倒V型稻田株间除草装置进行有限元虚拟仿真。采用ALE多物质单元体算法建立土壤—水耦合模型,运用罚函数法,对除草爪与土壤—水模型进行流固耦合。采用二次正交旋转组合试验设计方法选取机器前进速度、除草爪转速与水层厚度进行虚拟仿真试验与分析,得到各因素及其一级交互作用对除草爪与土壤—水模型扰动率的影响规律,影响扰动率因素为除草爪转速>水层厚度>机器前进速度。通过对虚拟仿真试验结果进行优化设计,得到倒V型株间除草装置最佳因素参数组合为机器前进速度为0.53 m/s,除草爪转速为180 r/min,水层厚度为0.01 m。通过对仿真优化设计结果室内试验验证可知,倒V型稻田株间除草装置在最佳因素参数组合下进行除草作业平均除草率85.04%、平均伤苗率3.62%,满足稻田机械株间除草农艺要求。     

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.     

稻田株间除草部件工作机理及除草轨迹试验

稻田杂草对秧苗生长有很大影响,特别是稻田中的稗草,稗草与秧苗严重争夺生长资源,且为杂草的主要种类。稻田行间杂草去除机械较为成熟,株间及靠近秧苗附近杂草去除技术成为了研究的重点。为此,利用秧苗和稗草的生长初期不同的特点,设计了一种株间除草盘,该部件以稗草为主要去除对象兼顾其它杂草,并对其除草机理与除草轨迹进行研究。该部件采用旋转工作方式,在配套动力的带动下前进,除草盘在旋转的过程中深入泥土,将杂草"挑出"或"打掉",使之根部浮于在水面上或搅动泥土将杂草掩埋,从而完成稻田株间除草作业。     

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。     

果园株间机械除草技术研究进展与分析

传统的果园除草机主要进行行间除草,但果树株间为非连续区域,株间机械除草难度较大。果园株间除草机可对果树行间和株间同时进行除草,作业效率高,除草彻底。为此,主要对近年来国内外株间除草机研究现状进行介绍,对避障装置、除草装置、驱动方式、工作速度等几个关键技术进行分析和比对,强调高效稳定的避障装置是果园株间除草机的核心。在此基础上,提出了果园农机、农艺与信息技术深度融合发展,研究了高效稳定的避障装置。结果表明:小型化模块化设计将是果园株间除草机的未来发展趋势,适应稳定作业要求的株间避障技术和高速、高效的机械除草技术,是我国果园株间机械除草的研究重点。     

基于ANSYS/LS-DYNA的松土刀切削土壤有限元仿真

利用ANSYS/LS-DYNA,对四刀松土刀和六刀松土刀在不同转速下切削土壤的过程进行数值模拟,对不同转速下松土刀的阻力和功耗进行分析。仿真结果表明:两种松土刀在以1m/s前进速度下,转速低于45rad/s时,其阻力随着转速的增加而增加,在4 5 rad/s左右时达到最大值,之后阻力随转速增加而减小;同时,根据可决系数拟合出阻力-转速曲线,建立了拟合方程,并对不同转速下的功耗进行分析,发现功率和阻力具有相同的规律。对于不同排列的松土刀,六刀切削土壤时比四刀切削更加稳定和高效,但是所受的平均阻力和功耗更大。仿真数据分析结果可为实际生产中松土作业提供参考。     

八爪除草机构的设计与实验-基于虚拟样机技术

为了实现田间株间精确机械除草,设计了一种八爪式智能除草机构,并重点研究了在实现不同株距株间除草时所需的前进速度和转速,进行了ADAMS动力学仿真实验和土槽中的物理样机实验.仿真和实验结果表明:该结构的设计能使工作爪端的割刀伸入株间进行除草,仿真实验中的割刀中心轨迹能够有效完成株间除草,并在样机试验中得到了验证.     

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。     

高效型水田行-株间同步机械除草装置设计与试验

为了有效去除水稻行间、株间杂草,提高机械除草的作业效率,研制了一种高效型水田行-株间同步机械除草装置.该装置与水田插秧机底盘配套,分别配备株间和行间除草部件,可同时对株间、行间杂草及土壤进行剪切、翻耕,并采用二级仿形机构配合除草部件完成作业.田间试验结果表明:影响除草率和伤苗率的主次顺序均为前进速度>除草轮类型;随着机...     

往复摆动式水田机械除草机的设计

目前水稻除草作业主要以化学除草为主,通过植保喷雾机械完成,防治效果较好.但大量使用除草剂对农田土壤造成严重污染,同时也带来了食品安全问题.人工除草劳动强度很大,且效率低.如何既有效控制杂草,又能减少除草剂的施用并且提高作业效率,成了目前水稻耕作业急需解决的问题.文章设计了一种往复摆动式水田机械除草机,整体结构由往复摆动...     

基于视觉的苗期作物株间除草关键技术研究现状

基于视觉的苗期作物和杂草的图像分割技术逐渐成熟,通过视觉技术对苗期作物进行精准识别和定位,是实现株间除草的关键技术和难点。作物的精准识别首先需要利用颜色特征将图像中的作物、杂草和土壤背景进行分割;其次利用实际识别对象的位置特征,形状特征,纹理特征,光谱特征等构造新的特征向量,结合成熟的分类算法对作物和杂草进行特征分类识别。针对棉苗和大豆苗,主要提取位置特征、形状特征,多采用支持向量机为主分类算法;针对玉米,主要提取位置特征、纹理特征,多采用人工神经网络为主的分类算法;针对部分蔬菜苗,主要提取形状特征、光谱特征,多采用算法结合的优化算法,具体实现时需要根据离线样本学习的结果来平衡苗期作物的识别准确率与实时性。在目前的算法中,主要存在三方面的问题:作物特征提取效果易受到遮挡、光照等干扰;分类算法目前还不能得到非常令人满意的准确性和实时性;目前算法一般是针对某种时段的作物,不具有通用性。这些都是后续算法研究中需要进一步解决的问题。     

株间除草机设计与仿真研究

【目的】国内现有的株间除草机除草效率低、能耗高、适应性不强。【方法】课题组设计了一种新型株间除草机,分析了整机结构及工作原理、除草范围及运动轨迹、避障液压控制系统原理以及除草刀具设计,对该新型株间除草机关键零部件进行了静应力和模态分析仿真校核,并以避障液压杆芯的往复运动速率和避障弹簧弹性系数为试验对象,进行了双因子交叉仿真试验。【结果】该新型株间除草机除草率随着弹簧弹性系数的增大而逐步提高,当弹性系数超过40 N/mm时,除草率增长率趋于水平,杆芯运动速率的最值对弹性系数变化而对应的除草率影响不大;除草率随着杆芯往复运动速率的增大而逐步降低,避障弹簧弹性系数的最值对杆芯往复运动速率变化而对应的除草率影响较大。【结论】1）该新型株间除草机可以实现自动避障,并保证清除果树附近的杂草,设计合理、可靠;2）没有对除草机滑杆机架、避障主杆及总成铰链机构连接轴进行轻量化设计,缺少对除草机其他铰链机构动作的仿真分析。     

基于FEM-SPH耦合算法的土壤切削仿真研究

建立了旋耕刀和土壤的FEM-SPH耦合仿真模型,基于FEM-SPH耦合算法,采用MAT147土壤材料和国家标准Ⅲ型旋耕刀,结合LS-DYNA971求解器,对土壤切削仿真进行了研究。对旋耕刀切削土壤的耕作过程进行了数值仿真模拟分析,得到了切削力和切土能耗随时间的变化曲线;计算出旋耕刀单刀切土扭矩为8.75N·m,与试验结果接近。通过正交试验分析,耕作深度为主导因子,对切土功率影响较大,调整耕作深度可有效降低土壤切削的功耗,提高耕作效率。研究表明:FEM-SPH耦合算法可有效应用于土壤切削仿真,可为研究土壤的破碎机理和耕作器具的优化设计提供理论依据。     

作物株间机械除草技术的研究现状

作物行间除草技术和装备已趋于成熟,而株间除草技术由于受到作物识别与定位技术的限制,至今仍是一个研究热点。为此,针对株间机械除草,国内外均从纯机械的株间除草机开始研究,后得益于传感器技术和计算机技术的发展,自动控制逐渐得以应用。目前,研究最多的是基于机器视觉和GPS导航的株间除草技术,而作物识别与定位依然是研究的关键点和难点。未来将着力研究用于杂草和作物检测的传感器技术,并利用"互联网+"、大数据、云计算等技术,以期实现作物株间除草的在线控制,进而实现全过程自动化。     

稻田株间除草弹齿齿形及安装方式分析与试验

水田机械除草技术是提高稻米品质的一项重要生产技术,在水稻生长过程中进行机械除草作业,既去除杂草同时又实现了稻田的中耕管理,降低了长期以来化学除草带来的负面环境影响。目前,稻田机械除草技术在对行间杂草去除方面的研究较为成熟,株间杂草去除成为重点的研究方向。为此,设计了一种株间除草关键部件(即除草盘),并对除草盘上弹齿齿形进行了选型,对弹齿安装方式进行分析。按照确定的结构制造了除草盘,进行了室内土槽试验,表明该种形式的除草盘具有较好的除草效果。     

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...