随行自走式果园割草机的设计与试验研究

针对北方山地中小型矮砧密植苹果园生草制管理中所面临的果园地形复杂及割草作业量大等问题,设计开发了随行自走式果园割草机。该机采用双离合结构,能够实现机具行走与割草作业分别控制。手动控制行走离合可以实现操作人员随行,降低了劳动强度。该机设计割幅为60cm,割茬高度可在5~10cm范围内调节,正常工作速度为3~5km/h。田间试验结果表明:该型割草机工作性能良好,单位区域内杂草撕裂率0.47%,漏割率1.50%,杂草碎段区域平均长度79.39mm,碎草性能较好,工作效率可达0.5hm2/h。该机结构设计合理,割草作业质量能够满足农艺要求,为我国中小型果园生草制管理作业提供了技术支持。     

果园行间碎草机的研制与试验

为解决我国果园田间管理劳动强度大、劳动力成本高等问题,应用机械设计理论与方法研制一种与拖拉机配套的、适于果园碎草作业的果园行间碎草机。该机由四轮拖拉机提供动力,动力由拖拉机的后动力输出轴经万向传动轴依次传递给变速箱、皮带轮,进而驱动碎草机粉碎部件高速旋转,完成碎草作业。田间试验测试了碎草机的碎草效果、作业效率等指标。试验结果表明该机碎草效果良好,长度≤100mm的草段占总草段的90%以上,每公顷作业效率是人工效率的40倍。该机有效降低了田间管理劳动强度和劳动力成本,提高了果农的收入。     

9GS-2.0割草机的设计及试验

针对目前割草机仅适于在比较平坦的地面上切割,难以适应坡面工作要求的问题,为此通过理论分析、三维模型设计、田间试验相结合的方法,设计既适用于平地切割,又适用于坡面切割的甩刀式割草机。主要对该机的调节机构、甩刀的数量及排列方式、传动系统进行设计,并对甩刀的速度、割草辊总成的动平衡进行分析计算。试验结果表明,该割草机工作性能良好,割茬平均高度52 mm,杂草碎段区域长度≤80 mm的草段占总草段的93%,碎草性能较好,工作效率达到1.18 hm^2/h,各项指标均达到设计要求,割草机作业质量能够满足农艺要求,为我国新型果园机械化割草作业提供技术支持。     

果园垄面割草机设计与试验

针对矮砧密植型果园生草制管理所面临的垄面草体处理困难的问题,设计一种果园垄面割草机。割草机主盘刈割行间草体,侧盘可随垄面仿形并处理垄面草体。应用AIP软件对侧盘传动系统的压带支柱进行应力分析,得出其最大等效应力为146.8 MPa,最大位移为0.024 06 mm,安全系数最小值为2.38 ul,满足设计要求。样机田间试验结果表明:果园垄面割草机工作性能良好,割茬的平均高度64.4 mm,割草机的平均漏割率为5.6%,割茬高度标准差为5.15,变异系数为8.3%,稳定系数为92.7%,符合标准。割草机作业质量良好,为标准化果园机械化割草作业提供技术支持。     

果园行间绿肥碎草机设计与试验

为解决现有机械在果树行间绿肥碎草难度大、成本高、效率低等问题,研究设计一种果树行间小型绿肥碎草机械。该机具能够一次完成碎草、抛撒和镇压等多项作业功能,通过拖拉机提供动力来源,主要由悬挂架、变速箱、碎草盘、机架、限高轮等组成。利用Ansys软件对机械关键部件进行仿真分析,经分析得出选材强度满足使用要求。依据秸秆还田机作业国家标准开展田间试验,结果表明,样机作业幅宽为1 490 mm,粉碎长度合格率为93.56%(以合格粉碎长度     

丘陵山区电动井窖式烟草移栽机设计与试验

结合烟草小苗移栽的农艺要求,设计一种适用于丘陵山区的电动井窖式烟草移栽机,整机具备机械化井窖成穴、投苗和浇水等小苗移栽作业能力。在完成移栽机的挖穴装置、投苗装置和浇水装置等关键零部件模块化设计和组装后进行田间试验。试验结果表明,井窖式烟草移栽机的作业效率为0.402hm2^/天,井窖成穴合格率＞90.8%,移栽作业合格率＞87.7%,满足丘陵山区烟草井窖式移栽的农业要求,为丘陵山区烟草小苗井窖式移栽技术的推广应用提供装备支撑。     

圆盘式甘蔗中耕施肥培土机设计

圆盘式甘蔗中耕施肥培土机工作部件具有较强的入土、翻土和碎土能力,切草能力强,对垄形适应能力强。本文通过对宽行距中耕施肥培土机的分析,按照农艺要求设计了整机和圆盘耙。田间试验表明:机组作业效率0.58~0.7 hm~2/h;开沟施肥深度平均为19.6 cm,培土厚度平均11.2 cm,开沟深度稳定系数89.6%,碎土程度88.5%;排肥器对颗粒肥无架空和断条现象;未见甘蔗苗有明显损伤,达到设计要求。     

机具研制

前悬挂割草压扁机9GQX-137型前悬挂割草压扁机是甘肃省农机化推广总站与酒泉市铸陇机械制造公司研制的饲草收割新产品,日前通过省级科技成果鉴定,新技术已获得国家专利。该机与13.25kW拖拉机配套,主要由分草装置、拔禾轮、切割器、导草装置、压扁输送机构、束草装置、地轮仿形机构等部分组成。该机可一次完成分草、抉草、切割、导草、压扁输送、束草等项作业。外形尺寸1568×1362×980mm(长×宽×高);割茬高度≤80mm;工作幅宽1370mm;重割率≤3%;割净率≥97%;生产率0.267hm2/h;作业速度5.47km/h;整机质量230kg.。9GQX-137型前悬挂割草机可…     

果园割草机割茬高度机构运动分析与设计

生草制矮砧密植园苹果园草势生长状态可有效控制果园水分,协调果园微域环境。为此,利用数学模型分析了平行四杆机构的运动参数,确定了割茬高度调节手柄转动角度与割茬高度间对应的数学关系。分析表明,高度调节手柄转动角度α为-16.13°,-9.59°,-3.18°,3.18°,9.59°和16.13°等6个角度时,对应割茬高度为50,60,70,80,90,100mm,实现了割茬高度精确控制;同时,应用AIP软件创建割茬高度调整机构数字样机,满足割茬高度的有级调整要求。     

2BH-6型绿肥旋耕混合播种机的设计与试验

针对目前新疆果园广泛存在的土壤贫瘠、养分积累较少及机械化程度低的实际问题,提出了果园行间混合播种绿肥的土壤改良复合作业工艺,并设计了2BH-6型绿肥旋耕混合播种机,该机能够一次性完成播前碎草、旋耕整地、混合播种和镇压覆土等多项作业。田间试验结果表明:样机作业松土深度平均110mm,播种深度平均31mm,播种深度合格率95%,滑移率2.5%,断条率2%,播后地表平整、镇压连续,作业参数指标达到了设计要求,符合播种机农业行业标准。研究结果可为北方旱地果园行间机械化播种提供参考依据,对于提升土壤肥力和促进果品提质增效具有重要的现实意义。     

F.US-UFO型果园避障割草机试验研究

果树行间距一般比株间距大,可以利用割草机械直接进行除草作业,但是果树株间的杂草就不能很好的用割草机进行机械化作业清除。文章在江苏泰兴烨佳梨园、沛县聚英阁苹果园和睢宁官山楸树园对F.US-UFO型果园避障割草机开展田间试验,通过对收草质量、割幅、割茬高度、漏割率、避障损伤率、避障割草高度与行间高度最大差、最短避障距离的测定,测试机具作业性能;通过对使用可靠性系数、平均故障间隔时间、班次小时生产率、劳动生产率和单位面积耗油量的测定,测试其田间生产性能。试验结果表明:F.US-UFO型果园避障割草机既能完成行间割草作业也能完成株间割草作业。果园行间坡度越小,园间路面越平坦,果树株行距越大,割草机作业质量越高。割草机工作效率为0.49 hm~2/h,单位面积耗油量为11.41 kg/hm~2。     

我国果园割草机发展现状与展望

我国是世界水果生产大国,随着近年来果园生草覆盖技术的推广,果园割草机快速发展迫在眉睫.分析和阐述了我国果园割草机切割装置、行走系统、仿形装置等关键部件,以及导航、避障和自动识别等关键技术的相关发展,同时介绍和分析了国内外割草机的发展现状,结合牵引式、自走式等割草机类别,归纳了部分国内外具有代表性的割草机机型、特点及存在...     

QY42R型遥控割草机性能测试

为解决包括老式果园在内的农业农村领域狭小区域的杂草收割问题，参照标准GB/T 10938—2008《旋转割草机》、GB/T 14176—2012《林业机械　以汽油机为动力的便携式割灌机和割草机》，对QY42R型遥控割草机进行性能测试。结果表明，QY42R型遥控割草机性能较好，其中割幅利用系数为99.8%，割净率达到99.1%，基本无漏割情况发生；其纯作业效率0.152 hm2/h，为人工割草作业的4.2倍以上；作业成本较人工割草作业节省48%以上。      

基于虚拟雷达和两级神经网络的割草机路径跟踪算法

为提高果园内小型双电机驱动履带式割草机恶劣路面下路径跟踪精度，提出了一种基于虚拟雷达路径感知和两级深度神经网络的路径跟踪控制算法。首先搭建了两级串联的人工深度神经网络，一级深度神经网络通过虚拟雷达路径感知算法，计算得到履带式割草机与目标路径的相对位置关系。二级深度神经网络根据履带式割草机跟踪偏差、航向角、横向偏差影响因子、折算履带滑转率以及履带式割草机与目标路径的相对位置关系，计算得到两侧驱动电机的控制转速，实现路径跟踪控制。在灌溉翻浆的果园路面，开展了履带式割草机U形路径跟踪实车试验，当车速分别为0.4、0.8 m/s时，该算法路径跟踪的最大横向偏差分别为0.064、0.072 m,平均横向偏差分别为0.026、0.033 m。与传统的纯追踪控制算法相比，最大横向偏差分别减小31.18%、20.88%,平均横向偏差减小35.00%、29.79%。基于虚拟雷达和两级深度神经网络的路径跟踪控制算法可有效提升履带式割草机在恶劣路面下的路径跟踪精度。     

基于卷积算法的自动割草机目标检测应用研究

为进一步提高我国自动割草机的目标检测准确度与整机作业效率,采用卷积算法理论针对其检测系统展开设计应用研究.在整机结构组成及作业原理基础上,根据卷积算法执行规则流程,建立目标函数与检测核心模型,并针对检测系统进行软件设计与硬件平台搭建,并进行自动割草机目标检测作业试验.结果表明:经卷积算法应用,自动收割机检测系统可实现目...     

割草机器人工作原理及试验研究—基于GPS/DR组合导航系统

随着国民经济不断发展,我国人民生活水平不断提升,多种人工作业逐渐被机器所取代。GPS/DR组合导航系统能够有效提升割草机器人定位精度,克服传统割草机器人固有弊端,提高工作效率。为此,对GPS/DR组合导航系统原理展开了分析,进行了GPS/DR组合导航系统割草机器人研究,并进行了相关试验研究,验证了GPS/DR组合导航系统割草机器人相对于传统割草机器人的优势。     

马铃薯曲面式播种开沟器仿生设计与试验

针对马铃薯播种开沟器高速作业条件下作业阻力大、回土深度浅、干湿土易混合等问题,基于黄鳍金枪鱼下颚流线型曲线,采用水平直元线法将原有曲线重构为三维曲面,设计一种仿黄鳍金枪鱼下颚曲线的曲面式开沟器。根据马铃薯种植深度的农艺要求,当最大作业深度为150mm时,采用滑切原理确定了最大刃口角为132°,元线角为27°。为探究起土角对开沟器作业性能的影响,以作业阻力为评价指标,进行单因素试验,确定了分土板的起土角为45°。通过分析种薯下落到地表时的相对位移确定上挡土板的长度。干湿土分层仿真试验表明,开沟器作业不扰乱土层顺序。田间多工况对比试验表明,在开沟深度为100、125、150mm,作业速度为3.6、5.4、7.2km/h条件下,曲面式开沟器比芯铧式开沟器、靴式开沟器平均作业阻力减小18.3%、33.4%,平均回土深度增加70.4%、91.7%。田间性能对比试验表明,在开沟深度为150mm,作业速度为7.2km/h条件下,曲面式开沟器比芯铧式开沟器、靴式开沟器种沟中土壤含水率增加3.5%、4.7%,曲面式开沟器能减少干湿土混合,曲面式开沟器比芯铧式开沟器、靴式开沟器种薯横向偏移系数减小9.5%、10.1%,满足马铃薯种植开沟的农艺要求。     

基于视觉导航的割草机器人运动控制

以割草机器人为研究对象,重点进行了草地识别和非接触避障两方面的研究,提出了基于视觉导航的割草机器人运动控制策略。并对割草机器人进行了场地试验,试验测试表明各控制方案相对有效,能够有效解决实际问题,对于智能割草机器人控制应用领域具有重要价值。