棉花打顶机研发历程及其研发重点探析

通过分析国内外棉花打顶机发展的历程与现状,对地面仿形、整体仿形和单株仿形3种现有主要棉花机械打顶机存在的总体仿形精度不高和单株仿形技术难度大等问题,分别进行了剖析,并提出了棉花打顶机械单株高度仿形的研究重点和发展方向。     

3MDZK-12型组控式单行仿形棉花打顶机的研制

针对棉花打顶人工作业效率低、强度大、可控性差等生产实际,研制了可实现各行独立仿形打顶作业的3MDZK-12型棉花打顶机;同时,重点介绍了齿带组合的传动系统、滚筒式切割器、切割器升降控制机构及套筒式平衡仿行机架的结构原理及特点。田间性能测试表明：该机结构简单合理、经济实用,能够满足棉花打顶的技术要求,且性能稳定、效率高。     

棉花打顶机切割器高度自动控制系统的设计

针对3MDZK-12型棉花打顶机利用机械仿形机构或人工方法来调节切割器的工作高度,其自动化水平较低,且实时性和精确性较差的问题,设计了一种基于AT89C52单片机的棉花打顶机切割器高度自动控制系统.同时,分析了液压升降机构以及切割器与棉株高度间的相互关系;根据控制系统的要求,设计了棉株高度和切割器高度自动检测装置.在3MDZK-12型棉花打顶机上使用该控制系统,可使切割器按照棉株高度的变化进行自动调节,降低劳动强度.     

3MDZK-12型组控式单行仿形棉花打顶机

就3MDZK-12型棉花打顶机田间作业性能以及机械打顶调控后对棉花生长发育的影响进行了试验研究。研究表明:该机工作高效可靠,较好地解决了棉花机械打顶行内和行间棉花顶部的独立仿形这一技术难点,主要性能满足棉花机械打顶的农艺要求。     

3MDZJ-1型电力驱动式棉花智能精准打顶机的研制

针对现有棉花打顶机械对棉花实际生长高度测量效果差及打顶过程中漏打顶、过打顶等问题,提出了检测装置与打顶装置分开、升降动力与切割动力分开的方案,研制了一种基于FPGA的电力驱动式棉花智能精准打顶机。检测装置对棉花高度精准检测,打顶装置根据机具前进速度进行实时调整,实现了精准定量打顶;触屏控制系统能够实时显示作业速度、作业面积及监控棉花打顶过程,大大提高了棉花打顶机械的智能化水平。田间试验结果表明:整机结构稳定,机具作业速度在2.97km·h-1以内时,打顶率达90%以上,机具结构设计合理,为棉花打顶机械化提供了技术支持。     

3MDZK-12型组控式单行仿形棉花打顶机

就3MDZK-12型棉花打顶机田间作业性能以及机械打顶调控后对棉花生长发育的影响进行了试验研究.研究表明:该机工作高效可靠,较好地解决了棉花机械打顶行内和行间棉花顶部的独立仿形这一技术难点,主要性能满足棉花机械打顶的农艺要求.     

基于PLC伺服控制的棉花打顶机设计与试验研究

为推动我国棉花打顶作业机械化发展进程,设计了基于PLC伺服控制的3MD-3型棉花打顶机,包括3套单体仿形的打顶机构及1套伺服控制系统。该棉花打顶机控制系统通过触控屏设定棉花打顶高度及打顶速度等参数,结合传感器获取的棉株顶端位置,通过PLC控制打顶刀动作实现自动打顶。通过试验,对比检验了双刀打顶方式的可靠性,验证了行驶速度与提升控制频率间的正相关性。结果表明:该棉花打顶作业效率0.36hm~2/h时,打顶的准确率可达到8 5%。     

农业农村部南京农业机械化研究所 推介成果:棉花智能化打顶技术及装备

正成果简介棉花打顶是目前棉花全程机械化唯一未解决的生产环节,人工打顶存在着作业效率低、成本高、劳动力不足等问题。针对棉花生产打顶需求,基于图像识别等技术,应用神经网络等算法对棉花顶尖智能识别,采用自主研发的智能打顶控制系统,实现仿形精准打顶。创制了 3MD-3型智能棉花打顶机,应用高精度检测传感器,打顶高度可控制在20～70mm范围内,能搭载于高地隙喷药机、拖拉机等,填补我国棉花全程机械化打顶作业技术空白,促进棉花产业提质增效。     

棉株茎秆物理机械特性的测定分析

棉花茎秆的物理特性对于棉花打顶机仿形切割装置的设计研究至关重要。为此,通过对处于打顶期的棉花茎秆的物理特征(棉花植株自然高度、棉花棉尖前后间距)参数进行了测定研究,测定棉花生长特征和分布规律。同时,对棉花顶部茎秆的机械力学特性进行了试验研究,获得了棉尖茎秆触发力-时间关系的规律,为棉花打顶作业过程中棉花顶端的动态仿形研究提供了相应的设计参数和重要的理论依据。     

仿形棉花打顶机的设计研究

打顶是棉花生产过程中的一项重要农艺要求。针对人工打顶作业劳动强度大、效率低的情况,设计一种小型棉花打顶机。通过仿形控制装置及时反馈棉株高度,控制打顶高度,使打顶前后棉株高度轨迹趋于一致;设计防重复切割罩,解决了高棉株被重复切割的问题。该打顶机结构简单、质量轻、成本低,可满足棉花打顶农艺要求。     

棉花打顶机宽幅仿形机架的越障仿真试验

利用仿真软件ADAMS建立了3 MDZK-12棉花打顶机的虚拟样机模型,并对打顶机机架进行了越障分析。通过分析得出：打顶机在低速作业条件下能减少机架的纵向跳动量;仿形地轮采用弹性支撑比采用刚性支撑更有利于打顶机的平稳作业,同时有利于提高打顶的作业精度;对所建立的虚拟模型进行了试验验证,物理试验的结果与仿真试验的结果吻合较好,说明虚拟模型的真实性较高,能够满足仿真研究的要求,为打顶机机架和工作参数的优化提供了参考。     

3WDZ-型自走式棉花打顶机设计

阐述了3WDZ-型自走式棉花打顶机的主要技术参数和主要部件的设计及结构特点。论述了打顶机械系统的特点,研究开发了棉花打顶装置高度自动升降闭环控制系统。采用激光、超声波传感器对带茎秆的棉花进行了打顶高度测量试验,试验结果表明激光传感器比超声波传感器测量的棉株高度误差小,打顶控制系统和打顶机械系统能够满足棉花打顶的农艺要求。     

棉花仿形纵横切割打顶机

正棉花打顶是棉花生产中必不可少的重要环节。打顶的目的是抑制棉花枝叶旺长,提高棉花品质和产量。长期以来棉花打顶一直由人工完成,劳动强度大、生产效率低,成为棉花生产机械化的瓶颈。东营市农机推广站联合山东农业大学发明的"棉花仿形纵横切割打顶机"采用线刀式切割技术,对棉花主枝及侧枝进行全方位打顶,不仅实现了棉花打顶作业机械化,而且从根本上解决了棉花侧枝无法机械打顶的世界难题,避免了由于棉花行间侧枝相互交错造成的严重机收损失。该机可根据农艺需要在打顶作业的同时开辟棉花行间通风透光间     

3MD-12型棉花打顶机的试验研究

就3MD-12型棉花打顶机田间作业性能以及机械打顶对棉花生长发育和产量的影响进行了试验与研究。研究表明：3MD-12型棉花打顶机基本能够满足棉花机械打顶的农艺要求，在大幅度提高棉花打顶效率的同时，不仅不影响棉花的产量，而且可使棉花吐絮高峰提前，有利于机采棉的应用与推广。     

基于单片机的棉花打顶机打顶高度的控制研究

打顶是棉花生产过程中一个重要的环节,可以去除顶端优势,提高棉铃的数量和质量。人工打顶的劳动强度大,导致人力成本上升,成为棉花生产全程机械化的瓶颈。研制作业精准度高、适用性广的棉花自动打顶机械可以解决上述问题,具有广阔的应用前景。为此,研制了一种基于单片机的棉花打顶高度控制系统,采用超声波和传感器进行株高测量,包括控制模块、株高测量装置、速度感应装置、升降装置和打顶装置。室内的适应性检验结果表明,该系统对70~95cm高度范围内的棉花植株具有较好的适应性。该控制系统装载在3MDZ-1型棉花打顶机上,田间试验结果表明:在3.0km/h速度下的打顶效率最高,打顶率达到88%,每小时能够完成约0.7 km2面积的棉花打顶作业。该系统结构设计合理,实用性和适应性较好,可以作为棉花生产全程机械化的技术支撑。     

薯垄仿形马铃薯杀秧机的研制

通过对我国北方垄作马铃薯薯垄垄形以及薯秧生长特点的调查,设计了薯垄仿形马铃薯杀秧机。该机主要由机架总成、悬挂装置、传动系统、薯垄仿形刀轴总成和仿形地轮总成等部分组成。针对国内北方垄作马铃薯垄形特点,机具的薯垄仿形刀轴采用直垂、双L和旋耕形3种切断粉碎刀,并配合仿形地轮总成,能够适应国内北方垄作马铃薯的种植特点,将薯秧切断粉碎,并将碎秧抛撒在地面和垄沟内（主要在垄沟内）还田。该机作业过程中性能稳定、可靠性高,性能测试试验结果符合设计要求,可大大节省劳动力,提高生产效率。     

新疆棉花打顶机存在问题及建议

棉花打顶作业是整个棉花生产中的中心环节,可消除顶端生长优势,促进棉花增产增收,并能极大地提高棉花生产全程机械化水平。文中分析了目前新疆棉花打项机存在的问题,针对棉花打顶机存在的问题提出了设计双仿形带有消毒和棉芽回收装置的自走式棉花打顶机。     

棉花打顶机打顶高度自动控制系统的设计

介绍了一种基于STC89C52单片机的棉花打顶机高度自动控制系统.同时,分析了3MD-12型滚筒式棉花打顶机的工作原理,针对控制系统的要求,设计了打顶高度自动检测装置.在棉花打顶机上应用该控制系统,可以使打顶机按照作物高度的变化自动调节打顶高度.     

移栽机自动升降底盘设计与试验研究

针对旱地移栽机插深一致的需要,设计了一种基于双四杆机构的移栽机自动升降仿形底盘,包括底盘机架、导向轮、驱动轮、仿形机构、升降机构和液压控制回路等。对双四杆底盘升降机构进行理论分析,建立了底盘升降高度与液压缸伸缩量之间的数学模型。用Solid Works建立了该移栽机升降底盘的虚拟样机模型,并将虚拟样机模型导入ADAMS中,基于ADAMS/Hydraulics建立了移栽机自动升降底盘的机液联合仿真模型,进行机液联合仿真分析,得到了底盘高度、液压缸受力等相关参数变化。仿真结果验证了理论分析了的正确性,表明所设计的底盘升降机构和液压回路能够满足工作需求。以自制的2ZXW-2型穴盘苗自动移栽机为试验对象,以底盘和垄面间距稳定性及钵苗栽植深度均匀性作为评价指标,对样机仿形作业性能进行试验研究。试验结果表明:作业中底盘和垄面的间距能够基本保持稳定,钵苗栽植深度合格率为98%,栽植深度变异系数0.036,自动升降仿形底盘满足设计要求,很好地保证了钵苗栽植深度的均匀性。     

烟草夹持式智能打顶机设计与试验

针对烟草现有打顶抑牙机难以实现烟花收集的问题,设计了一种夹持式智能打顶机,主要由高地隙作业底盘、夹持式智能打顶装置与收集装置组成。夹持式智能打顶与收集装置主要由烟草高度图像识别控制系统、升降机构、夹持输送机构、切割机构、刀片消毒系统、抑牙剂喷施系统和收集系统组成,可实现烟草高度识别、打顶高度调整、烟花收拢、夹持切割、刀片消毒、抑牙剂喷施与烟花收集等联合作业,具有结构紧凑、功能齐全和智能化程度高的优点。在打顶升降机构中采用配重来平衡打顶机构的质量,降低了起升电动机的驱动力矩,能够节约64%的能源。试验结果显示,该机打顶准确率为95%,收集率达到98%,能够满足使用要求。