高地隙履带自走式中间条铺油菜割晒机设计与试验

针对常规油菜割晒机结构复杂,对长江中下游地区油菜种植需开畦作沟、小田块间沟梗交错等适应性不足,作业参数对铺放质量的影响关系不明确,导致机具通过性和铺放质量有待提高等问题,设计了一种高地隙履带自走式中间条铺油菜割晒机,开展了高地隙履带式动力底盘、横向输送装置、切割系统、液压驱动系统等的设计与选型,结合油菜栽培农艺开展了中间植株与两侧植株的铺放过程分析,明确了直接与间接影响铺放质量的植株参数、割晒机技术参数与栽培农艺要求。为验证整机性能,开展了机具通过性能试验与田间试验。性能试验结果表明：割晒机在硬质路面与松软土壤条件下直行平均偏移程度分别为0.73%和1.28%,单边制动条件下平均转弯半径分别为1.91m和2.03m,上下斜坡、翻越田埂、跨越畦沟过程较为平稳。田间试验结果表明：当机组前进速度为0.7m/s、拨禾轮转速为30r/min、横向输送装置转速为240r/min、割刀曲柄转速为320r/min时,收获绿熟期油菜的平均铺放宽度与平均铺放高度分别为968.7mm和389.4mm,平均铺放角为13.3°,上下层铺放角度差为3.5°;收获黄熟期油菜的平均铺放宽度与平均铺放高度分别为956.8mm和468.3mm,平均铺放角为13.6°,上下层铺放角度差为4.4°;收获不同成熟期油菜的铺放质量基本满足实际生产需求,履带式动力底盘左右两侧对厢面碾压程度基本一致,整机左右质量分配相对合理。     

高地隙履带作业车的设计研究

针对烟草田间管理作业需求,设计了一种全液压驱动的龙门架式履带作业车,液压系统采用伺服阀控制液压马达,提高了履带车整体的可控性。采用Solid Works Simulation软件对满负载爬坡、转向和施肥作业3种典型工况下车架强度进行了校核,并选取空载、负载1、负载2的3种典型工况进行了试验分析。结果表明:在3种工况下履带车的平均偏驶率为4.12%、4.28%、4.62%。在搭配作业部件的情况下,履带车直线行驶满足国家标准要求,该液压控制方案可行。     

高地隙液压履带车自动行走控制系统设计与试验

针对高秆作物生长中后期无人化田间机械作业需求,在遥控式小型全液压驱动高地隙履带车的基础上,设计了履带车自动行走控制系统。该系统以STM32控制器为控制核心,通过搭载测距、触杆、角速度等传感器得到有效信号,精确控制液压电磁阀开闭时间,使履带车旋转对应的角度,进而使履带车在田间可根据作物生长情况对行行走。为得到履带车在不同偏移状态下的转角,建立了该履带车转向运动模型以及标准田间偏移模型,推导出了履带车在不同对应状态下理论转角的表达式。考虑到履带车转向时存在滑移、滑转的现象,对履带车在不同行驶速度下的转向角速度进行了标定,试验得出实际转向角速度在理论转向角速度的63%～67%之间。为验证液压车自动行走系统的行走效果,在硬质水泥路面进行了两种作业模式的履带车通过性试验,使用集思宝G970高精度GNSS设备精确测定了履带车转向轨迹,数据结果显示,两种行走模式下逆时针行走时,接收机相位中心转向轨迹半径分别为5.573、5.572m,顺时针分别为4.704、4.645m,两种模式下接收机相位中心偏移量在0.163～0.285m之间,车架几何中心转向轨迹半径与实际半径相对误差在0.92%～2.14%之间,履带车对行行走通过效果良好,可为田间自走式履带车辆自动行走控制系统的设计研究提供参考。     

轮式高地隙喷雾机行走液压驱动系统的设计研究

针对农业现代化植保作业及液压传动的技术特点,设计了高地隙喷雾机行走液压驱动系统,对行走液压驱动系统中元器件的选择进行了研究,并运用软件AMEsim进行建模仿真分析,为样机的制造奠定了基础。     

高地隙电动拖拉机机驱动系统研究

我国是一个农业大国,农业在我国的国民经济中占了较大的比重,但是,我国在农业方面的技术与发达国家相比是落后的。要实现农业现代化,必须在农业机械化方面作出努力。农业机械已经成为我国现代农业发展的助推力,不仅可以极大节省农业成本,还能解放劳动生产力。本文所研究的高地隙电动拖拉机机便是农业机械的一种,基于高地隙电动拖拉机实际作业工况对电驱动系统的要求,设计一种基于直流电动机的驱动、采用行星轮系减速的高地隙电动拖拉机。     

高地隙果园动力底盘液压系统的设计

结合我国果树苗圃与新型矮砧密植果园栽培模式、管理作业要求以及液压传动技术的特点,设计了高地隙果园动力底盘液压驱动系统以及液压升降系统,并且通过对行走驱动系统参数的计算以及动力底盘的性能试验,验证该动力底盘的动力性能。     

小型履带式多功能全液压农田作业车的研制

为了适应当今农田作业对多功能机械的需求,本文提出了一种小型履带式多功能全液压农田作业车,并对其工作原理和结构进行了介绍。实验证明,由于采用全液压驱动,该机结构紧凑,易于布置各种附具,实现了多种功能作业,同时该机可方便的应用在大田、果园和泥泞作业环境。     

高地隙喷雾机驱动轮独立式驱动系统转向控制模型研究

车辆转弯时的内外轮速平衡问题是车辆驱动轮独立式驱动技术研究的关键问题。根据车辆转弯时轮速不等的现象,以阿克曼转向原理为基础,对车辆转向模型进行简化,运用运动学分析原理研究了内外轮速与转弯时车速及转向角之间的关系;结合车辆动力学原理建立车辆转弯临界模型,分析了车辆安全转弯临界状态,最后设计了实际应用方案。选择在工作原理和安全控制方面较普通的电控差速器更为简单易行,提高了车辆转向性能、简化了车辆结构、降低了成本。此技术运用到农田高地隙喷雾机上可简化其结构、减轻质量,且在农田行走更灵活方便。     

高地隙果园动力底盘的设计

近年来,我国各地果树种植业发展迅猛。面对果农年龄结构老化和劳动力不足的现实情况,针对果树苗圃以及新型矮砧密植果园栽培模式和管理作业要求,研制了一种高地隙果园动力底盘,解决了传统拖拉机作业过程中伤苗以及挂接配套农具之后机身长度过长、通过性降低和转向不灵活等问题。通过以悬挂旋耕机为例进行计算分析,验证本动力底盘悬挂配套果园管理作业及果树苗圃作业机具之后的动力性能。     

高地隙植保机辅助驾驶系统设计与试验

针对高地隙植保机作业时驾驶员视野较差导致压苗伤苗的问题,提出了一种辅助驾驶方法。以某高地隙植保机为研究对象,设计了一套人机辅助驾驶系统。首先详细阐述了辅助驾驶系统的液压系统设计方案,在此基础上进行了转向系统结构改进;其次基于预瞄算法和二自由度车辆转向模型,进行转向系统前轮转角控制研究;最后基于Lab VIEW软件创建了辅助驾驶控制系统。在0. 5 m/s的速度条件下,分别在水泥路面和玉米田间环境下进行了试验,试验结果表明,水泥路面条件下,辅助驾驶系统直线路径跟踪偏差均值为5. 2 cm、标准差为3. 4 cm;玉米田间行驶条件下,辅助驾驶系统的跟踪偏差均值为6. 8 cm、标准差为4. 8 cm;设计的辅助驾驶系统在宽行种植作物中具有良好的实用性。     

多功能全液压果园作业平台的设计与试验

为解决果园作业的机械化程度低和人工劳动强度大的问题,设计了一种多功能全液压果园作业平台。该平台采用全液压四轮驱动,双轮和四轮2种转向模式增强了行走能力、减小了转弯半径,适宜于复杂地形;采用了剪叉式升降机构和可展开式工作台,满足了不同高度和不同株距果树的果实采摘、果枝修剪的需求。同时,设计了调平机构实现平台坡地作业时工作台始终处于水平状态,且前、后两端安装果箱升降装置,便于装卸与运输。对样机进行性能试验,结果表明:其最大负载下行走速度为1.94m/s,最小转弯半径为3m,最大举升高度为2.4 3 m,最大作业宽幅为3 m,调平最大误差1.5°,采摘效率为0.4 2 hm2/h,满足果园作业使用要求。     

高地隙自走式喷雾机多模式液压转向系统设计与试验

为提高高地隙喷雾机的机动性能和作业效率、减少压苗损伤,设计了基于PID控制算法的多模式液压转向系统。采用AMESim软件建立了机械-液压系统耦合模型,采用序列二次组合优化算法确定PID参数的最佳组合,并对不同负载力和负载质量下的系统控制精度进行仿真。仿真结果表明:当比例系数为19.087、积分时间常数为2.008、微分时间常数为0.032时,系统误差最小;前后液压缸负载力差值或负载质量变大,位移误差随之增大,最大误差为-2.18 mm,PID控制算法和压力补偿系统确保了变载荷下系统的控制精度。研制了多模式液压转向系统,进行了坡地和田间转向试验,田间试验时,前后轮转向液压缸之间平均位移误差为4.07 mm,最大误差为-17.59 mm;在坡度15°的路面上,前、后轮转向液压缸之间的平均位移误差为4.89 mm,最大误差为21.34 mm;在前轮转向和四轮转向模式下,不同外前轮转向角田间转向半径的实测值略均大于理论值,误差率均小于4.0%。试验结果验证了所设计的转向系统具有较高的控制精度和稳定性。     

履带式移动应急排灌车的设计研究

分析了一种新型履带式应急排灌设备设计与开发的关键技术。该车将混流泵与履带式行走机构高度集成,其最显著的特点是排灌泵与履带式行走机构共用一台柴油机作为动力源。主要论述了履带式应急排灌车的动力共用方法、动力机械的选择、应急排灌作业特殊功能要求、行走机构、操纵系统等关键技术,并开发了一辆履带式应急排灌车。履带式应急排灌车具有流量大、机动性能好、复杂道路通过性好等特点,适用于抗洪排涝、抢险救灾等紧急排水工程。     

高地隙自走式喷雾机多轮转向系统设计与试验

大型高地隙自走式喷雾机在田间作业过程中,由于整车地隙高、质量以及体积较大,导致换行及转场作业困难,影响作业效率。为提高喷雾机的机动性能和作业效率,设计了一套全液压多轮转向系统,并提出了基于PID控制方法的四轮转向系统控制方法。在建立全液压转向系统数学模型的基础上,应用Matlab/Simulink进行了转向系统仿真分析。仿真结果表明:四轮转向过程中后轮转角对前轮转角的跟随存在0. 04 s的滞后,最大转角跟随误差为2. 82°,误差在阿克曼转向理论允许范围之内,满足转向要求。基于研发的3WPG-3000型大型高地隙自走式喷雾机,搭建了多轮转向系统实车试验平台,进行了后轮对前轮转向角的跟随控制试验,试验结果表明:在田间随机转向试验过程中,最大转角跟随误差为2. 60°,满足四轮转向要求,验证了所设计的多轮转向系统的响应性、准确性和稳定性。     

山地果园履带运输机底盘行走机构的设计与仿真

我国果品产业发展前景广阔,但目前存在的农村劳动力减少、人口老龄化和南方果园多处于山地等问题制约了其发展,因此机械化已成为山地果园经济发展的迫切需求。为了提高运输机械在南方山地果园的通过性和稳定性,设计了一种灵活、轻便的山地果园履带式运输机底盘行走机构,使其具备爬越10cm垂直障碍、跨越2 0 cm壕沟障碍和爬坡3 0°的能力。对行走机构进行结构设计,通过建模软件Pro/E进行三维建模,并创建虚拟样机模型和典型的高台壕沟地形。通过动力学软件ADAMS/VIEW对机构进行动力学仿真分析,结果显示:在越障过程中,质心横坐标位移绝对误差在±5%,质心纵坐标位移绝对误差在±3%。     

变量施肥液压驱动系统设计及试验研究

针对变量施肥液压驱动系统转速控制精度不高、存在小范围转速波动及无法实现系统的无差控制等问题,设计开发了变量施肥驱动系统,并采用阀控马达的驱动方式。本文以国内外变量施肥驱动装置研究现状及发展趋势为指导,全球定位技术、地理信息技术和软件工程作为基础,设计了变量施肥驱动系统,利用液压马达排量大、转速低的特点,通过控制进油回路中的比例型流量控制插装阀的开度来实现液压马达的无级调速,进而达成变量施肥中对排肥轴速度控制的要求来实现变量施肥。室内试验结果表明:作业质量符合农艺要求;变量施肥驱动系统设计合理,为变量施肥的试验提供了技术支持。     

履带式果园作业车平地直行和转向仿真研究及试验

采用多体动力学仿真软件Recur Dyn的履带车辆子系统Track(LM)建立履带式果园作业车多体动力学模型,并进行仿真分析,着重对履带式果园作业车在平地直行和平地转向两种工况进行动态性能仿真,并判断整机稳定性能。通过对履带车的接地压力、沉陷深度、行走阻力、转向角速度和转向角加速度的仿真分析及作业车辆平地直行和180°进行转向试验,结果表明:整机模型有效,验证了仿真模型的正确性,为履带式果园作业车进一步的改进设计提供了理论参考依据。     

高地隙液压四轮驱动喷雾机转向防滑控制系统

建立了高地隙四轮驱动喷雾机转向过程中的线性2自由度模型,以前轮转向为例计算出了实际转向角,设计了一种以实际转速比与理论转速比差值为控制对象的转向防滑控制系统。构建了转向电液防滑系统试验装置,分别在转角为5°、10°、15°、20°、25°、30°以及转角在0°～30°连续变化时对控制系统进行了试验验证。结果表明,高地隙四轮驱动喷雾机的转向防滑控制效果良好,控制平均误差最大为2.01%,均值为1.25%。     

履带车辆三种转向方式特性的对比分析

对中心差速、内侧降速和外侧升速3种履带车辆转向方式进行运动学和动力学分析;对3种方式下的转向半径的变化规律进行了研究;对比了3种转向方式的内外侧履带功率需求;在Matlab/Simulink中进行了仿真。运动学和动力学分析表明:在相同转向速度下,3种方式转向半径的变化率相同,但转向半径的数值不同,相比之下内侧降速式的转向半径最小。功率需求分析和仿真结果表明:内侧降速式转向的外侧履带功率需求最小,中心差速式较大,外侧升速式最大;内侧降速式转向可以实现较小的转向半径,而功率需求最低,是3种方式中最为合适的选择。