氩弧熔覆原位合成Ni基耐磨层在犁铧上的应用

利用氩弧熔覆技术,在廉价的碳钢表面原位合成了TiC/Ni基复合材料涂层。结果表明,熔覆层成形良好,与基体呈冶金结合,无裂纹、气孔等缺陷;熔覆层的组织为γ-Ni奥氏体枝晶、CrB、TiB₂、M₂₃C₆及原位合成的弥散分布于熔覆层中的球状TiC陶瓷颗粒。熔覆层显微硬度高达HV_0.21000,且呈梯度分布。磨损试验表明,熔覆层具有较好的耐磨性。模拟田间试验表明,熔覆层可用于农机耐磨件的制造与再制造并具有较好的经济效益。     

氮弧熔覆TiCN/Fe金属陶瓷涂层对农业刀具耐磨性的影响

针对农业刀具易磨损、失效频繁的现状,采用TXⅡ500型TIG焊机,以工业纯氮作为反应气体和保护气体,利用反应氮弧熔覆技术在表面预涂工业钛粉和石墨粉的Q235试件上成功制备了TiCN/Fe金属陶瓷复合涂层。利用扫描电镜、XRD射线衍射仪、显微硬度计着重分析了熔覆速度对涂层形貌、涂层物相、涂层显微硬度的影响,并与农业刀具进行了耐磨对比试验。结果表明:熔覆速度较小时涂层表面成形良好,但涂层中TiCN含量低、涂层硬度小;随着熔覆速度的增加,涂层表面成形变差,但涂层硬度增大。涂层近表层显微硬度最高可达HV0.51089,约是Q235硬度的3倍多,与农业刀具常用材料65Mn相比,磨损量仅为65Mn的1/2,涂层有较好的耐磨性。     

激光淬火及熔覆技术提高柑橘枝粉碎机65Mn钢锤片耐磨性

为了提高柑橘枝粉碎机锤片的摩擦性能,该文主要通过多面激光淬火及激光熔覆技术强化65Mn钢锤片表面。采用金相显微镜、显微硬度计、摩擦磨损试验机等探究激光处理后65Mn钢组织对其显微硬度及摩擦性能的影响。试验结果表明:经激光淬火处理后65Mn钢主要由完全淬火区、不完全淬火区、热影响区及基体组成,经激光熔覆处理后65Mn钢主要由熔覆区、完全淬火区、不完全淬火区、热影响区及基体组成;65Mn钢经激光淬火处理后,其显微硬度最高可达619.8 HV0.1;65Mn钢经激光熔覆处理后,其显微硬度最高可达1 038.4 HV0.1;65Mn钢经水淬-中温回火处理后,其平均显微硬度为585.6 HV0.1;激光淬火处理后65Mn钢表面出现磨粒磨损机制,平均摩擦系数为0.40;65Mn钢经激光熔覆Ni60+35%WC后熔覆层表面出现磨粒磨损机制,平均摩擦系数为0.36;水淬-中温回火热处理后65Mn钢表面出现粘着磨损机制,平均摩擦系数为0.41;由此可见,65Mn钢锤片经激光熔覆处理后摩擦性能较好。该研究可为锤片耐磨性提升提供参考。     

原位合成Ti(C,N)-WC/Ni60A基复合涂层显微结构及性能

针对农机作业中触土刀具易磨损、失效频繁、寿命低、消耗成本高等现状,研究开发了金属表面熔覆陶瓷涂层工艺。采用反应等离子熔覆技术,在Q235B钢表面制备了Ti(C,N)-WC增强Ni60A基复合陶瓷涂层。利用扫描电镜、能谱仪、X射线衍射仪、显微硬度计、金相显微镜等对复合熔覆层的微观结构及强质硬化相的成分、组织、性能进行了分析。研究结果表明:预涂敷层中的钛(Ti)粉、石墨粉、氮化钛(TiN)粉在等离子熔覆过程中原位合成了颗粒状新生相Ti(C,N),且均匀弥散分布在熔覆层中,形成了主要由硬质相、包覆相、粘结相组成的芯-环结构;涂层平均硬度达HV0.51750,最高可达HV0.52040;涂层的磨损机理主要为磨粒磨损,与基体相比,有较好的硬度和耐磨性能,以期为农机刀具材料强化提供参考。     

开沟器铲尖表面等离子熔覆Mo2FeB2涂层制备及其磨损性能

为了解决开沟器铲尖耕作过程中耐磨性差、易失效的问题,利用等离子熔覆技术在开沟器铲尖表面制备Mo₂FeB₂金属陶瓷涂层,并对其微观组织结构、物相组成、显微硬度以及耐磨性能进行研究。通过正交试验得到熔覆层制备的最优工艺参数组合为：熔覆电流80 A,熔覆距离10 mm,熔覆速度20 cm/min,并以此来制备耐磨熔覆层。结果表明,熔覆层与基体呈现良好冶金结合,其组织主要由方形、蝶状、十字镖形、树形以及不规则长条状的硬质相、网状共晶组织和铁基粘结相组成,其主要物相组成为Mo₂FeB₂、M₃B₂(M: Mo, Fe, Cr)、(Cr, Fe)₇C₃、MoB、CrB、Fe₂B以及Fe-Cr固溶体。熔覆层的平均显微硬度为9618 MPa,为开沟器铲尖基体的2.79倍。相同工况下的磨损试验表明熔覆层的平均磨损量（19.20 mg）和平均摩擦系数（0.294）与基体相比分别降低了52.9%和42.4%;不同载荷下的磨损试验表明,随着载荷的增加,熔覆层与基体的摩擦系数呈现逐渐减小的趋势,但熔覆层的整体摩擦系数均低于基体,且其磨损形貌较基体轻微。土槽试验结果表明,熔覆层开沟器铲尖的平均磨损量（4.60 g）比常规开沟器铲尖（15.54 g）降低了70.4%;田间试验结果表明,在实际土壤环境中,开沟器铲尖熔覆层的平均磨损量（34.34 g）仅为常规开沟器铲尖（79.06 g）的43.4%,通过对比磨损形貌发现,熔覆层的存在可以有效抵御土壤磨损,使开沟器铲尖在经过长时间的磨损后能最大程度的保持原貌,从而使其表现出优异的耐磨性能。该研究结果可为提高农机触土部件的耐磨性提供理论参考和可行技术方案。     

可控变杆长空间机构在农机部件工作轨迹上的设计与应用

根据实际需要给定的空间轨迹,设计某种空间连杆机构,使得该空间机构连杆上定点的运动轨迹逼近所给定的空间轨迹。该文采用了可控变杆长空间连杆机构来实现已知运动轨迹,该运动轨迹可应用到机械手拔秧插秧、果实采摘、枝苗嫁接等农业机械设计中,为实现空间复杂运动轨迹设计提供了理论研究基础,该方法可应用于机器人、机械手的轨迹规划。     

农机购置补贴对农户购机投入模型与影响分析

农业机械购置补贴是一项重要的现行农业政策,但现有文献对补贴效果的时空差异、农机类型差异和内生性问题讨论不足。为了更准确地评估政策效果,并分析政策效果的时空差异和农机类型差异,该研究基于国家油菜产业体系18省（区）农户固定观察点3 287个农户2008－2018年之间15 089个样本的大样本调查数据,采用非平衡面板固定效应模型、面板高维固定效应模型、Box-Cox模型和分位数回归模型,考察了农业机械购置补贴对农户农业机械购置金额投入在不同年度、地形区域和不同类型农机具之间的差异化影响,并分别采用面板工具变量固定效应模型、面板Tobit固定效应模型和Heckman样本选择模型进行了稳健性检验。结果显示：1）农机补贴金额对农户农机购置投入金额的边际效应为2.530 8,激励效应显著,有效带动了农户购机投入;2）补贴在平原县的边际效应为1.408 5,在丘陵山区县的边际效应为3.108 2,在平原地区和丘陵山区之间存在显著差异;3）补贴的激励效应在年度间存在明显波动,部分年份表现为挤出效应;4）补贴效果总体上随着农机具价值增加而增强,对大中型农机具的政策效果更高。因此,建议未来继续实施农机补贴政策,并继续坚持向非平原地区和大中型农机具适当倾斜,对农机生产企业研发丘陵山区机械化所需机型和大型先进农机具给予适当研发补贴,鼓励各地在农机补贴新产品补贴试点目录中及时纳入丘陵山区适用机型和大型先进农机具,加快新产品转化和推广应用步伐,同时,根据补贴实施情况和农机化发展情况不断调整完善补贴方式。     

农业机械全方位视觉定位系统的定位算法

农业机械全方位视觉定位系统根据标识方位角角度估算传感器相对于标识坐标系的绝对位置,包括系统校正、除噪、标识特征提取、方位角度估算和定位算法,其中定位算法是实现农业机械全方位视觉定位系统的关键部分。该文主要研究了4个标识和3个标识的定位算法,并通过室外30m×30m平地上的定点试验和传感器倾斜试验验证定位精度及传感器倾斜对定位精度的影响。试验结果表明,试验点坐标的估算值与实测值之间距离的均方根误差与平均绝对误差分别为14.75和14.06cm,最大绝对误差为25.72cm;倾斜角度越大,对定位精度的影响越大。研究表明本文定位算法是可行的,且算法简单、运行速度快;实用中当传感器倾斜角度大于5°或者凹凸不平明显的作业环境中,有必要考虑传感器倾斜造成的定位误差的补偿。     

农田作业机械测速方法试验

实时对地速度测量是精准农业智能装备必备的一项功能。该研究的目的是评价不同农田作业机械地速测量传感器的性能情况,选用多普勒雷达、霍尔元件、RTK-GPS、RTD-GPS和单点定位GPS 5种不同测速设备,在小麦地、翻耕地、未耕地和水泥地等4种典型地表环境下进行农田作业机械测速性能试验。试验结果表明：在作业机械匀速行驶过程中,差分GPS（RTK-GPS和RTD-GPS）输出的速度值变异系数较大,单点定位 GPS、雷达与霍尔元件传感器输出的速度值相对稳定,与平均速度接近。而在作业机械加速和减速过程中,各种传感器测速误差均增大,其中单点定位GPS速度误差和测速延迟显著增大。田间试验和分析表明,低成本单点定位GPS和霍尔元件在正常旱田作业条件下,可以作为精准农业智能装备有效的测速手段。     

基于不同农业经营主体的农业绿色生产机械购置行为

农业绿色生产是农业绿色发展的重要内容,而绿色生产机械的购置与运用是农业绿色生产的关键,基于不同农业经营主体的农业绿色生产机械购置行为研究,有助于提升相关政策的有效性和针对性。文章基于计划行为理论,提出了理论假设,构建了结构方程模型,通过社会调查获得数据,运用AMOS软件,对模型进行了检验,对假设进行了验证。计算结果显示,"行为态度"、"主观规范"、"知觉行为控制"3个潜变量和"购置意愿"潜变量之间的路径系数分别为-0.208、0.5、0.434,"购置意愿"和"购置行为"之间的路径系数为0.693,"身份"、"经营规模"个体特征变量和"购置意愿"之间的路径系数分别为0.146、0.053。研究认为,农业经营主体购置农业绿色生产机械的行为意愿受主观规范影响最大,也比较显著;感知行为控制的影响次之,行为态度和购置意愿关系失调。购置意愿和购置行为呈显著正向关系。农业经营主体的个性特征对购置意愿的影响存在差异,其中,身份和经营规模显著影响购置意愿,文化程度和年龄对购置意愿的影响不显著。因此,应培育农业绿色生产机械购置与使用主体,强化绿色生产宣传和典型示范,完善绿色生态导向的补贴政策,形成绿色生产机械有效需求和有效供给,推动绿色生产机械的购置与使用,助力农业绿色发展。     

Influence of TiCN/Fe metal ceramic coating by reaction nitrogen arc cladding on wear resistance of agricultural tools

针对农业刀具易磨损、失效频繁的现状,采用TXⅡ500型TIG焊机,以工业纯氮作为反应气体和保护气体,利用反应氮弧熔覆技术在表面预涂工业钛粉和石墨粉的Q235试件上成功制备了TiCN/Fe金属陶瓷复合涂层。利用扫描电镜、XRD射线衍射仪、显微硬度计着重分析了熔覆速度对涂层形貌、涂层物相、涂层显微硬度的影响,并与农业刀具进行了耐磨对比试验。结果表明：熔覆速度较小时涂层表面成形良好,但涂层中TiCN含量低、涂层硬度小;随着熔覆速度的增加,涂层表面成形变差,但涂层硬度增大。涂层近表层显微硬度最高可达HV0.5 1089,约是Q235硬度的3倍多,与农业刀具常用材料65 Mn相比,磨损量仅为65 Mn的1/2,涂层有较好的耐磨性。     

无人驾驶农机自主作业路径规划方法

针对无人驾驶农机自主作业的应用需求,该研究设计了一种基于区块套行作业模式的路径规划方法,以生成含有速度指令和机具状态指令的可执行路径,重点解决田内作业的四边形地块适应性、无人驾驶农机适应性和农田作业路径完整规划等问题。该方法由农田信息处理模块和路径规划模块组成,农田信息处理模块将测绘产生的地块轮廓数据和障碍物数据处理为便于运算的地块轮廓点数据和障碍物轮廓点数据形式,然后由路径规划模块利用用户输入的作业方向、作业幅宽、转弯半径和起始方位等作业参数,经过作业梯形区生成、掉头区与作业区划分、作业条带分割、障碍物条带处理、作业条带路由、掉头路径生成和最终指令路径生成等子模块,最终生成无人驾驶农机的指令路径。仿真试验结果表明,相对于相邻法,该方法的作业面积比及作业路程比分别提升了10.0%和8.8%。播种作业田间试验结果表明,无人驾驶农机自主作业的横向偏差的均值和标准差分别为左偏0.002和0.027 m,满足作业要求。研究结果表明,该研究提出的方法适应不同的四边形农田和障碍物,可以结合不同的作业参数完成路径规划,能够满足无人驾驶农机自主作业的需求。     

基于区块链的农机跨区域调度模型构建与应用

由于各区域之间的调度策略与农产品种类存在差异使得相互之间难以管理,因此农机跨区域调度呈现无中心的管理模式。且由于区域之间距离较远导致个体农户与调度方之间难以建立信任关系,从而无法充分利用已有的农机资源,难以有效降低各区域农机的购买成本。针对上述问题,该研究构建了基于区块链的农机跨区域调度系统。首先,对农机的调度成本进行分析,建立以农机数量、农机需求量与机手数量为约束条件的农机跨区域调度模型;然后以调度成本最小化为目标,采用基于最短距离的农机跨区域调度匹配方法求解农机调度方案,并通过区块链智能合约自动执行调度匹配算法;最后根据江苏省宜兴市与安徽省广德市的农田与农机数据以及随机生成的调度任务进行仿真试验,并与区域内的调度成本与农机利用率进行对比。结果表明：区块链的去中心化特点可以满足无中心的跨区域调度需求,其身份认证机制与高透明度、不可篡改的技术特性可为用户提供技术上的信任保障。在各区域农机总量充足的情况下,跨区域调度可以减少农机购买成本,并将农机利用率提升至90%,相较于域内调度,跨区域调度的投入成本随着任务数的增加而下降,当任务数为10时,成本下降大约21.3%。研究结果可为农机跨区域调度模式的建立提供科学依据。     

4TSQ-2型甜菜切顶机设计及试验

针对甜菜分段收获技术需求,结合国内外甜菜收获技术及装备,该文提出了一种甜菜秧缨粉碎与顶部定切厚方式,并设计了切顶机。该切顶机主要由碎缨清理装置和仿形切顶装置组成,可一次完成甜菜缨叶的粉碎及青头的切削。理论分析了该机的关键部件结构参数及传动配置关系,确定了辊轴上2排甩刀或4排橡胶条的排列方式、25片/m的甩刀排列密度和26片/m的橡胶条排列密度,以及甩刀、橡胶条的结构参数。通过对仿形切顶装置进行运动学和力学分析,明确了连架杆、仿形板及切刀决定仿形效果及切顶质量,并确定了位置仿形机构和定厚切顶机构的关键结构参数。田间试验结果表明,该机的切顶合格率为93.6%,多切率为2.1%,满足甜菜切顶收获的指标要求。