天然草场改良用振动式间隔松土机作业机理

为了提升草地振动式间隔松土机的作业性能,需要对机具的作业机理进行研究。通过对机具的工作单体进行运动仿真分析,探讨了松土部件在强迫振动作用下对草耕层土壤的破碎机理。通过分析得出松土部件的工作过程为切削土壤和抛起土壤两个交替作用的阶段,在松土作业过程中,松土部件既有挤压松土又有振动松土,土垡因受剪切、弯曲和拉伸等作用得到松碎,松土部件产生与松土铲切削方向呈一定角度的振动有利于土壤疏松和降低机具的牵引阻力。     

基于STM32的小型环形土槽测试控制系统的设计

针对现有土槽试验台人机交互不直观、数据存储读取不便捷的问题,设计了一种基于STM32的小型环形土槽,土槽使用量程为1000 N·m的DYJN-101型扭矩传感器测量触土部件所受阻力,再将数据通过无线传输模块发送。利用USART HMI与易语言软件进行显示屏模块与上位机程序的编写,实现了测试数据在显示屏上实时显示,并实时储存在上位机中,可根据需要按照时间点查看与导出。通过对马铃薯挖掘铲不同安装角度(15°、20°、30°)的验证实验,小型环形土槽在一定程度上解决了因场地和机具宽度等带来的触土部件不易试验测试的问题,克服了传统土槽人机交互不便捷、存储读取不便的问题,大大提升了实验效率,为更好地分析触土部件的受力以及工作参数提供了一种新的控制测试方案。     

基于离散元法芯铧式开沟器的试验研究

开沟器的工作过程是工作部件与土壤颗粒间的运动状态,离散元法既能真实地表达土壤颗粒的几何特征,又适合开沟器的试验研究。利用土壤三轴仪、直剪仪等设备测定耕层土壤颗粒的物理力学性能参数,建立耕层土壤颗粒的离散元三维模型。通过离散元软件对芯铧式开沟器进行仿真模拟,并借助玻璃土槽和高速摄像技术对离散元仿真模型进行修正。试验与离散元仿真结果对比表明,两者具有较好的相关性且规律一致。同时,验证仿真模型参数选取的正确性,并为开沟器的研究和优化设计提供一种有效的方法。     

双翼活土深松机的研究设计

通过对深松部件工作时受到耕层土壤阻力和碎土情况的分析，并着重考虑了深松机与东方红－７５拖拉机匹配、减小牵引阻力、简化机架结构和提高机具通用性等问题，确定了深松部件的主要参数．     

振动挖掘土壤扰动行为离散元仿真与试验

为了探究振动挖掘对土壤扰动的影响,采用离散元方法建立振动挖掘工作部件模型进行挖掘仿真试验,同时结合高速摄影技术进行室内土槽试验,对比分析了不同位置土壤的微观运动及宏观扰动行为。试验结果表明:在挖掘过程中,土壤作业堆积角在16°左右;土壤的扰动范围随土壤与挖掘铲之间的距离增大而减小;在挖掘范围内,土壤的运动速度随土壤与挖掘铲之间距离增大而逐渐减少。在土壤破溃试验中,土壤在靠近挖掘铲前方区域、挖掘铲上方位置和挖掘铲后端位置分别呈现出开始产生少量裂缝、裂缝变宽变多到疏松塌陷的变化过程。     

基于离散元法的旋耕过程土壤运动行为分析

土壤与耕作部件间的相互作用规律是设计和选用土壤耕作部件的基础。研究土壤和耕作部件间的相互作用规律就是要研究耕作部件对土壤产生的作用和它们之间的作用力,首先必须探讨耕作部件工作时土壤运动规律和施加于土壤的作用力。为此本文建立基于离散元方法的旋耕工作模型;对比分析实验与仿真的土壤位移:在土槽实验中采用示踪块方法测量土壤位移,仿真中通过追踪表层土壤颗粒的运动获得仿真位移;利用实验和仿真数据对土壤位移和运动机理进行分析。结果表明:土壤水平和侧向位移都随着转速增加呈现增加的趋势;土壤的水平运动位移总是大于同转速下的侧向位移。浅层土壤颗粒的运动位移最大,中层土壤次之,深层土壤最小。较深位置的土壤,距离旋转中心越近的土壤颗粒水平位移和侧向位移越大。在旋耕刀切土范围内的土壤,有向相反方向运动趋势的浅、中、深层颗粒比例分别为26.2%、72.1%、48.4%。在水平力作用下,大部分土壤颗粒随着旋耕刀切土有向后运动的行为;土壤在开始时刻的侧向受力和侧向运动方向,由颗粒的侧向位置是否偏离侧切刃轴线决定,位于侧切刃轴线左侧的颗粒,则其侧向力向左,反之亦然;土壤在垂直方向先随着刀具入土向下运动,然后滑出刀刃边界被抛起。本文建立的仿真模型得到的土壤水平位移和侧向位移与相应实验值的误差为24.9%和15.3%。本文运用离散元法进行旋耕过程中土壤宏观和细观运动行为的分析,有助于理解旋耕刀与土壤的相互作用机理,为旋耕机械的设计与优化提供理论依据。     

旱田土壤剪切特性的现场测定

模拟实际工况,现场测定土壤参数,有利于正确描述与工作部件性能有密切关系的土壤特性。本文简述了利用自行设计的HTY-3型旱田土壤参数测定仪对土槽土壤和田间土壤进行的测定。结果表明,不同类型土壤和不同层深土壤具有不同的剪切特性。这一结论可应用于耕耘部件的研究设计。     

还田机工作参数优化试验研究

目前,大部分机械直接还田机具普遍存在耗能高的特点,如何在满足农业技术要求的前提下,降低机具功耗,成为机具推广的主要问题。为了优化还田机工作参数,采用以室内土槽近似模拟田间的实际土壤条件（土壤的含水量、土壤的坚实度）的方式进行室内还田机试验,建立功率消耗与工作参数之间的数量规律,为还田机参数优化提供理论参考。     

土壤耕作部件宏观触土曲面减阻性能研究现状分析

对土壤耕作部件宏观触土曲面进行优化设计可有效减小工作阻力,设计的耕作部件具有结构简单、成本低、无额外能耗等特点.构成耕作部件宏观触土曲面的元线、准线及元线相对于准线的运动方式均会对工作阻力产生重要影响.从准线曲率的角度对各种土壤耕作部件触土曲面进行分类.阐述了耕作部件宏观触土曲面主要几何参数:宽度、切削角、耕作深度、宽...     

基于PXI的农机土槽遥测系统的研制

针对农机土槽试验对象的牵引力、拉力、压力、功率和转速等参数测量不便的情况,开发了农机土槽通用动态遥测系统.以PXI嵌入式处理器为核心,采用无线数据传输技术,配合通用传感组件有效地解决了测量不便、测量数据不精确、同步性不高和抗震防尘性不够的问题.数据处理采用LABVIEW进行系统设计,可以对土槽试验机具的工作情况进行实时检测.     

免耕播种机土壤工作部件的研究

保护性耕作体系推广实施的关键环节之一是需要性能完善、质量可靠的保护性耕作专用机具,免耕播种机就是其中的重要配套机具之一.机具的土壤工作部件作业质量的好坏直接影响着机具整体的性能.为此,综述了免耕播种机土壤工作部件的特点,重点介绍了破茬和开沟部件的研究发展,讨论了目前免耕播种机土壤工作部件存在的问题,为今后继续研究提供了参考.     

田间原位综合耕作试验台设计与应用

土壤耕作试验台是开展耕作与种植机具性能试验的关键装备,通常采用室内土槽的形式,但室内重塑的土壤难以反映田间土壤固有的结构性和耕性。本文在前期工作的基础上具体阐述了田间原位综合耕作试验台原理,所设计的原位综合耕作试验台充分发挥室内土槽试验系统在控制精准、互换性强、测试对象及试验内容丰富等优势,为不同种类的牵引型与驱动型耕作部件的试验研究提供了专用的装备。试验台采用框架导轨的结构形式,整体吊装运输。在田间工作时4个立柱支撑在地面铺放的轨道上实现整体横向进位和纵向移动,兼顾长途运输、田间移位、以及在试验区测试过程精准定位的方便性。各种耕作部件都可挂接在多功能测试台车上完成测试,台车配有功能完备的传感器且设置动力驱动模块,提供驱动型耕作部件的驱动和信号测试功能。试验台的轨道提供测试台车的导向并通过电力拖动系统牵引测试台车,牵引速度在0~1 m/s范围内可调。试验台的升降由4个立柱上端的同步电机驱动,满足旋耕、犁耕、开沟器等测试过程的刀具入土及耕深控制要求。立柱的整体升降配合测试台车上的螺杆调节装置可以实现最大80 cm的深度调节。试验台配备完备的供电及控制系统,提高了田间试验的电气化程度。经检验所设计的原位综合耕作试验台满足多因子多水平田间测试的要求,节约试验用地并提高了效率。     

马铃薯碎土整地联合作业机设计与试验

针对东北地区整地作业中,结块多、土壤残茬严重、犁底层加厚等问题,根据我国现有的东方红-75/802型拖拉机的动力条件,设计了一种适用于马铃薯田的驱动式碎土整地联合作业机。该机是根据国外先进的土壤保护耕作法,结合东北地区土壤情况和马铃薯田整地要求设计的一种机具。本文阐述了机器整体结构及工作原理,设计了碎土辊,分析了碎土辊运动过程、碎土辊工作过程中楔形齿所受的阻力及碎土辊作业时所需功率,基于EDEM离散元仿真技术,建立了部件-土壤仿真模型,以土壤破碎率为试验指标,以碎土直齿末端倾角、碎土直齿边长和机组速度为试验因素进行仿真试验,在仿真基础上进行田间试验,试验结果表明,所设计的碎土整地联合作业机碎土率为98.45%、平均耕深为14.5 cm、机组速度为5.7 m/s、碎土辊消耗功率为19.24 kW,具有良好的作业效果,满足马铃薯田整地作业要求。     

耕整地机具的合理选用与配套

用于土壤翻耕、碎土作业所需能耗在农业生产中占有很大比重,因此合理选用与配备耕整地机具,对节能降耗、提高机耕作业效率以及减轻劳动强度等均具有重要的实际意义。 1.常用耕整地机具及型号识别 翻耕土壤的机具主要是犁,按犁的工作部件来划分有铧式犁和圆盘犁。我国幅员辽阔,铧式犁产品有南方水田犁和北方旱作犁两大系列。圆盘犁在欧美各国广泛应用,驱动圆盘犁在我国也有应用。 耙是碎土的主要机具,耙有旱地使用的     

标准型、缺口型和螺旋缺口型圆盘耙性能比较（摘选）

对标准型、缺口型和螺旋缺口型圆盘耙性能分别在室内3个装有沙壤土的土槽测试耕作圆盘的性能。实验室测试设置包括土槽系统和数据采集系统。双扩展八角形环（DEOR）传感器和滑环扭矩传感器,用于三维应力和扭矩测量。圆盘角和旋转速度是研究对象。对于所有型式的圆盘耙而言,使用外源动力驱动都可以减少土壤作用在耕作圆盘耙上的合力。形态各异的切割边缘显著影响耕作圆盘耙的受力和对土壤的切削作用。螺旋缺口圆盘耙表现出比缺口和标准圆盘耙低的土壤作用。螺旋切削刃提供剪切割行动,消除冲击载荷,提供流畅的操作。由于其能对作物残留物进行有效切割,因此,螺旋缺口圆盘耙是适合保护性耕作作业最具潜力的机具。      

基于LABVIEW的振动深松机试验设计与分析

为了提高深松机作业过程中土壤疏松效果,降低机具的工作阻力,选用1SZ型振动式深松机,在土槽试验平台中进行了相应的振动减阻机理试验研究。首先设计了基于LABVIEW的软件测试系统,选取了扭矩、拉力、角度传感器等传感器及NI主机,基于五杆测力原理,构建了测试硬件系统,并选取机具的前进速度V0、振幅a=R s i nε和振动角β这3个主要因素进行三元二次回归正交旋转组合试验。试验表明:振动角对试验结果影响最大;得出的回归方程表明:当机具前进速度0.75m/s、振动幅值为7.5mm、振动角度为-15°时,试验指标机具工作阻力达到最小值3.975k N。     

杆条式压力碎土马铃薯挖掘机的研制

为了解决黑龙江省地区粘重土壤及机械喷灌方式种植的马铃薯收获时存在的薯、土分离困难、含土率高;薯块和土块混杂、明薯率降低、不方便检拾等问题,在薯、土分离过程中,创新研发设计杆条式饶性压力强制碎土机构,使饶性压力强制碎土机构与杆条式震动筛产生相对运动,对粘附在马铃薯上的粘重土壤进行碾压、揉搓,从而解决薯、土沾黏分离不彻底,薯块和土块混杂的问题。主要介绍了该机具的结构特点、主要部件的设计、工作原理及试验情况,为研制适于粘重土壤及机械喷灌方式种植的马铃薯收获机提供参考。     

蔬菜精整地机镇压部件设计与试验

为有效改善土壤细碎程度和平整度较低等问题,对蔬菜精整地机的镇压器、镇压高度调节装置进行设计及优化。设计两套镇压器高低调节装置,一种镇压高度调节装置是由双作用液压缸、控制阀、液压管路、液压操作机构、监测轮、压力传感器等部件组成,可以实现压深反馈自动调节;另一种镇压高度调节装置是通过转动手柄来改变镇压辊与土壤的间距,可调节的最大距离为10 cm,结构简单紧凑,便于维修。阐述蔬菜整地机具的镇压部件工作原理,重新设计镇压辊轴等部件,并进行田间试验研究。田间试验结果表明：土壤含水率在20.5%的相同情况下,牵引速度为1.2 m/s、碎土辊转速为439 r/min时,土壤平整度效果最佳,牵引速度和碎土辊转速对土壤平整度的影响是极显著;牵引速度为1.1 m/s,动力输出轴转速为720 r/min,土壤含水率相同时,双轴机具土壤平整度明显优于单轴机具。试验结果符合优化参数,且能够达到目前蔬菜整地机的作业质量标准。     

高湿度土壤翻地组合犁

在高湿度土壤上用铧式犁翻地,在多数情况下不能保持翻垡的碎土要求,还必须进行平地、耙地。这将拖延播种时间,散失土壤表面水分,增加了配套机具的材料消耗。 为了在一个工艺过程中完成翻地和表层土壤的碎土作业,近年来在苏联研制了多种组合式土壤耕作机具,在组合犁上用切刀式(有垂直和水平式)工作部件完成表层碎土作业。 由楚瓦什农业机械化电气化研究所等农机科研单位的专家组成的科研组研制了多种组合     

基于土槽试验的两型旋耕机能耗对比研究

研究利用土槽试验台车对不同厂家的两种型号旋耕机的动力输入能耗进行对比试验。在对土槽土壤进行调整后,统计测量了表征土壤状态的含水率和坚实度参数以确定旋耕前土壤状态一致性,旋耕后分别测量耕深、耕后土层厚,测算不同机具作业后的膨松度、单位幅宽和耕深截面的功率消耗数据,对两型旋耕机能耗进行对比,指出了将能耗参数纳入旋耕机质量检验与评价的必要性。