振动式深松机振动装置的设计与研究

针对皖北地区沙土土壤有效深耕等问题,把虚拟样机技术应用于农业机械中,设计了一种振动式深松机模型。首先使用CATIA和ADAMS软件建立振动式深松机的虚拟样机动力学模型;其次对其进行了多体动力学仿真,得到了振动深松铲的动态载荷曲线,确定了深松铲在工作过程中所受的载荷谱;最后根据ADAMS输出的载荷谱,利用有限元原理,在ABAQUS中建立了深松机振动装置的有限元模型,计算出深松铲在实际工作中的承受应力和应变。根据强度理论得出运用该方法设计出的振动深松铲完全可以满足强度要求。其研究结果为联合仿真技术在农业机械中的实际应用提供了参考。     

基于八角环传感器的弧形深松铲阻力测试

利用八角环传感器测试原理,对弧形深松铲在耕作过程中所受水平、竖直方向的阻力以及扭矩进行测试分析,研究弧形深松铲在不同耕深、耕速条件下所受阻力的变化情况。试验结果表明:八角环传感器测试系统测得的深松阻力与理论计算值基本相符,测量误差较小且在允许范围内。耕深变化对于阻力影响较大,该试验方法具有较好的可靠性和准确性,所测得的结果为弧形深松铲的进一步优化设计提供数据。     

悬挂式深松机耕深监控装置开发与试验

针对深松作业时用户无法有效监控耕地深度的问题,以悬挂式深松机耕深为检测对象,研究了一种基于三点悬挂装置下拉杆与水平方向夹角和车身侧倾角的耕深监控装置。对深松机组悬挂结构进行分析,建立了深松机水平及侧倾作业时耕深计算模型,以下拉杆与水平方向夹角和车身侧倾角的变化间接确定耕深;设计了耕深监控装置,装置内置MPU6050模块可实时得到角度变化并反馈耕深值。为验证装置的性能,进行了田间试验,结果显示,耕深最大误差不超过1.1 cm,表明该悬挂式深松机耕深监控装置精度高、稳定性好,符合设计要求。     

悬挂式深松机耕整地耕深检测方法研究

耕深作为深松作业质量的重要指标,长期以来无法实现在线评估,目前以人工抽测为主,误差大,效率低。以提高农机深松耕整地作业质量为目标,提出一种基于深松机组姿态估测的耕深检测方法及系统。首先分析了牵引拖拉机以及悬挂式深松机在作业过程中的运动轨迹,建立了拖拉机与深松机作业耕深检测模型。该模型通过检测安装在拖拉机后悬挂杆和悬挂式深松机上的姿态传感器输出角度,实时计算深松机耕深。为验证该检测模型的精度,设计了基于嵌入式ARM内核的耕深检测传感器和深松作业检测系统,该系统集卫星定位系统(GPS)、移动网络传输(GPRS)、数据存储(SD卡)等于一体,能实时采集深松机作业耕深、作业位置、作业速度及航向信息,数据存储在检测系统的终端设备中,并通过移动网络传送至远程数据中心做进一步融合处理,以对深松作业质量进行综合评价。将耕深检测传感器进行静态标定,耕深检测标定误差小于0.88 cm,平均误差小于0.21 cm,均方根误差小于0.66 cm。利用标定后的传感器及深松作业检测系统在田间开展多组试验,试验结果显示该系统耕深检测最大误差为1.18 cm,多组试验数据的平均误差小于0.45 cm,均方根误差小于0.64 cm,表明该系统耕深检测精度和稳定性较高。     

基于田间摄像的多参数水稻土深松扰动行为与效应研究

耕作机具的土壤扰动行为密切联系土壤失效机理与耕作效应,是优化耕作系统的重要依据。本研究通过土壤耕作原位综合测试平台开展单铲深松试验,从5个方位录制深松视频,同时配合使用微地貌测试、耕作阻力测试、EDEM仿真、深松扰动剖面土壤紧实度测试和深松理论检验,探究深松铲入土角α和耕深D对水稻土深松扰动过程、土壤失效机理及深松效应的影响。结果表明,摄像法提取的纵向碎土距离R、扰动宽度W及抬土高度H与α和D显著相关,可用于水稻土深松扰动行为的定量表述。摄像法显示水稻土难以脆性断裂,铲两侧发生非对称性土壤剪切失效。土壤沿曲柄攀升,抬土高度H随α增大,随D减小,表明深松铲的设计参数和作业参数同时影响抬土能力。R随对应耕深范围内铲的纵向水平长度L线性增加,W随α线性增加。地表平整度S和扰动宽度W均在耕深20 cm时最大。深松土壤扰动行为的EDEM仿真从微观层面再现了摄像法记录的非对称性失效、侧向挤压失效和深松新月形失效现象,表明该离散元模型用于解析水稻土深松力学的科学性。EDEM仿真进一步显示出应力集中区沿铲尖与铲柄破土刃周期性上下移动,同时也对铲下方底层土造成挤压。深松扰动剖面土壤紧实度等值线图验证了仿真过程中铲尖下方形成的土壤压实带,并直观展示出耕深30 cm时,犁底层土壤因侧向挤压流变形成的沟槽状紧实壁面。本文结合田间原位摄像法的多参数测试研究可为深松铲和耕作系统的优化提供依据。     

基于离散元的联合整地机驱动耙耕作载荷仿真分析

鉴于目前对大型联合耕整地机具的迫切需求,进行了由深松铲、驱动耙和整平镇压辊等部件构成的多功能动力驱动联合整地机结构设计。驱动耙等耕整部件的工作阻力是影响整地机性能的关键问题,应用EDEM离散元分析软件分别对深松铲-驱动耙联合作业模型和驱动耙作业模型中的驱动耙受力进行了仿真计算和对比分析。结果表明:驱动耙刀的工作阻力主要来自于行进方向的绝对阻力分量,其他分量阻力对驱动耙刀的影响较小;深松铲-驱动耙联合作业模型中,由于深松铲对土壤进行预深松可以对驱动耙起到一定的减阻作用,根据驱动耙受力最大值、最小值和平均值,得到装配深松铲的减阻效率分别为16.22%、22.90%和23.64%。根据驱动耙受力的标准差可以看出,前置深松铲能够使驱动耙工作受力更平稳,分析结果正确,分析方法具有借鉴意义。     

深松整地作业深度检测系统的设计

针对传统深松作业质量检测方法耗时长、精度低的问题,本研究基于传感器技术设计了一种高精度、低成本的深松整地作业深度检测系统,该检测系统可依据深松机具悬挂系统的结构,结合倾角传感器、超声波传感器和深松机具运动过程中产生的几何位移变化规律测量耕深距离。研究结果表明：深松机悬挂结构在作业过程中的角度及高度变化规律符合实际作业情况,基于姿态解算与卡尔曼滤波推导出的耕深测量计算公式可用于深松作业中的耕深距离测量。     

基于SPH算法的深松铲土壤切削过程仿真及试验研究

为探明深松铲土壤切削过程中切削阻力的变化规律和了解深松铲切削土壤过程情况,基于SPH方法建立了深松铲土壤深松的有限元模型,并对其深松过程进行仿真分析。仿真结果表明:SPH法能够直观地模拟深松铲土壤切削完整过程,最大等效应力为3. 184MPa,主要集中在与深松铲接触土壤上,仿真切削阻力为3.65 k N。通过耕整地移动式田间动态试验台进行田间试验验证,得出切削阻力为3. 542 k N,与仿真结果相比误差仅为3. 05%,验证了基于SPH法进行深松铲切削土壤过程的仿真是可行的。     

深松铲耗油量综合测试系统设计与试验研究

为了满足深松铲性能测试的需求,以深松铲工作耗油量为主测试指标,设计了一套基于超声波技术的深松铲耗油量综合测试系统。系统采用DS1309B超声波油位探测器实时检测油位数据,经USB-6259型数据采集卡传送到计算机进行分析处理。以LabWindows/CVI软件为开发平台,完成了检测系统软件设计,实现了数据采集、系统标定、实时显示、分析处理、生成数据报表及历史数据回调的功能;进行了系统标定和实验室测试,并以单个壁式深松铲和现有深松铲为例开展了大田试验。实验室测试结果表明:系统能够准确采集数据,平均测试精度达到98.32%。大田试验验证了系统实时采集和数据处理方法的可行性和实时性,为深松铲的优化设计提供了新的方法。     

基于回归拟合的深松耕作阻力测试系统改进设计

了解深松阻力、合理配置深松动力是提高深松作业效率重要环节之一.为此,针对现有普遍使用的深松阻力测量系统因需要通过两台拖拉机串联工作的方式而增加了对测试田块要求和测试系统安装的难度,还会存在应力贴片粘接不牢、数据采集样本不足等问题,提出了通过测定振动系统对深松铲的振动力变化来计算深松阻力的方法.将拉压传感器安装在深松铲受...     

复合形态深松铲耕作阻力有限元分析与试验

以复合形态深松铲为研究对象,采用ANSYS/LS-DYNA分析了深松铲在土壤耕作过程中耕深与前进速度对深松耕作阻力的影响,并以圆弧形深松铲为比较对象,分析了复合形态深松铲的减阻效果。为了验证有限元分析方法的可行性,对复合形态深松铲和圆弧形深松铲进行了室内土槽的耕作阻力验证试验。研究结果表明,通过有限元法模拟出的深松铲耕作阻力与室内土槽试验所测定的结果具有相同的变化趋势,利用有限元法可以分析深松铲的工作性能。在深松铲前进速度为4～5 km/h范围内,相对于圆弧形深松铲,用有限元法模拟复合形态深松铲的耕作阻力在耕深为300、350和400 mm时,平均减阻分别为44.07%、43.71%和33.83%。     

深松机功率消耗影响因素及其关系的试验研究

根据复式作业机具的结构形式和对深松作业的要求,对比凿形铲式和可调翼铲式两种深松器的工作性能,试验研究了深松机功率消耗影响因素之间的关系。通过改变速度、耕深的参数,进行了速度、耕深和是否带翼的三因素三水平的正交试验。结果表明,影响其功率消耗的主次顺序为：耕深→速度→是否带翼。     

浅翻深松与浅耕对比试验分析

我市拥有小型拖拉机15万台,是耕地的主要动力源。但由于牵引力小的制约,耕层浅且碾压犁沟易形成犁底板结层,严重影响农作物产量的提高。如何解决小型拖拉机的深耕问题,我们进行了浅翻深松与浅耕的对比试验。1 对比试验设计1.1 浅翻深松机的设计改制在小拖配挂的IL—125犁的犁侧板上加装单翼形深松铲。铲宽4cm～6cm,铲臂10cm。耕作时,浅耕     

深松作业远程监测系统研究与应用

为满足当前农田机械深松作业质量监控的需求,基于北斗卫星定位技术、通讯技术和物联网技术,设计了一种针对悬挂式深松机的耕深在线检测系统,并建立了农机作业远程监测平台。田间试验结果表明,该系统稳定可靠,能够适应深松作业的工作环境,既可实时获取深松作业信息又能进行作业面积统计。其中,深度测量误差在±1 cm以内,作业面积精度高于99%,能够满足深松作业远程监测和管理的实际需要。      

农机深松作业技术

<正>农机深松作业技术是用深松机对土壤进行深松作业,从而打破犁底层,疏松土壤的农机技术。农机深松作业技术与深耕和旋耕作业技术不同,深耕技术主要是用深耕犁对土壤进行深耕翻作业,同时起到碎土和翻转土层的作用,耕深在25～     

深松机模态试验研究

对深松机模态试验系统进行了研究,测试了深松机单体的模态振型和频率,为进一步优化设计提供了理论基础和试验数据.用很长的柔索加弹簧把深松部件悬吊起来,测定深松部件的质量为105kg,系统自振频率为1.38Hz.通过测量深松机单体的振动特性和分析表明,对所研制的深松机来说,土壤阻力的变化频率与深松机部件的第4阶模态频率比值为2/29～2/34,使深松铲产生竖直方向的自激振动,达到减小土壤阻力的目的.     

仿生减阻深松铲设计与试验

将小家鼠爪趾高效的土壤挖掘性能应用于深松铲减阻结构设计中,设计了铲柄破土刃口为指数函数曲线型减阻深松铲。为了对比耕作阻力,应用仿生减阻深松铲与传统深松铲进行了田间深松耕作试验。结果表明,耕深和前进速度对耕作阻力均有显著影响,且耕作阻力随着耕深和前进速度的增大而增大。在相同试验条件下,仿生减阻深松铲与传统深松铲相比,耕作阻力降低8.5%~39.5%,减阻效果明显。     

悬挂式旋耕机耕深监测系统设计与试验

针对旋耕机作业耕深测量效率低和缺乏有效在线监测手段的问题,以悬挂式旋耕机耕深为检测对象,研究了一种基于旋耕机悬挂姿态的非线性耕深监测系统,以提高旋耕作业质量自动化监测水平。首先,对旋耕机的悬挂姿态进行分析,确定了旋耕机耕深与悬挂姿态之间的数学关系式,综合考虑悬挂式旋耕机组的结构形变和车轮下陷等因素对测量结果的影响,建立了三参数非线性耕深测量模型,该模型通过拟合旋耕机悬挂姿态角和耕深的关系,可实时计算实际耕作状态下的耕深;其次,为验证该模型的测量精度,设计了适用于车载终端的悬挂式旋耕机耕深监测系统,该系统集成卫星定位、实时耕深测量、作业速度测量、作业面积计算、稳定性评估等模块,支持数据云端存储与共享;最后,对模型参数进行标定试验,采用最小二乘法对模型进行参数优化,利用标定后的耕深监测系统开展多组田间试验。与人工测量结果对比显示,耕深最大误差不超过0. 80 cm,均方根误差不超过0. 55 cm,表明该悬挂式旋耕机耕深监测系统精度高、稳定性好。通过耕深质量评估试验生成多组带有位置信息的评估报表,表明该监测系统能够对旋耕耕深质量进行全面评估。     

深松铲应变采集系统设计与试验

针对田间大面积作业时深松铲工作状态信息获取困难、现有测试装置结构复杂且操作繁琐等问题,设计一种基于STM32的深松铲应变实时采集系统。对电桥电路、信号放大电路、电源电路进行理论分析和节点参数的计算,开展了等强度梁静态测试试验与深松铲土槽动态测试试验。试验结果表明:系统输出与理论值误差小于2.04%;经T检验分析,测试结果与DH5928信号采集系统输出值不存在显著性差异。该系统工作性能可靠稳定,适合田间大面积作业时深松铲工作状态信息的在线监测、预警和存储,也可为节能研究提供测试手段和数据支持。     

基于角度检测的拖拉机悬挂耕深电液监控系统研究

针对长江中下游农业区土壤黏重潮湿、机具碾压导致地表平整度差、耕作时耕深不稳定等问题,提出了一种基于拖拉机车身俯仰角与悬挂装置提升臂转角的耕深监控方法。首先,对旋耕作业机组姿态进行分析,确定了耕深与角度之间的几何关系,建立了耕深控制模型,并利用角位移传感器和倾角传感器分别测量提升臂转角和拖拉机车身俯仰角的变化,从而间接确定耕深;然后设计了耕深电液监控系统,该系统可预设耕深和实时显示耕深;最后,选用Simulink软件通过仿真对耕深电液监控系统进行响应速度检验,仿真结果显示,系统能在0.6s达到稳定状态,满足耕深控制要求。进行了耕深自动监控系统准确性试验,结果表明,系统能检测因倾仰导致的三点悬挂下拉杆悬挂点高度的变化量,调控高度稳定在设定值,验证了系统的准确性。为检验耕深电液监控系统田间作业性能,选择所设计的电液监控系统与原机械调节系统进行了对比试验,结果表明,利用电液监控系统进行旋耕作业时,其在各工况中耕深稳定性变异系数不超过4.28%,耕深标准差和耕深稳定性变异系数均低于机械调节系统。