联合收割机谷物流量传感器的现状与分析

介绍了现有联合收割机上使用的体积流式和质量流式谷物流量传感器的结构与特点;重点分析了冲量式谷物流量传感器工作原理,包括压电陶瓷基片式、平行梁冲量式谷物流量传感器等;最后,分析了我国联合收割机谷物流量传感器存在的问题及发展趋势.     

冲量式谷物流量传感器性能实验研究

介绍了现有谷物流量传感器的种类、测产系统中所使用的冲量式流量传感器的基本结构和工作原理,对在升运器实验台上安装导流板和未安装导流板冲击式谷物流量传感器的输出信号值进行了比较分析,实验表明安装导流板后,传感器输出电压信号值平均提高30％左右,明显提高了传感器输出信号强度。     

冲量法谷物流量测量系统的试验研究

根据精细农业研究的实际要求，首先在不考虑外部振动的情况下设计了一种基于冲量原理的谷物流量测量试验装置。该装置由自行研制的冲量传感器、数据采集器和谷物流动模拟箱体组成。试验结果表明，这种装置测量误差的绝对值小于5%，在此基础上又进行了谷物产量时监测系统的试验研究，试验结果表明，在引入外部机械振动的情况下，经过滤波处理系统测量误差的绝对值小于8%。     

6—UPU电动平台动力学完整模型与简化模型仿真分析

以6—UPU电动平台为研究对象,分析其构型不同点,在考虑电动缸质心偏离轴线位置与丝杠装置绕自身转动的基础上,基于运动学分析建立了完整的动力学模型并写成一般形式。以工程实际中的低速大负载电动平台为例,对完整与简化两种动力学模型进行了仿真分析,其误差度在1%～2.2%的范围内,验证了动力学模型简化条件的合理性。实例表明,所建模型对类似构型的运动平台有一定的通用性。     

基于ADAMS的滑块式自定心中心架动力学仿真分析

自定心中心架是保证加工轴类工件时自定心性能和夹紧性能的关键部件,其中心定位精度直接影响工件的加工效率与加工精度。基于此,通过建立多刚体系统运动学方程,利用ADAMS多体动力学仿真软件对自定心中心架作了运动学仿真分析及动力学仿真,在有、无磨削力作用下模拟实际工况,研究了不同驱动力对中间滑块的中夹头及上、下夹头与工件的夹紧力的变化曲线,为自定心中心架的优化设计提供了一定的理论参考。     

自行车骑行状态的运动学与动力学研究

针对骑行状态的研究可分为下肢运动学和动力学两部分。骑行运动是一项整体协调性运动,需要依靠人体下肢运动才可达到稳定的骑行速度。通过建立人-车连杆模型,运用矢量方程解析法完成运动学方程推导,并对各个关节角度进行求解;运用牛顿-欧拉法完成下肢关节的动力学方程推导,并对下肢各关节力矩进行求解,对所建模型在ADAMS环境下进行仿真验证。     

曲柄摇杆式分插机构的动力学分析

曲柄摇杆分插机构具有结构简单、工作可靠和插秧质量好等特点,在水稻分插机中普遍使用.但由于分插机构做反复式运动必然产生惯性力,机构惯性力引起机器振动,限制了水稻插秧机生产率的提高.为此,对水稻插秧机摇杆式分插机构的动力学问题进行了研究,通过对曲柄摇杆分插机构的动力学分析、推秧过程的动力学分析以及碰撞过程的动力学分析,建立了栽植机构的动力学模型.利用上述方法找到了机器振动的原因,采用曲柄附加平衡块和改变缓冲垫刚度的办法,平衡并减少部分惯性力,提高单位时间工作插次,从而提高水稻插秧机的工作效率.     

基于水动力学模型的渠道流量控制系统研究

针对渠道流量较大、水流条件复杂的流量测量问题,提出一种水动力学模型的渠道流量计算方法,并以此搭建基于水动力学模型的渠道流量控制系统。首先建立水动力学数学模型,采用两点水位量水法计算渠道流量,即在闸门上、下游选择两个断面,利用水位传感器实时测量断面水位数据,通过上位机求解水流控制方程得到两处断面的流量,取均值作为渠道的流量值,其次结合PLC搭建渠道流量控制系统,根据调度要求控制闸门的启闭,实现渠道流量的精准控制。在加大供水流量、水流条件复杂条件下,流量计算结果与多声道超声波流量计所测数据相比,平均偏差率小于5%。通过试验研究表明：控制系统流量控制误差为0.514%,系统响应时间小于200 ms,平均无故障运行时间大于10 000 h。控制系统的研究为后续渠道流量调度工程建设提供理论依据和案例支撑,具有较强的应用价值。     

基于MATLAB的牛头刨床机构运动分析

常见的牛头刨床是由曲柄摇杆机构和曲柄滑块机构组成的平面六杆机构,能够实现沿直线做往复运动,在实际应用中经常需要对该机构进行运动学和动力学分析,图解法分析通常会产生较大的误差,且耗费时间,效率低下。文章基于矢量解析法,构建牛头刨床矢量方程,并利用MATLAB软件求解,提高了分析准确性,减小了分析误差,并提高运算效率,可实现对此类平面六杆机构运动学和动力学的精确分析。     

一种铰接式玉米田间管理机的运动学与动力学分析

针对一种新型高地隙铰接式玉米田间管理机,为了确保该管理机具有良好的转向性能,对管理机的静态转向特性进行研究分析,建立了管理机静态转向的运动学模型及动力学模型。同时,运用MatLab对模型进行仿真求解,分析了管理机运动学与动力学特点,为以后管理机进一步的改进提供了理论基础。     

基于近红外光电效应的联合收获机谷物厚度测量方法

谷物在刮板升运器中的堆积状态是影响光电式流量测量精度的重要因素。为了提高联合收获机容积式谷物流量传感器的测量精度,开展了基于近红外光电效应的谷物厚度测量方法及其传感器的研究。通过激光发射器生成850～980 nm的近红外光,采用硅光电池接收透射谷物的红外光线,根据光强的变化获取谷物的厚度。设计了以T型反馈网络为核心的I/V转换处理电路,根据试验测量的输出电压与谷物厚度的变化关系,拟合建立了Gaussian函数方程,分析了激光发射器功率、红外线波长对不同品种水稻厚度测量性能的影响。结果表明:当红外线波长为940 nm时,回归方程的拟合精度最高,水稻厚度测量误差小于0. 5 mm;随着激光发射器功率的增加,水稻厚度测量量程随之增大,当功率为500 m W时,谷物厚度的有效测量距离约为50 mm;红外线的穿透能力随着波长的增加而增强,随着籽粒含水率的降低而减弱。提出的谷物厚度测量方法可以提高容积式谷物流量测量精度。     

基于图像法的谷物流动特性测试分析

图像法是一种基于图像处理技术的非接触式测试手段,随着计算机技术与图像处理技术的发展,图像法被广泛应用于各个领域的测试工作中.通过对图像法测试技术的研究和对谷物在垂直管道中流动状态的观察与分析,提出了一种利用图像法测量谷物流动特性的新方法,并对所测得的信号进行统计及频谱分析,得到了谷物在垂直管道中流动时的一些特性,为谷物气力输送机械的设计与优化提供了参考依据.     

基于结构光视觉的联合收获机谷粒体积流量测量方法

针对谷物联合收获机工作过程中需要实时测量谷粒流量的问题,提出应用结构光视觉测量技术实现谷物联合收获机测量系统谷粒体积流量的测量。采用普通滑槽作为测量谷粒体积流量的输送器,应用滚轮与编码器测量谷粒在滑槽中的流动速度。根据激光三角法测量原理构建结构光三维视觉系统,测量滑槽中流动谷粒的截面轮廓,应用试验参数标定法建立物长与像素偏移值的关系。在对结构光图像进行预处理的基础上,通过阈值判定法获取谷粒流截面轮廓;采用梯形微元求和法分别建立谷粒流截面计算模型与体积计算模型。试验研究了滑槽倾角和图像采集帧率对谷粒体积流量测量误差的影响,结果表明,当滑槽倾角在15°～30°、结构光图像采集帧率在40～100 f/s时,4种谷粒体积流量的测量误差小于等于5.2%,重复试验变异系数小于等于0.021,均方根误差小于等于1.268 L;当测量体积为17.6 L、滑槽倾角为30°、结构光图像采集帧率为100 f/s时,测量误差最小,为0.74%;当测量体积为39.2 L、滑槽倾角为20°、结构光图像采集帧率为40 f/s时,测量误差最大,为5.2%。采用结构光三维视觉测量系统,应用梯形微元积分求和法建立谷粒流体积计算模型,可以实现滑槽输送谷粒体积的在线测量。     

区域粮食虚拟水流动经济社会影响效应分析

虚拟水流动是水资源在空间上再分配的一种重要表现形式,作为虚拟水的载体,粮食贸易运输过程中伴随着虚拟水的流动。中国人口和资源与粮食生产呈现明显的空间错位,虚拟水流动格局、水土资源分布、经济社会发展情况的空间匹配度较差。在现阶段虚拟水-实体水耦合分析探究粮食虚拟水流动资源环境效应的基础上,增添其对经济社会的影响效应分析,可以进一步优化资源调配,促进区域可持续发展。本研究以中国大陆31省份为研究区,以省级行政区划为研究单元,分析了1997—2021年间粮食虚拟水流动的时空演变格局;通过空间聚类分析以及虚拟水-经济社会化数据耦合分析明确了粮食虚拟水调运的空间聚类情况,解析了主要输入和输出省份粮食虚拟水的调运量与经济社会发展的相关关系;选取9个主要经济社会影响因子,将灰色关联度和集对分析方法结合探讨了经济社会影响因子对粮食虚拟水流动影响效应的空间差异。结果表明：粮食虚拟水流动总体呈现从“缺水”的北方流向“富水”的东南区域,从经济欠发达地区流向经济发达地区的趋势,且经济社会系统在一定程度上影响了粮食虚拟水的流动。根据经济社会因子对不同省份粮食虚拟水流动的影响效应,将各省份粮食虚拟水流动的经济社会关联类型划分为产业关联型、社会关联型和资源关联型。综上,促进区域间协调发展与产业结构优化将是解决我国粮食虚拟水流动伴生的自然环境与经济社会负反馈效应的重要解决途径。     

七杆式移栽机栽植机构运动学分析--基于 MATLAB

分析了鸭嘴移栽机栽植机构的工作原理与过程,建立了七杆栽植机构的运动学模型。借助 MATLAB 软件对数学模型进行求解,对相关参数进行了优化计算,得到了主要参数的最佳组合,并模拟出栽植点的作业轨迹曲线,对栽植点运动轨迹特点进行了研究,从而直观地分析其作业性能。研究表明,所设计的七杆栽植机构具有良好的移栽性能,能满足移栽作业的农艺要求,为移栽机设计中栽植机构的运动参数和结构参数的确定提供了依据。     

不同滚筒转速轴流装置籽粒运动和碰撞对比分析

借助高速摄像技术,对钉齿式轴流脱粒与分离装置在不同滚筒转速条件下自由籽粒运动过程和碰撞过程进行了对比试验研究,得出滚筒转速变化时自由籽粒的运动规律和自由籽粒与钉齿碰撞后的运动规律。结果表明：滚筒转速增加,自由籽粒的运动速度随之增大,多数自由籽粒处于中速运动状态,受钉齿碰撞后呈加速运动趋势。     

谷物质量流量测量装置的设计与试验

设计了一种新型冲量式谷物质量流量测量装置,该装置包括减震器、承载板、悬臂梁式弹性元件和机架等,并采用减震器来减弱收割机振动对测量精度的影响。试验证明:所设计的冲量式谷物质量流量测量装置测量误差平均值为4.29%,具有工程意义。     

基于不等分模型的差动偏心齿轮系分插机构运动分析

针对等分模型存在模型假设引起的转角误差问题,提出了一种准确计算偏心渐开线齿轮转角关系的不等分模型及解法.该模型校正了等分模型下配对齿工作齿廓的交叉或分离,当基准齿工作齿廓坐标点数为5000点时,啮合点搜索的坐标控制精度可达到0.001 mm,转角误差精度可达到0.001°.计算表明,转角误差随着齿轮偏心率的增大而变大,多级传动时转角误差被逐级放大.不等分模型解法可以求得偏心齿轮系分插机构齿轮盒和栽植臂准确的相对运动关系,从而得到秧爪取秧和推秧准确的位置与姿态.正、反侧从动齿轮输出转角在180°处不等于中心轮转角,使得正向侧和反向侧栽植臂的秧爪轨迹不重合,ADAMS仿真结果验证了不等分模型求解的正确性.当偏心率为0.1043时,两者的轨迹偏差不大于1.01 mm.     

灰色预测模型粮食产量预测比较研究

鉴于粮食生产系统的复杂性和信息不完全性,在对粮食生产系统灰色关联分析的基础上,确定出影响粮食产量的主要因子,然后建立灰色GM(1,N)预测模型;应用同一原始数据和GM(1,1)预测模型进行了比较,证明GM(1,N)预测模型具有较高的预测精度,较好地拟合了粮食产量的发展趋势。     

谷物联合收割机径向进气风扇的性能分析

分析了气体在风扇叶轮中的运动和速度三角形.试验结果表明,径向进气风扇比离心式风扇具有更好的工作性能,其流量系数和压力系数较大,气流速度沿横向分布比较均匀,风扇宽度能够按需要选择,可以应用于脱粒机、清洗机和大型联合收割机.为此,讨论了节流调节和变速调节对风扇特性的影响,指出径向进气风扇进气口的节流调节具有节流效能良好、结构简单和使用方便等特点.