温室电动旋平机控制系统研究

针对温室土地粗放性耕作、耗时费力和污染等问题,设计了高效、无污染的温室电动旋平机。该机将激光扫平技术、旋耕技术、调平技术和蓄电池直流驱动技术有机结合,实现了温室地表旋松与平整。利用电推杆正反向独立调平,试验表明:该机旋平精度高,可满足温室土地平整要求。     

大型农田激光测控精平机调平系统的设计与运动分析

针对农田集中连片的建设要求以及高精度土地平整的特点,设计了一种农田激光测控精平机,该精平机采用双弹性扭杆独立调平系统,能够实现刀板两端的独立调整。地表平整精度的决定因素主要包括调平装置的竖直调整量和调整速度,该精平机有效地降低了刀板调整量;同时建立了调平系统的动作数学模型,对其进行了运动速度分析,确定了满足较高平整精度要求下的立缸调整速度。试验结果表明:该精平机能够很好地完成大面积农田高精度土地平整的农艺要求。     

基于LabVIEW平台物理农业测控系统的研究与设计

针对物理技术与物理装备在设施农业中的应用现状,研究设计了物理农业测控系统。采用美国NILabVIEW平台为测控核心,modbus协议为数据总线,北京聚英翱翔DAM为智能终端,结合二氧化碳传感器、温度传感器、湿度传感器、光照传感器等,构成具有数据采集与运算、数据统计与分析、输出控制、数据显示储存等功能的新型农业测控系统。解决了物理农业技术与装备在设施农业中的科学选用等问题,满足了物理装备在设施农业中的定性、定量考核要求,为物理装备与技术在设施农业中的进一步推广应用提供了技术与科学支撑。     

旋转耕作部件性能测试试验台设计与应用

针对现有室内土槽测控方式落后、旋耕刀辊更换不便,以及田间试验的土壤环境因素不可控等问题,提出了一种用于旋转耕作部件性能测试的专用智能化测试试验台,阐述了其设计原理及测控方式。试验台由测试台车及轨道系统构成,测试台车集旋耕、土壤平整、土壤压实、耕深调节功能于一体,功能相对独立,能够实现刀辊快速更换;轨道系统由多段拼装而成,长度可扩展,高度可调节,位置可移动。测试台车行走、旋耕作业及耕作深度调节均采用电力拖动方式;控制系统以PLC为核心,借助无线射频LoRa通信控制技术,实现无线控制输入;通过调试,测试台车可实现0～1. 17 m/s前进速度、0～340 r/min旋耕转速及0～30 cm耕作深度的稳定无级调节。测试系统集前进速度、刀辊扭矩、刀辊转速、刀辊功耗等多参数测试于一体,通道可扩展,同时采用无线数据传输方式,传感器数据与计算机之间采用无线连接。应用该试验台开展了旋耕刀辊功耗试验,以前进速度、刀辊转速及耕作深度为因素,以功耗为指标,对普通旋耕刀辊开展了三元二次旋转正交组合试验;以螺旋横刀刀宽、安装角为因素,以功耗为指标,对组合旋耕刀辊进行了试验。试验表明,所设计的旋转耕作部件性能测试试验台满足多因素多水平的测试需求,验证了该试验台对不同旋转耕作部件的良好适应性。     

反旋深松联合作业耕整机设计与试验

针对现有深松旋耕联合作业机多为深松部件在前、旋耕部件在后的组合结构,较少考虑各工作部件作业时之间的相互影响,本文基于深松部件、旋耕部件作业之间的交互作用,设计一种用于深耕的反旋深松联合作业耕整机,通过旋耕、深松、镇压多工序实现表层土壤细碎、秸秆埋覆,深层土壤疏松目的。整机以提高作业质量、减少作业阻力为设计目标,运用离散元仿真与正交试验、有限元仿真结合进行整机参数优化。离散元仿真结果表明:机具作业速度v_m为1.8 km/h、刀轴转速n为350 r/min、旋耕刀类型X为IIT195弯刀时,机具作业壅土量为5 283个土壤颗粒,植被覆盖率为98.37%,此时综合作业质量较优;有限元仿真结果验证了深松铲设计强度满足作业要求。以较优参数组合为基础的田间试验结果表明:反旋深松联合作业耕整机旋耕深度、深松深度、地表平整度、土壤膨松度分别为182.8 mm、388.4 mm、18.3 mm、17.22%;旋耕深度稳定性、深松深度稳定性、植被覆盖率均在90%以上,完全满足深层土壤整地需求;与深松旋耕联合整地机相比,反旋深松联合作业耕整机在不影响作业效果前提下,提高了耕深稳定性、植被覆盖率,同时使牵引阻力降低了16.21%,作业稳定性、可靠性较好。     

温室电动蔬菜播种机设计

针对设施农业和精准农业的需要,减少温室废气污染,研究设计了一台温室电动蔬菜播种机。该机以48V20ah的胶体动力电池为动力源,消除燃油废气污染;设计了带有抓地轮的电机驱动轮,减少驱动打滑现象。试验证明:该机在选定的参数下工作稳定,准直精度可以控制在±5mm/50m,能够满足精准农业对蔬菜播种准直精度的要求。     

一种新型旋耕机调控参数的PLC系统设计研究

旋耕机是农业生产过程中进行旋耕及土地平整的农业机械,可实现对土壤的破碎和对土地的平整,为农作物播种提供优良的土壤环境。随着农业自动化和精细化农业的发展,土壤旋耕过程中对旋耕深度的要求更加严格,利用可编程控制器(PLC)可实现旋耕机作业过程中旋耕深度的自主控制。工作过程中,利用传感器监测旋耕深度,经过上位机对比分析,将对比数据传输给控制器,控制器根据对比数据进行逻辑判断,同时发出相关执行指令,控制执行机构动作,使旋耕深度保持所需求深度。试验表明:利用可编程控制器与上位机建立的控制系统,可实现旋耕机旋耕深度的精确控制。     

基于有效落种空间的甘蔗横向种植机开沟器设计与试验

针对甘蔗横向种植对落种质量要求高的问题,基于有效落种空间形成条件,设计了一种组合式甘蔗横向种植开沟器,主要由防漏犁、旋耕部件和开沟犁构成。通过分析落种运动与土壤运动规律,确定影响落种效果的因素以及各关键部件的结构参数。以旋耕转速、工作深度和前进速度为试验因素,以有效落种深度、旋耕功耗和开沟阻力为试验指标开展田间正交试验,探究作业参数对开沟器性能的影响规律。试验结果表明,工作深度对有效落种深度、旋耕功耗和开沟阻力有极显著影响;旋耕转速对旋耕功耗有极显著影响;前进速度对旋耕功耗有显著性影响。使用较优作业参数组合进行验证性试验的结果表明,在旋耕转速为200 r/min、工作深度为30 cm和前进速度为1.20 m/s时,有效落种深度为29.9 cm,落种深度稳定性系数为97.6%,覆土厚度为8.8 cm,浮土厚度为3.4 cm,旋耕功耗为34.0 kW,单侧开沟阻力为14.1 kN,开沟器性能指标满足甘蔗横向种植的落种要求。     

MCS-A型农情测控仪的设计

针对目前我国设施农业中环境因素检测劳动强度大、效率低、准确性差、成本高等问题,研制一种以单片机为控制核心的农情测控仪。介绍该测控仪的工作原理与软、硬件设计,检验其主要技术指标及系统运行可靠性。经验证,该测控仪结构简单,运行可靠,能满足测控精度要求,性价比较高,适宜在农业设施中应用推广。     

行走轴驱动型田园管理机的正确使用

行走轴驱动型田园管理机是以行走轴驱动旋耕部件,即拆去左、右驱动轮后分别装上旋耕部件可进行旋耕作业.它具有结构简单、体积小、质量小、售价低、操作灵便、工效高(旋耕碎土一次性完成)等特点,是一种适合在大棚设施内和零星分布的小田块作业的新型耕作机具.     

2BH-6型绿肥旋耕混合播种机的设计与试验

针对目前新疆果园广泛存在的土壤贫瘠、养分积累较少及机械化程度低的实际问题,提出了果园行间混合播种绿肥的土壤改良复合作业工艺,并设计了2BH-6型绿肥旋耕混合播种机,该机能够一次性完成播前碎草、旋耕整地、混合播种和镇压覆土等多项作业。田间试验结果表明:样机作业松土深度平均110mm,播种深度平均31mm,播种深度合格率95%,滑移率2.5%,断条率2%,播后地表平整、镇压连续,作业参数指标达到了设计要求,符合播种机农业行业标准。研究结果可为北方旱地果园行间机械化播种提供参考依据,对于提升土壤肥力和促进果品提质增效具有重要的现实意义。     

抛扬式膜际覆土马铃薯播种联合作业机设计与试验

针对传统马铃薯联合播种机播深合格率较低、膜际覆土质量差等问题,结合西北旱作区马铃薯机械化覆膜播种特点及甘肃省河西走廊马铃薯机械种植要求,设计了一种具有仿形播种能力的集旋耕、施肥、起垄、播种、覆膜和膜际覆土的马铃薯播种联合作业机。为降低地轮行走过程中对播种深度的影响,利用连杆原理分析确定了开沟器安装于仿形架的位置;为借助EDEM软件优化链勺结构参数,进行了二因素三水平的仿真试验,当链勺最大直径为77 mm,深度为25.5 mm时,取种性能较优;为提高抛扬式膜际覆土装置的覆土质量,通过土壤相对运动计算确定了覆土量;为提高抛扬叶轮的碎土性能,通过计算得叶轮半径为230 mm,起土铲后端高度为70 mm,叶轮回转角速度为4 rad/s。马铃薯联合播种机田间试验结果表明,当作业速度为0.69 m/s时,抛扬覆土式马铃薯联合播种机的合格指数为88.6%,漏种指数为5.3%,重播指数为6.1%,种植深度合格率为90.4%,种薯间距合格指数为89.4%,试验指标符合农业行业标准要求。膜际覆土倾角为65.3°,满足甘肃省河西走廊马铃薯种植覆膜要求。     

基于拓扑结构的农业设施远程测控系统设计

为提高农业设施测控系统的构成灵活性和性能价格比,设计了具有拓扑结构、有线数据通信与无线数据通信相结合的农业设施远程测控系统。阐述了系统的结构特点、工作原理和设计方法。经现场实验证明,研制的农业设施远程测控系统具有良好的稳定性、灵活性。     

1JPY-6型激光平地机

1JPY—6型激光平地机是以60.8～80.3kW拖拉机为动力,在装有刮土铲和液压系统的平地机基础上配备国内较先进的激光发射与接收装置进行土地粗、精平整的机具。该机集激光、液压、电子、光学于一体,可实现土地粗、精平地时的自动控制与手动控制。试验证明,该机是目前在平地精度、作业效率、平地质量三方面均十分理想的平整地机具。在农田土地平整方面主要用于旱田改水田的粗、精平地及水田灌水前经旋耕后田地的精平作业。除此之外也可用于修路、机场、盐场等大型场所的精平作业。 1.该机主要由机械、液压和激光控制系统三大部分组成:①机械部分主要由机架、刮蓄土铲及装置、高度可调的接收器支杆、左右支撑地轮等构成。②液压部分主要由液压泵、多联手动分配器、由磁换向阀、节     

温室蔬菜播种机激光走直系统设计与试验

针对设施农业和精准农业的需要,采用光机电一体化技术、精准控制技术等技术手段,研究开发了一种适用于温室蔬菜播种机的激光走直系统,并主要设计了电推杆走直机构及激光发射、接收装置和PLC控制部分等。试验表明:该系统自动化程度高,响应速度快,精度可控制在±5cm/50m,能够满足精准农业对温室蔬菜精直播种机的走直精度要求。     

秸秆后覆盖小麦播种机设计与试验

针对华北平原麦-玉两熟区,小麦在玉米秸秆覆盖地撒播易出现秸秆堵塞、麦种架空、晾籽等问题,利用正转旋耕抛土模型以形成土壤、秸秆顺序覆盖,设计了一种秸秆后覆盖小麦播种机,可一次完成旋耕、均匀撒播、覆土、覆盖秸秆、镇压等作业。旋耕刀采用对称螺旋线排列;通过抛土运动分析确定了被抛物料运动的最大高度为0.52 m,水平方向最大位移为0.79 m,并确定了导土板的位置参数;通过性能试验优选分种装置与水平方向夹角为35°,分种板间的距离为50 mm。在河北涿州试验站进行了整机田间试验,结果表明:正转旋耕装置能有效抛土、抛秸秆,避免秸秆、根茬堵塞分种装置,耕深稳定在148~152 mm内,耕深稳定性系数为95.5%,多功能行走轮滑移率约为5.3%,机具通过性能符合国家标准(GB/T 20865—2007)要求;机具作业后秸秆覆盖量平均为1.07 kg/m2,达到作业前秸秆覆盖量的80%;播深稳定在30~35 mm内,播深合格率为91.1%,不同位置幅宽内10 cm×25 cm矩形框内麦种数量稳定在29~30粒,符合农艺要求。     

1MC-150型灭茬旋耕机研制

为解决漏耕问题，设计了一种灭茬旋耕机，可以一次性完成灭茬和旋耕作业。经田间试验测试，灭茬深度150 mm，旋耕深度180 mm，作业效率0.40 hm2/h。其创新点是在灭茬轴和旋耕轴的一端交错设置L型灭茬弯刀和驼型旋耕弯刀，优势是耕幅内不产生漏耕现象。      

自走式履带底盘遥控系统设计与试验

为实现农业生产中人机分离,避免或减轻人身伤害,针对自走式履带底盘设计了遥控操纵系统。采用PLC为核心控制器,基于气路设计了柔性末端执行机构,操纵左右履带连接或脱离动力源,从而实现控制底盘行走、停止和左右转向。通过对遥控传输信号的优化设计,提高了遥控操纵的可靠性和安全性。遥控操纵行走试验结果表明,在空旷环境下底盘遥控可靠距离平均大于40m,满足底盘农业生产要求。     

电动准直蔬菜播种机结构设计与关键技术研究

目前,设施蔬菜播种农艺多以人工为主,而设施农业与精准农业要求农业机械沿着智能化与自动化方向发展。为此,设计了一款适用于温室的电动准直蔬菜播种机,具备激光导航走直、转弯灵活及节能环保等优点。同时,搭建了播种机的整体结构模型,确定了差速转向为其转向方式;经过对其播种开沟功率消耗和行走功率消耗理论推导与计算,确定了无刷直流电机的功率,并且计算了蓄电池的容量。该研究为电动准直蔬菜播种机的样机试制与设计奠定了理论基础。     

基于离散元法的筑埂机旋耕切削性能研究

为提高水田筑埂机筑埂质量和工作效率,探究旋耕弯刀的结构参数和工作参数对筑埂机旋耕切削性能的影响,构建了旋耕弯刀—土壤的离散元模型,同时对旋耕弯刀工作时复杂的受力情况进行分析。以IT245旋耕刀为基础,设计了几种不同的旋耕刀片,分别以旋耕弯刀结构参数和工作参数为试验因素,单位幅宽扭矩和扭矩为试验指标,进行两组正交试验。通过极差分析,得到影响旋耕弯刀功耗的3种主要工作参数,并探究其对旋耕弯刀碎土效果的影响规律。综合分析得到旋耕弯刀参数最优组合为:正切面端面刀高60mm,侧切刃包角27°,弯折角120°,幅宽60 mm,工作转速300 r/min,前进速度0. 3 m/s,工作深度100 mm。该研究为探讨刀具与土壤相互作用机理、降低水田筑埂机作业能耗及提高碎土效率提供了参考。