激光测控自动农田清平机的研制

针对现时期科研单位或大学所研究设计的平地机绝大多数以铲刮方式进行工作,存在铲土堆积和耗功大等问题。为此,介绍了激光测控自动农田清平机,结合激光测控技术、旋切技术、自动控制技术和光电信号处理技术等,完成对土壤的切削和收集,并实现对土地进行清理和平整作业,为农业耕作提供快速、准确和高效的作业系统。     

自走式农田清平机测控系统研究

研究自走式农田清平机测控系统硬软件组成、控制方式及在线测控原理。系统采用激光发射器与倾角传感器作为基准信号源,并形成基准平面;激光信号与倾角信号经时间段封闭处理,避免同时调整时相互干扰;测控系统使清平部件实时平行于基准平面,并在该平面内保持水平。     

秸杆还田机刀辊锤爪排列分析

1　问题的提出刀辊是秸杆还田机的重要工作部件 ,而锤爪在刀辊上的排列分布是否合理将直接影响到秸杆还田机的工作质量、性能指标及整机的使用可靠性。本文从刚体的回转平衡出发 ,对刀辊上锤爪的排列分布进行数学分析 ,找出锤爪合理排列分布的平衡关系式 ,从而为秸杆还田机刀辊的设计提供依据。刀辊属于高速旋转工作部件 ,一般是用冷拔或冷轧精密无缝钢管制造 ,其本身应该是动平衡的。但由于在刀辊上焊接若干个工作部件锤爪 ,使原来的平衡被打破 ,如何合理排列锤爪在刀辊上位置 ,使整个刀辊处于动平衡或者最接近动平衡 ,即补偿块的质径积为…     

烟秆拔秆机刀辊参数优化与试验

针对烟秆拔秆机存在拔秆作业能耗高、工作不稳定、刀辊受力不均等不足,对其核心工作部件刀辊的结构参数和工作参数进行优化与试验研究。首先,对刀辊旋耕刀切土轨迹、沟底不平度、切土节距、拔秆入土深度和旋耕速比进行了理论分析,并结合刀辊拔秆工作原理和拔秆农艺要求,确定了拔秆机刀辊较优参数设计组合为:拔秆机前进速度v_m=0.3 7 m/s,切土节距S=1 0 0 mm,旋耕速比λ=8,刀辊转速n=1 1 0 r/min。其次,对影响刀辊工作质量和功率消耗较大的旋耕刀参数及排列进行了研究,包括旋耕刀侧切刃、正切刃、正切部弯折半径、工作幅宽及刀辊回转半径等,得到适合于反转拔秆的旋耕刀参数为:螺线起点的极径ρ_0=1 6 3 mm,螺线终点的极径ρ_n=2 4 0 mm,螺线终点的极角θ_n=3 1.8°,弯折半径r=3 0 mm,旋耕刀幅宽b=3 0 mm,并提出了旋耕刀在刀辊上的4n±2最优数列双螺旋线排列法。田间作业试验表明:刀辊拔秆作业质量较好,性能稳定,设计合理。     

ZM3-Ⅰ基槽清平机的研制

设计了一种用于地基基槽和农田地面平整的ZM3-Ⅰ基槽清平机,介绍了其控制方案、控制原理及工作过程.基于切土和抛送土工作原理,提出了利用刀片的高速旋转产生的惯性对土进行抛送的方式,设计了其主要工作部件;通过对刀片的主要技术参数进行分析,确定了切土刀片的形状及安装方式.整机通过激光和倾角传感器联合作业,对平整度进行监测和控制.经试验验证,其平整精度较高,已达到±10 mm/100 m,能够满足地基施工和农田作业要求,具有一定的应用和推广价值.     

1GZMN-140型旋耕联合整地机的研制

介绍了1GZMN-140型旋耕联合整地机的主要技术参数、总体设计、主要工作部件的工作原理和结构特点。通过田间试验和理论分析研究确定了前轴灭茬刀辊和后轴旋耕刀辊的转速。     

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。     

基于三点调平的农田激光清平机设计与研究

为了使清平机在作业过程中克服农田高低起伏地面的影响而达到较高的平整精度,设计了基于三点调平的自动调平系统.即通过控制器控制3个永磁同步电机进行转动.由滚珠丝杠传动副将电机转动转化为直线移动,驱动3个调整轮相对机架做上下运动.同时,采用一组激光传感器和一组倾角传感器对清平机机身平台的海拔高度和水平度进行实时检测和反馈.经试验验证,其平整精度较高已达到±10mm/100m2,能够满足精确农业对农田土地平整精度的要求.     

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。     

平地机刀鼓设计与切抛效果研究

研究平地机主要工作部件铣切刀鼓,使其在清平过程中既能切平土体表面又能将土方抛出机外,以便于后续的碎土清理工作顺利进行.对比切削与顺逆铣工作方式,研究设计出螺旋状刀片以及由此种刀片对称布置所组成的滑切汇中式切抛刀鼓.根据清平机工作特点修正参数,并计算刀片的切抛土功耗,为动力装置选型提供依据.经计算与试验表明,清平表面不平度满足平地施工的技术精度要求.     

旋耕碎茬工作机理研究和通用刀辊的设计

根据旋耕、碎茬作业不同的工作机理和农艺要求,探讨了各参数之间的关系,运用最优化组合和螺旋线排列原理,设计了旋耕 碎茬刀的多头螺旋线排列及在同一刀盘上的配置,在此基础上设计了旋耕碎茬通用机的变速机构和通用刀辊。其特点是在同一刀辊的刀盘上,可分别安装旋耕刀和碎茬刀,变速箱的变速机械可适合旋耕、碎茬的不同转速要求。     

垄上深松灭茬起垄机的设计与试验

针对现有深松灭茬机深松灭茬作业效果差、阻力大、功耗大及作业效率低等问题,设计了一种五行垄上深松灭茬起垄机。设计深松铲的结构参数为:长度55mm,宽度22mm,高度600mm,圆弧部分入土竖直距离250mm,纵向距离300mm,入土角22°,切削刃角60°,楔刃高度19mm。设计灭茬刀的结构参数为:正切刃滑切角16°、弯折角112°、切削宽度41 mm、刀端点回转半径350mm、弯曲半径35mm、刀刃口厚度5mm,并安装在刀辊上。同时,设计了前端部下边长560mm、上边长390mm、后端部下边长360mm,上边长260mm、罩体长度650mm的起垄部件,与深松铲、灭茬刀辊组成深松灭茬起垄机。田间性能试验结果表明:相比于行业内标准,所有工况下深松灭茬起垄机深松深度稳定性系数平均提高3.15%、灭茬深度稳定性系数平均提高3.69%、灭茬率平均提高10.58%、碎土率平均提高8.26%,其作业后犁底层土壤容重明显降低,成垄高度和宽度满足农艺要求,作业性能与效果优良。     

微耕机刀辊降耗和机具匀速钢带驱动的试验

由汽油机提供动力的自走式微耕机耕作时匀速性差,旋耕刀辊每转不同时刻的切土阻力和功耗波动较大。为了提高刀辊的切削稳定性及整机的操控性,对刀辊进行了改进设计,并为某型号微耕机增配了地轮驱动系统。对原刀辊和改进刀辊的切土过程进行的数值模拟结果表明:改进和优化后的刀辊切土功率峰值和平均功率分别比原刀辊降低了32.3%和41.5%,最大切削阻力降低了49.9%,切削力和切土功率波动有效减小,为机具增配驱动轮提供了功率保障。改进前后机具的对比试验表明:改进后的机具工作正常,未出现功率不足的现象,且具有更好的耕作匀速性,操控难度降低,耕作效率提高。研究结果为同类微耕机增配使机具匀速前进的驱动系统提供了理论依据。     

驱动圆盘犁与双刃型旋耕刀组合式耕整机设计与试验

针对传统旋耕式耕整机在稻-油或稻-稻-油水旱轮作的油菜种植模式下进行耕整地作业易存在整机通过性、适应性差,旋耕装置作业碎土率低、刀辊易缠草、秸秆埋覆性能差等问题,设计了一种驱动圆盘犁与双刃型旋耕刀组合式耕整机。提出先主动犁耕后双刃旋耕、两侧开畦沟的工作方式,分析确定了驱动圆盘犁组主要结构参数以及驱动圆盘犁组-开畦沟前犁布局方式;分析确定了一种应用于驱动圆盘犁与双刃型旋耕刀组合式耕整机的双刃型旋耕装置关键结构参数。依据滑切原理确定了具有长刃部和短刃部的双刃型旋耕刀片关键结构参数;根据驱动圆盘犁组结构布局确定了双刃型旋耕装置为双头螺旋线排列方式。利用离散元仿真方法分析了整机的秸秆埋覆性能以及对土壤耕层交换的影响,结果表明整机作业平均秸秆埋覆率为94.69%,且整机作业后土壤耕层混合均匀。在秸秆留茬量不同的两种工况下进行田间性能试验,田间性能试验表明,驱动圆盘犁与双刃型旋耕刀组合式耕整机作业后平均秸秆埋覆率为96.45%,平均碎土率为95.30%,犁组不堵塞,刀辊不易缠草,机组通过性好;田间播种试验表明,整机播种后油菜出苗均匀,整机作业各项指标均满足稻茬地油菜直播种床整备要求。     

机收棉秆切割装置的设计与试验

针对从回收地膜中分离的棉秆利用率低、处理不合理,以及现有的粉碎还田机大多存在粉碎不彻底、刀具易磨损等问题,设计了机收棉秆切割装置,介绍了整机结构及工作原理,探究了不同切割方式对物料粉碎效果的影响.为确定动刀把数、输送辊线速度、动刀主轴转速等因素对粉碎长度合格率的影响,以三因素为自变量、粉碎长度合格率为响应指标,建立了因...     

小型往复式甘蔗削皮机的设计

针对目前市场上缺乏小型、实用、成本低的甘蔗削皮机械化装置等问题,设计了小型往复式甘蔗削皮机,主要由动力源、机架、传动机构、甘蔗间歇旋转机构及削皮机构组成。利用曲柄滑块机构将电动机的旋转输出转变成削皮刀的往复直线切削和回程运动,间歇旋转机构实现甘蔗的间歇回转,与削皮刀的往复切削和回程运动相互协调,共同完成甘蔗的削皮工作行程和削皮刀的回程。通过对关键零部件的设计计算、有限元分析及动力学分析,验证了装置的可行性、合理性和有效性。试验结果表明:甘蔗削皮的平均干净度达到91.03%,削皮的总体效果明显,满足设计要求,为甘蔗削皮机械化装置的进一步发展提供了技术支持和参考。     

开沟旋耕机渐变螺旋升角轴向匀土刀辊设计与试验

针对长江中下游农业区开厢沟后旋耕作业地表平整度差、土壤轴向分布不均匀等问题,设计了一种渐变螺旋升角轴向匀土刀辊。分析了旋耕刀轴向运土力学条件,建立了匀土刀辊旋耕刀扰土体积参数方程和旋耕刀渐变螺旋升角排列螺旋线方程,并分析确定了影响匀土刀辊轴向匀土性能的关键因素为刀辊转速、旋耕切土节距、初始螺旋升角。运用离散元法模拟匀土刀辊作业过程,以耕后地表平整度为试验指标,以刀辊转速、旋耕切土节距、初始螺旋升角为试验因素,进行了正交试验,建立地表平整度回归方程。利用Design-Expert分析软件得到最优参数组合为：刀辊转速260r/min、旋耕切土节距8.3cm、初始螺旋升角71°,此时仿真地表平整度为17.35mm。在最优参数组合下进行了田间试验,结果表明,匀土刀辊作业后,地表平整度、土壤轴向分布均匀度、耕深稳定性系数、碎土率的均值分别为14.5mm、8.82%、92.34%、81.66%,整体耕整效果优于常用旋耕刀辊。     

基于Delphi可视化编程的旋耕埋草机功耗检测研究

旋耕埋草机在作业过程中受到的阻力较大,尤其是在土壤粘重的地区作业,其功耗问题是制约该机发展的重要因素。针对高茬秸秆还田旋耕埋草机实际功耗大小不清楚、刀辊作业时运动参数与功耗的关系不明确等问题,根据功耗检测的基本原理,采用Delphi可视化编程软件,设计了一种新的旋耕埋草机功耗检测系统。该系统由4个模块组成,包括设计采集模块、传感器模块、数据分析模块和Delphi可视化显示模块。将该系统安装在旋耕埋草机上,对其性能进行了检测,并得到了转速、力矩和功耗等检测结果。该检测结果通过数据处理可以在Delphi开发的界面上进行可视化显示,为旋耕埋草机动力分配和节能降耗的研究提供了可借鉴的数据参考。     

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。