果园株间除草自动让树装置的设计

针对果园除草作业机械易伤果树、果树株间除草困难、人工须二次补耕等问题,研究设计了一种具有果园株间除草自动让树装置的果园除草机。通过阐述果园株间自动让树装置工作原理,研究了让树动作的实现方式及果园株间自动让树装置的耕作要求,最终确定了果园株间自动让树装置的设计方案,并完成了果园株间自动让树装置的整机建模及关键部件的设计。同时,对液压控制系统进行了理论分析与设计,确定了液压系统的执行元件及动力元件的工作参数,并利用AMESim软件对液压系统做出仿真分析,验证液压系统设计的合理性。     

果园株间除草自动避障装置的设计与试验

针对果园经济作物种植模式存在的果园行间和株间中耕除草劳动强度大、株间杂草清除困难、需进行人工二次补耕等问题,设计了一种株间自动避障除草装置。研究了避障装置的耕作要求,结合果园株间除草自动避障装置的工作原理,设计了整机的结构,并对液压控制系统进行了理论分析与设计,最终确定了果园株间除草自动避障装置的设计方案。试验结果表明:果园株间自动避障装置在正常作业速度3.5km/h下,碎土率为93.68%,耕作深度为14.64cm,株间漏耕率4.12%,避障通过率为100%,满足了设计要求,提高了果园机械作业效率。     

果园株间除草机的设计

现有果园机械除草一般不能清除株间杂草,仅可除掉果树行间杂草,导致果园杂草重新泛滥,降低了机械除草的作业效果,需要人工进行二次补耕。为此,设计了一种果园株间除草自动让树装置,安装于除草机上,用于果园里树与树之间经济、快速、高效除草作业。通过理论分析和计算,确定让树装置各工作参数,并对主要工作部件进行了设计,且保证机械感应触杆碰到果树的时候,刀具快速闭合,使得刀具松到树旁边的土壤但不会伤到树。该装置还可与耕耘机、修剪机单侧或双侧连接一起作业,提高了果园机械作业效率。     

组合梳齿式株间除草机构优化试验

设计了一种适合玉米和大豆作物株间作业的组合梳齿式除草机构,为优化该机构的设计并确定其关键参数的最优组合,利用正交试验方法对试验数据进行处理,通过极差分析,确定了除草部件工作参数对株间除草率和伤苗率的影响程度,优化出最佳工作参数组合。试验结果表明,梳齿数目和梳齿盘转速对株间除草机构的性能影响显著。最佳优化方案:梳齿数目6、梳齿间距50mm、梳齿盘转速180r/min 和作业速度2.3m/s,该条件下苗间除草装置的伤苗率为2.73%、苗间除草率可达87.6%。研究结果为设计性能可靠的株间除草机构提供了理论依据。      

果园株间机械除草技术研究进展与分析

传统的果园除草机主要进行行间除草,但果树株间为非连续区域,株间机械除草难度较大。果园株间除草机可对果树行间和株间同时进行除草,作业效率高,除草彻底。为此,主要对近年来国内外株间除草机研究现状进行介绍,对避障装置、除草装置、驱动方式、工作速度等几个关键技术进行分析和比对,强调高效稳定的避障装置是果园株间除草机的核心。在此基础上,提出了果园农机、农艺与信息技术深度融合发展,研究了高效稳定的避障装置。结果表明:小型化模块化设计将是果园株间除草机的未来发展趋势,适应稳定作业要求的株间避障技术和高速、高效的机械除草技术,是我国果园株间机械除草的研究重点。     

弧齿往复式稻田株间自动避苗除草装置设计与试验

针对现有稻田株间除草漏除率大、除草率低和除草装置因无法确定秧苗位置而导致伤苗率高等问题,基于除草执行部件往复式开合运动思想,设计了一种用于去除稻田中耕期株间杂草的弧齿式自动避苗除草装置。根据中耕除草期稻株生长状态,通过理论分析设计了对置株间除草齿,并确定了除草弧齿的主要结构参数。利用光电传感器和电动直线推杆的协同作用,设计了自动避苗控制系统,当该装置执行避苗除草作业时,系统根据前进速度控制除草弧齿张开一定间距,以躲避秧苗。基于显式动力学仿真软件LS-DYNA进行了虚拟试验,以地表下0~40mm内土壤扰动率为试验指标,当除草齿入土深度为32mm时,土壤扰动率达到最大值,为90.02%。通过田间试验验证了该株间除草装置和自动避苗控制系统的作业性能,在前进速度为0.5~0.9m/s时,该装置平均除草率为86.51%、平均伤苗率为0.20%,除草和避苗作业性能稳定,可满足稻田除草农艺要求和株间“避苗除草”作业要求。     

射流式水田株间除草装置设计与试验

针对水田株间除草作业劳动强度大、株间除草率低、易损伤秧苗等问题,提出一种水射流除草方法,以此设计了一种射流式株间除草装置。首先通过理论分析与参数计算确定了射流倾角为31°,喷嘴直径为0.004mm,运用动量守恒定理、粘性流体力学和土力学原理进行分析,建立了喷嘴临界破土压力模型,得出喷嘴临界破土压力为0.53MPa。进行水稻根系抗冲断极限水压试验,确定了喷嘴出口压力上限为1.5MPa。进行台架试验,选取装置前进速度和喷嘴出口压力为试验因素,以除草率为试验指标,采用二次正交旋转组合设计,建立了试验指标与影响因素回归模型。运用Design-Expert 8.0.6软件对试验数据分析并进行验证试验,结果表明,当装置前进速度为0.3m/s,压力为1.5MPa时,除草率为90.62%。满足水田机械除草作业农艺和技术要求。     

八爪式株间机械除草装置虚拟设计与运动仿

设计了一种适合作物株间作业的八爪式机械除草装置,采用Pro/E进行了虚拟样机设计,建立了除草装置的装配模型,利用ADAMS软件对该装置进行运动学仿真,得出在不同速比下的除草铲齿运动轨迹,通过计算得到除草铲齿与土壤接触部分的面积,并对每个铲齿的覆盖区域以及相邻铲齿覆盖的重合区域进行分析,确定的合理速比为λ=0.754,优化了装置的结构和运动参数.     

一种果园株间除草机的研制

针对新疆果园株间杂草不易清除、人工二次作业费工费时等问题,本文对比农田除草与果园除草的作业特点,阐明了株间除草机具的技术要求,计算了合理的作业幅宽,设计了一种能够满足新疆果园种植模式的带有自动避障机构的果园株间除草机。     

水田株间立式除草装置的设计

机械除草是解决除草剂大量使用而造成环境严重污染、杂草抗药性增强等危害的最佳方法。针对株间杂草难以控制的问题,设计了一种水田株间立式除草装置,并对其结构及工作原理进行了阐述。运用Pro/E软件建立了三维模型,并通过ADAMS软件对株间立式除草刀盘进行运动学仿真,获得株间立式除草弹齿的除草轨迹。对仿真结果进行分析,得出了最佳速比为1.65、齿数k=8时最接近各参数要求的结论,为水田除草机整机关键部件的研制提供了理论依据。     

倒V型稻田株间除草装置虚拟仿真及验证

针对现有稻田株间除草装置除草率低、伤苗率高的问题，对已设计的倒V型稻田株间除草装置进行有限元虚拟仿真。采用ALE多物质单元体算法建立土壤—水耦合模型，运用罚函数法，对除草爪与土壤—水模型进行流固耦合。采用二次正交旋转组合试验设计方法选取机器前进速度、除草爪转速与水层厚度进行虚拟仿真试验与分析，得到各因素及其一级交互作用对除草爪与土壤—水模型扰动率的影响规律，影响扰动率因素为除草爪转速>水层厚度>机器前进速度。通过对虚拟仿真试验结果进行优化设计，得到倒V型株间除草装置最佳因素参数组合为机器前进速度为053 m/s，除草爪转速为180 r/min，水层厚度为0.01 m。通过对仿真优化设计结果室内试验验证可知，倒V型稻田株间除草装置在最佳因素参数组合下进行除草作业平均除草率85.04%、平均伤苗率3.62%，满足稻田机械株间除草农艺要求。     

水田除草机株间除草装置设计

设计一种水田除草机株间除草装置,介绍该机构总体结构设计与工作原理,对其传动过程进行分析。重点说明株间除草弹齿软轴驱动系统的设计思路,提出以钢丝软轴为主要部件的柔性传动方式,既简化了传动系统,又提高了作业效率与效果。     

稻田株间除草机构除草过程中伤秧影响的试验研究

稻田杂草是影响大米产量和质量的一个重要因素。鉴于化学除草的负面影响,机械除草技术一直是国内外科研攻关的重点,但如何降低除草过程中工作装置对秧苗的损伤和影响成为研究的难点。为此,对稻田机械式株间除草机构的主要因素的秧苗损伤情况进行了试验研究。试验在机插稻田进行,稻苗行间距28~31cm,株间距14~15cm。试验在秧苗移栽后7天左右进行,该时间为稻田第一个出草高峰期,试验采用二次旋转正交试验方法,应用Design-Expert进行试验分析,获得了株间除草主要工作因素机器前进速度、除草盘转速、除草深度之间单因子及交互作用对伤秧率的影响。移栽7天时,田间试验在保证除草率的前提下确定了低伤秧率株间除草机构的工作参数为机器前进速度为0.38m/s,除草盘转速162.75r/min,除草深度为43.9mm,此时除草率为80.5%、伤秧率为3.8%。     

跨行自走式除草机器人设计及仿真分析——基于EDEM

杂草去除是农业生产中不可避免的问题,因此设计了一种跨行自走式除草机器人,能够同时实现行间和株间除草,且行间除草的同时能够起到深松土壤的作用。通过曲柄摇杆机构实现除草刀的摆动,来避开农作物。利用EDEM软件对固定除草深度和速度下不同入土角度的除草过程进行仿真分析,结果表明：相同除草深度和速度下,除草刀具受力随着入土角度的增大而先减小后增大;行间除草刀具选取45°入土角为最优工作参数,株间除草刀具选取60°入土角为最优工作参数;通过仿真计算土壤蓬松度和土壤扰动系数,得到的结果是土壤蓬松度在10%～40%之间、土壤扰动系数大于50%,符合松土壤扰动效果的评价指标。     

钵苗移栽机五杆式栽植机构的设计与试验

针对旱地蔬菜移栽机栽植机构结构复杂、栽植钵苗直立性差等问题,设计了一种五连杆鸭嘴栽植机构。首先,确定了五杆式栽植机构的工作与结构参数,分析了植苗部件旋转切向速度与机器前进速度之比λ对钵苗栽植曲线的影响;通过运动仿真并结合移栽农艺要求,对五杆机构进行参数设计,得出一组最优参数组合。然后,对五杆式栽植机构进行了结构设计与仿真分析,通过对栽植机构关键部件鸭嘴打穴器的有限元分析,保证其作业时的结构强度要求,并通过运动学仿真软件Adamas进行栽植机构的参数优化及运动学仿真。最后,试制样机并进行了田间移栽试验,对样机进行了4组试验,每组移栽72株油菜钵苗。结果表明:各评价指标满足设计要求,五杆式栽植机构结构设计与参数选择合理,株距变异系数及栽植深度变异系数较低,栽植机构工作稳定。     

果园自动避障中耕除草管理机设计与试验

我国果园、林地等中耕除草环节存在株间除草机具自动化程度低、劳动强度大、生产率低等问题,多数采用人工作业,降低了果园、林地等经济效益。本文设计一种果园自动避障中耕除草管理机,包括液压系统、避障机构、偏置机构等,通过旋耕方式进行株间除草作业,利用触杆及液压系统可以实现中耕作业时作业部件对果树和障碍物的有效避障。试验表明,机具最大偏置量165 cm,最小偏置量125 cm,工作速度2.68～3.24 km/h,避障通过率为100%,耕深8～10 cm,漏耕率为3.49%,生产率为0.24～0.30 hm~2/h。     

凸轮摇杆式摆动型玉米株间除草装置设计与试验

为满足我国北方玉米苗间机械除草作业需求,设计了一种凸轮摇杆式摆动型玉米株间除草装置,阐述了除草装置的总体结构与工作原理,对其关键部件凸轮摇杆机构和除草刀进行参数化设计,通过对除草装置避苗过程的运动和受力分析,得到影响其作业效果的主要因素及各因素的取值范围。以前进速度、弹簧刚度和除草刀转速为试验因素,以除草率、伤苗率为试验指标,在室内土槽中进行L9(34)正交试验,以考察试验因素对除草装置工作性能的影响。结果表明,各因素对指标影响的主次顺序为弹簧刚度、前进速度、除草刀转速;最优水平组合为弹簧刚度60 N/mm、前进速度0.6 m/s、除草刀转速130 r/min。以最优水平组合进行验证试验,结果为除草率89.8%,伤苗率2.1%,证明其具有较优的作业性能。     

果园耕耘机避让系统的设计

在果园幼树时期,杂草对幼树的成活率和结果时间有较大的影响,所以除草作业是果园生产管理必不可少的一个环节。现有的果园除草设备大多数是针对行间杂草,而少数株间除草设备仅能除去株间杂草,不能对果园的杂草进行全方位清除。针对此问题,该文介绍了一种行间、株间一体化全方位自动除草机械,行间除草通过错开的2组弹齿耙进行耕作,株间除草利用液压驱动刀具旋转避障,有效地提高了耕作效率。     

果园避障旋耕机的研究与设计

针对现有旋耕机果园作业时株距间的区域无法耕作、造成少耕漏耕现象,需要人工进行二次补耕的问题,将液压避障系统应用于果园作业,设计了一种果园避障旋耕机。通过理论分析与计算,确定了旋耕机各工作参数,并对各系统和主要工作部件进行了设计,进而确定了整机的结构与技术参数。该果园避障旋耕机结构简单、工作可靠,具有良好的使用价值与推广前景。     

基于遥控转向的稻田行间除草机设计与试验

为提高机械除草作业效率,减轻劳动强度,解决稻田除草机作业过程中除草率低、伤苗率高等问题,结合水田行间除草农艺要求,设计了一种基于遥控转向的稻田行间除草机。阐述了整体结构及工作原理,建立除草机的力学模型,通过分析获得了主动除草轮所需最大驱动力矩为49.42N·m,根据阿克曼转向原理设计了梯形转向机构,通过分析确定了梯形转向机构的结构参数,对转向过程进行力学分析得到梯形转向机构所需最大驱动扭矩理论值为4.57·m,并对转向控制系统进行设计,实现远程控制除草机转向及接收反馈信息功能。进行了除草机转向性能试验,记录除草机实际转角与理论转角并进行对比,试验结果表明,理论转角与实际转角最大偏差为1.3°,控制系统精度较高,满足田间实际作业时的转向要求;进行了除草性能试验,田间试验结果表明,除草机除草率均不低于77.9%,伤苗率均不高于3%,满足水田除草农艺指标的要求。