基于响应面法的棉秆粉碎还田试验

针对棉秆粉碎还田效果差、粉碎还田装备可靠性差等问题,采用设计的棉秆粉碎还田机,并将粉碎辊转速、甩刀离地高度、机具前进速度作为试验因素,将棉秆粉碎长度合格率、棉秆抛撒不均匀度、留茬平均高度作为试验性能指标进行棉秆粉碎还田单因素和Box-Behnken试验,建立各试验因素和试验性能指标之间的回归方程,确定各试验因素对性能指标的影响规律,并进行优化计算,对优化结果进行试验验证。结果表明：棉秆粉碎还田的最优值为粉碎辊转速为2 290 r/min,甩刀离地高度45 mm,机具前进速度1.58 m/s,棉秆粉碎长度合格率95.13%,棉秆抛撒不均匀度12.16%,留茬平均高度42.13 mm,为棉秆粉碎还田机作业和设计提供理论指导。     

基于超球面支持向量机的刀具磨损状态识别

提出一种基于超球面支持向量机的刀具磨损状态识别方法。该方法提取切削力与振动信号中的多项特征,对各项特征分别进行刀具磨损量相关性分析,选择与刀具磨损变化量最相关的均值、均方根、小波系数能量以及小波系数近似熵组成特征向量。采用超球面支持向量机作为分类器,实现了刀具磨损状态的自动识别。实验证明,在小样本学习情况下,基于超球面支持向量机的刀具磨损状态识别方法具有良好的学习和泛化能力,获得较高的识别正确率。     

刀具磨损状态监测与车削加工仿真研究

为研究刀具磨损量与切削力之间的关系,在车削过程中,通过测力仪采集得到切削力数值,通过影像测量仪测量刀具的磨损量。通过实验,研究切削力与刀具磨损的相关性,得出刀具切削力变化与磨损变化是一致的。通过Deform 3D软件对车削加工过程进行仿真,然后将模拟结果与实验结果进行了比较,为实际生产参数的选择提供理论依据。     

4JSM-2000B型残膜回收机棉秆粉碎装置设计与试验

地膜残留现已成为影响新疆棉区可持续发展的主要因素,而现有的残膜回收机具大多存在含杂率高的问题。为解决上述问题,研制了一种新型棉秆粉碎装置,主要由悬挂架、动力传递系统、刀片及刀辊等部件组成。该机采用螺旋单侧输出搅龙,将粉碎后的棉秆侧抛至地面,降低了残膜含杂率。设计了刀片线速度、刀辊旋转半径、刀辊转速及螺旋输送机构,并确定其结构尺寸。田间试验结果表明:当刀辊转速2200r/min、刀片离地高度60mm、机具作业速度1.5m/s时,棉秆粉碎合格率为90.2%,本研究可为棉秆粉碎装置的设计与改进提供理论支持。     

数控机床刀具磨损在线监测与预警技术

刀具磨损是影响数控机床加工质量和效率的主要因素之一,为了实现数控机床刀具磨损的在线监测与预警,该文基于数字孪生技术,构建数控机床刀具磨损在线监测与预警技术体系,采用神经网络技术进行海量数据特征提取与降维,并选取三种模型评价指标(MAPE、RMSE、MAE)对该模型监测及预测精度进行评价。结果表明,该技术在刀具磨损监测和预警方面表现出较高的准确性和可靠性,能够及时发现刀具磨损并提前预警,从而避免因刀具磨损而引发的加工质量下降和生产事故。     

1JFH-34型小麦秸秆粉碎还田机的研制与改进

指出了小麦秸秆切碎还田机研制与改进的必要性,介绍了目前小麦秸秆切碎还田机的基本工作原理,详细论述了1JFH-34型小麦秸秆粉碎还田机在设计与制造等诸方面所进行的改进,开展了产品性能可靠性跟踪考核,提出了机具存在的问题和需要进一步改进的建议.结果表明,该机具从技术和性能上已经比较完善,可以进行大面积推广应用,使这一机具发挥出更大的经济效益和社会效益.     

收割机刀具磨损状态监测系统的设计——基于图像处理技术

首先介绍了图像处理技术的特点和优势,然后从图像预处理、特征值提取和磨损面积计算等方面分析了收割机刀具磨损检测原理,并从软硬件体系结构入手,实现了一套基于图像处理的收割机刀具磨损状态监测系统。试验结果表明:在336次实际监测中,系统成功识别诊断刀具状态312次,成功率高达92.86%,平均监测一次的时间为6.67s,准确性高,识别速度快。     

密植枣园枝条粉碎还田机设计与试验

为解决新疆密植枣园果树枝条修剪量大、处理困难、人工劳动强度大及配套装备短缺等问题,研制了一种牵引式枝条粉碎还田机,主要由捡拾装置、粉碎装置和传动装置等组成。为此,主要阐述了机具整体设计方案和工作原理,并对其捡拾机构和粉碎机构等关键部件进行了理论分析和结构设计。捡拾装置通过上下捡拾辊与底部叉板相互作用对枣枝进行拾取和折断,提高了捡净率与粉碎效率;枝条在动定刀配合下被切断,并与筛片产生撞击,实现了高效粉碎。为获得粉碎还田机最佳工作效果,以刀轴转速、刀片数量、筛孔大小、枝条含水率和捡拾转速为试验因素,以捡净率和粉碎粒度为试验指标,进行了五因素二水平二次回归正交旋转中心组合优化试验,利用Design-Expert软件对该模型进行优化求解得到最佳参数组合。结果表明:在地形平坦、枝条含水率2 5%±3%的情况下,该机以2 km/h的速度进行粉碎作业时可获得较佳粉碎效果。该速度下,主要指标平均粉碎效率若羌灰枣枣枝(轻剪)为600kg/h,若羌骏枣枣枝(重剪)为1 500kg/h,平均枝条捡净率为92%,粉碎粒度(小于5cm)达89.3%。该研究可为解决新疆密植枣园枝条机械化处理技术提供参考。     

香蕉秸秆粉碎还田机刀片优化设计与试验

为进一步解决香蕉秸秆资源浪费问题,在Ⅰ代立式粉碎刀具基础上设计优化了适用于1JHXJ-160C型立式香蕉秸秆粉碎还田机的粉碎刀具,并利用限元模拟仿真得到所设计刀具的应力云图与位移云图。仿真结果表明:刀具最大应力处为刀柄与刀刃部弯折处,应力最大值为41.6MPa,改进后的刀片满足强度条件。对刀片改进后的样机进行性能测试,通过试验得到合理的还田机工作参数组合,即还田机粉碎刀具厚度为12mm、还田机工作速度0.7m/s、粉碎刀轴转速1080r/min时,秸秆粉碎合格率与还田机工作效率分别为95.9%、0.420hm~2/h,均达到香蕉秸秆粉碎还田要求。     

基于传感器信号融合和PSO-LSSVR的刀具磨损预测研究

最小二乘支持向量回归模型能有效地构建特征与刀具实时磨损间映射关系,但受限于自身参数的复杂性,无法获得最优模型性能,同时由于单个传感器的局限性,难以全面反映刀具磨损的多维信息。为进一步提升刀具磨损预测精度,提出一种基于多传感器信号融合并利用粒子群算法优化参数的最小二乘支持向量回归模型的刀具预测方法。通过对采集的传感器信号进行小波降噪,提取可用于反映刀具磨损的多域特征,并通过核主成分分析法对多域特征进行降维融合,采用经过粒子群算法优化参数的最小二乘支持向量回归模型构建融合后特征与刀具磨损的映射关系。通过公开数据集进行的实验,表明该模型具有较高的预测精度,验证了所提出预测方法的有效性。     

秸秆粉碎还田与整地复式作业机连接装置设计与试验

针对东北稻区秸秆粉碎质量不达标影响后续整地质量,机具下地作业次数多土壤压实严重的问题,设计一种连接装置可连接秸秆粉碎还田机与整地机具,一次下地实现秸秆粉碎还田与整地的复式作业。综合考虑秸秆粉碎还田与犁耕之间的交互作用与匹配性,从横垂面、纵垂面、水平面3个运动平面对连接装置进行理论分析,并通过仿真对连接装置进行稳定性分析。通过理论分析,进行连接装置横垂面幅宽匹配性、纵垂面作业位置匹配性、水平面动力学匹配性研究;根据理论分析得的连接参数,进行连接装置结构设计;通过ANSYS Workbench进行关键连接装置的静力学分析及动态分析,设计的装置满足强度要求及运输状态的稳定性要求。复式作业与分段作业的田间试验表明,复式作业能够达到犁耕的工作稳定性要求,耕深平均值为17.3 cm,耕深稳定性系数为91.2%,耕宽平均值为119.2 cm,耕宽稳定性系数为93.6%;复式作业植被覆盖率为95.7%,分段作业植被覆盖率为98.3%,二者无显著性差异,且复式作业油耗比分段作业少,可减少油耗3.15 kg/hm²。     

双定刀滑切防缠式香蕉秸秆粉碎还田机设计与试验

针对我国香蕉秸秆粉碎还田作业过程中香蕉秸秆粉碎质量差,秸秆缠绕堵塞等问题,设计了一种双定刀滑切防缠式香蕉秸秆粉碎还田机。基于滑切定理,解析了粉碎刀随轴转动过程中的动态滑切角和粉碎定刀滑切角的相对作用原理,以等速螺线设计L形粉碎定刀刀刃曲线,确定了粉碎刀结构参数;对香蕉秸秆缠绕粉碎刀辊进行受力分析,设计防缠绕板并确定装配数量与结构参数;以装置前进速度、粉碎刀辊转速、防缠绕板高度为试验因素,以香蕉秸秆粉碎合格率、抛撒不均匀度和香蕉秸秆缠绕数量为评价指标进行三因素三水平正交试验,建立因素与指标的响应面数学模型。试验结果表明,最优参数组合为作业机前进速度1.5 m/s、防缠绕板高度41.6 mm、粉碎刀辊转速1 800 r/min,此时香蕉秸秆粉碎合格率为93.8%,香蕉秸秆缠绕数量为26,香蕉秸秆抛撒不均匀度为12.1%。以最优组合进行田间试验验证,试验结果表明双定刀滑切防缠式香蕉秸秆粉碎还田机整机防缠性能优越,满足设计要求。     

新型滚刀式棉秸秆粉碎回收机的研制

根据目前棉秸秆粉碎机功耗高、粉尘较大及棉秸秆回收能力差等缺点,设计了一种新型滚刀式棉秸秆粉碎回收机。同时,重点介绍了滚刀式棉秸秆粉碎回收机主要结构和工作原理,对其关键部件切碎装置以及输送装置进行了设计计算,确定了主要的参数。该机结构紧凑,功耗低,可以一次性的完成棉秸秆的粉碎及回收作业,为充分利用开发棉秸秆资源提供了一种新的机型。     

棉秆联合收获机的设计

随着棉花秸杆利用率的迅速增加,其联合收获机械化的需求也日益增强。本研究设计了一种棉花秸秆拔取切碎联合收获机,可一次性完成棉秆的拔出、捡拾、切碎、集箱等作业工序,提高棉花秸秆的收获效率,减少机械进田压地次数,省工省时省费用。     

棉秆粉碎收获机的研制

棉秆富含纤维素、木质素和多缩戊糖,具有多种利用价值。为此,提出一种棉秆粉碎收获机的创新设计方法,包含了方案设计、传动设计。该机的研制成功,将对棉秆资源的回收利用有着重要的意义。     

基于机器视觉的棉花氮素营养诊断系统设计与试验

采用数码相机和CCD数字摄像头为图像监测设备,融合机器视觉技术,集成数字图像处理技术、农业物联网技术、Web远程控制技术、信息传输服务技术和数据库管理技术等构建了远程服务系统平台。通过2年试验对棉花的生长状况进行实时跟踪监测,获取其冠层图像,运用数字图像处理技术对棉花群体冠层图像进行分割,筛选棉花长势监测与氮素营养诊断反应敏感的特征颜色参数覆盖度,构建了覆盖度与棉花地上部总含氮量间的关系模型。研究结果表明,覆盖度与棉花地上部总含氮量间指数函数模型相关性最高,其决定系数为0.978,根均方差为1.479 g/m~2。依据棉花覆盖度与氮素营养诊断的最佳模型,搭建了棉花长势长相监测中心(田间监测)、网络信息服务控制中心(服务器)、图像分析与数据处理中心、决策诊断与评价中心以及用户浏览中心,形成一个大型环式"一网三层五中心"棉花监测管理诊断体系,初步实现对棉花生长信息和氮素营养状况快速准确的监测与诊断。     

直注式秸秆捡拾粉碎深埋机设计与试验

为提升秸秆深埋质量,针对秸秆深埋过程中秸秆捡拾效果差、输送方式单一、输送效率低、深埋率低等问题,提出一种直注式秸秆深埋还田方法,设计了直注式秸秆捡拾粉碎深埋机,阐述了整机结构和工作原理。对关键部件进行了设计分析,设计了无护圈式捡拾装置,分析了捡拾装置各个运动阶段与弹齿的运动轨迹,确定了4个运动阶段所对应的相位角;设计了以运秸螺旋输送器和运秸叶片为主的机械输送装置、以抛秸风叶和运秸导管为主的气力输送装置。对秸秆输送量进行分析,明确了运秸螺旋输送器结构参数,得出了运秸螺旋输送器最低转速;对运秸叶片和抛秸风叶进行了动力学分析,确定了运秸叶片和抛秸风叶结构,明晰了影响秸秆输送效果的关键因素为机具前进速度、运秸螺旋输送器转速、抛秸风叶转速、运秸叶片倾角和抛秸风叶倾角,并确定了影响因素范围。仿真试验结果表明,机具前进速度和运秸螺旋输送器转速存在交互作用,最佳作业参数：机具前进速度为3km/h、运秸螺旋输送器转速为1200r/min和抛秸风叶转速为1600r/min。田间试验结果表明,平均秸秆捡拾率和平均深埋率分别为91.02%,90.03%;运秸导管出口处风速和作业扭矩分别为1.78～26.83m/s、61.55～214.78N·m,各工作部件运行稳定,满足秸秆深埋还田作业要求,为秸秆深埋还田机研发和改进提供了依据。     

夹持带式棉秆收获机设计与试验

为降低棉秆收获时的拔断率,提出双柔性带裹夹拉拔的收获方式,设计了夹持带式棉秆收获机,该机4个带轮交叉放置,延长了带夹路径与时间,从而避免因棉秆未完全拔出而导致的漏拔。通过正交试验研究带夹部件各因素对棉秆收获效果的影响,建立以漏拔率和拔断率为响应值的多元二次回归模型,并进行了工作参数优化与大田验证试验。结果表明,当带轮1转速为272.3r/min、拉拔角为38.65°、机具前进速度为2.5km/h时,模型得到的漏拔率为1.85%、拔断率为7.72%;验证试验得出：在前进速度2.5km/h、拉拔角40°和带轮1转速270r/min时,漏拔率为6.84%,拔断率为9.98%,与优化值相近,说明所构建的模型合理,夹持带式棉秆收获机满足相关设计要求。     

水稻秸秆全量深埋还田机设计与试验

针对水稻秸秆全量深埋还田机作业时刀辊前方壅土问题,结合水稻秸秆全量深埋还田机作业过程,分析作业过程中刀辊前方壅土原因,通过运动学及动力学分析,建立在加速阶段及抛运阶段土壤颗粒与还田刀间相对位移模型及在空转阶段土壤颗粒运动模型,利用Matlab对已建立模型求解,确定还田刀的弯折线角为55°、刀辊转速为190 r/min、还田刀弯折角为77°、还田刀宽度为80 mm,并对整机进行配置。以前进速度、留茬高度、离地间隙作为影响因素,以还田率、碎土率、地面平整度及耕深作为响应指标,设计田间试验,并在相对潮湿、粘重的土壤环境下进行适应性试验。田间试验结果表明:水稻秸秆全量深埋还田机可在牵引功率66 k W、留茬高度不大于260 mm、作业速度不大于3 km/h的作业条件下完成作业,还田率达到85%,碎土率与地面平整度均达到95%,前方壅土现象得到明显减轻,且能在相对潮湿、粘重的土壤环境下进行作业,各项指标均优于农艺要求,证明了机具的适用性。