自走式玉米高地隙喷雾机底盘系统设计研究

玉米生长中后期常规施药机械难以适应,高地隙喷雾机的研制问题亟待解决。自走式高地隙底盘技术是玉米高地隙喷雾机研制的核心问题。为此,根据玉米生长中后期植保作业要求,制定了喷雾机总体设计方案;结合自走式底盘技术原理,应用solidworks对喷雾机底盘系统相关的行走系、转向系、制动系、轮距调整系及喷杆系等关键系统进行了三维设计,为底盘系统动力学建模、性能仿真分析及自走式玉米高地隙喷雾机的研制奠定了基础。     

高地隙自走式喷杆喷雾机的设计与试验

针对小麦、棉花等农作物田间喷药作业的需求,设计一种高地隙自走式喷杆喷雾机。对整车机架、喷杆升降机构、轮距调节机构、转向机构、喷杆、液压行走系统、喷雾水路系统等关键零部件和系统进行了研究和设计,并制作出样机。通过样机试验验证整机设计方案及功能、性能等,试验测得最大行驶速度为32 km/h、最大爬坡度>20%,最大侧翻稳定角度为18.1°,喷雾量变异系数为6.3%。试验表明,样机的各项功能和操作等满足设计要求。该样机的设计和试验为高地隙自走式喷杆喷雾机的相关研究和设计奠定了基础。     

高地隙自走式喷雾机发动机悬置系统优化设计

某经济型高地隙自走式喷雾机使用三缸发动机作为动力,但低速作业时整车振动剧烈,对喷雾性能产生了不利影响。针对这一问题,对悬置系统进行重新设计。低速运行时,激励主要来自绕曲轴轴线的转矩波动,故采用隔振器斜置式布置方案。根据振动理论,对隔振器安装位置和倾斜角度进行计算和优化。理论分析和试验结果表明:改进设计后,整车振动情况得到较大改善。     

高地隙果园动力底盘的设计

近年来,我国各地果树种植业发展迅猛。面对果农年龄结构老化和劳动力不足的现实情况,针对果树苗圃以及新型矮砧密植果园栽培模式和管理作业要求,研制了一种高地隙果园动力底盘,解决了传统拖拉机作业过程中伤苗以及挂接配套农具之后机身长度过长、通过性降低和转向不灵活等问题。通过以悬挂旋耕机为例进行计算分析,验证本动力底盘悬挂配套果园管理作业及果树苗圃作业机具之后的动力性能。     

高地隙喷雾机可伸缩式喷杆设计

目前，国内高地隙喷雾机普遍存在喷杆工作喷辐相对固定、不能够根据实地工作条件进行灵活调节等问题。为此，设计了一种可伸缩式喷杆，喷辐可调，且在设定喷辐后分别固定在内外框架上的喷管可以利用管内药液的压力进行自动对接，并可根据实际的应用环境在一定的范围内选择不同的喷幅进行施药工作。同时，利用三维软件建立模型并运用仿真软件对喷杆进行有限元分析，搭建简易的喷架模型，针对对接装置的相对位置进行误差测量与分析。仿真结果表明：喷架力学结构合理，喷辐可以按照设计要求进行准确的改变，为解决目前高地隙喷雾机喷杆存在的问题提供了一种方案。     

高地隙喷雾机自转向电动底盘控制系统设计与试验

针对传统机械传动式高地隙喷雾机底盘在水田环境行走时容易陷入泥泞和深沟的问题,设计了一种四轮独立电驱动自转向电动底盘。底盘转向机构由可自转向的前后桥构成,根据自转向机构特点,提出了底盘部分动力学建模方法,将未建模动态以及外部扰动合并为总扰动,构建扩张状态观测器（Extended state observer, ESO）,实时估计总扰动并进行扰动补偿,再对无扰动的线性模型设计串级比例控制器,进行模型参数辨识与控制验证。仿真结果表明,采用阶跃信号模拟扰动,ESO扰动观测值可在0.5s内收敛到实际扰动;扰动观测器收敛后,当期望转角从0°突加至20°时,得到转角跟踪控制响应曲线的上升时间为1.9s,超调量为2.3%。试验表明,喷雾机以1m/s的速度行驶在平坦路面时,前转向桥转角上升时间为3.1s,后转向桥转角上升时间为2.0s,说明本控制方法具有较好的控制效果;喷雾机在满载的情况下工作在泥泞田间时,可以越过宽20cm、深40cm的泥泞深沟,说明其在田间具有良好的通过性。     

高地隙喷雾机在玉米生产中的应用

阐述了高地隙喷雾机在玉米生产期内病虫草害防治过程中的重要作用,重点介绍了国内外典型高地隙喷雾机产品的技术特点和应用现状,分析了制约国产高地隙喷雾机发展和推广的因素,探讨了国产高地隙喷雾机的发展趋势,指出了国产高地隙喷雾机在地隙、市场需求灵活性方面具有较大优势,市场前景良好,为我国高地隙喷雾机的研发、推广应用提供借鉴和参考。      

高地隙果园动力底盘液压系统的设计

结合我国果树苗圃与新型矮砧密植果园栽培模式、管理作业要求以及液压传动技术的特点,设计了高地隙果园动力底盘液压驱动系统以及液压升降系统,并且通过对行走驱动系统参数的计算以及动力底盘的性能试验,验证该动力底盘的动力性能。     

轮式高地隙喷雾机行走液压驱动系统的设计研究

针对农业现代化植保作业及液压传动的技术特点,设计了高地隙喷雾机行走液压驱动系统,对行走液压驱动系统中元器件的选择进行了研究,并运用软件AMEsim进行建模仿真分析,为样机的制造奠定了基础。     

大田蔬菜高地隙自走式喷杆喷雾机的研制

针对我国缺乏大田蔬菜地高效施药机具的现状,研制出一种小型、高效、安全的防治大田蔬菜与水稻病虫草害的轻便型自走式高地隙喷杆喷雾机。该机具集成高地隙自走式底盘、喷雾系统、机电液中央控制系统,自走式底盘主要由机架、动力系统、行走转向系统以及液压系统几个方面组成。该机具四轮驱动、四轮转向、行驶稳定、转向灵活、适应性强,喷杆前置、药箱后置,保证了整机重心平衡,采用电动推杆实现喷杆的折叠,减轻了喷杆质量,作业效率高,不仅满足大田蔬菜施药农艺要求,还可应用于水田施药作业。     

高地隙自走式喷雾机动力传动系统的设计

我国大田农作物中后期病虫害防治迫切需要高行间通过性的高效植保动力机械,因而提出了一种自走式高地隙喷杆式喷雾机的动力底盘设计方案。该动力底盘采用四轮驱动和全液压四轮转向结构,具有离地间隙高、水旱兼用及机动性好等特点。为此,进行了总体方案的设计及基本参数的确定,介绍了传动系统的方案设计及工作原理,并对变速箱传动方案进行了设计。同时,重点对行走动力传动系统传动比、喷药液压动力传动系统参数与发动机工作特性之间匹配进行研究,在保证喷雾机作业时施药行走速度与施药机具效率最佳匹配的前提下,发动机在燃料经济性较高的区域内工作,实现高效、节能和环保的设计目标。     

液压四驱高地隙轮式喷雾机传动系统的设计与验证

高地隙轮式喷雾机在中国的西北与东北有广泛的农业经济市场;对此结合高地隙轮式喷雾机的工作特点与闭式液压系统的优势;制定合理的工作参数,设计符合要求的液压系统;运用AMESim软件模型创建闭式液压传动系统,并根据设计选型的液压元器件数据进行仿真分析;根据分析结果对样机进行优化升级,进行验证试验。试验结果表明设计的闭式液压传动系统满足高地隙轮式喷雾机实际工况的使用要求;为农业机械智能化控制改造提供一个稳定的实验平台。     

高地隙喷杆喷雾机底盘可靠性试验

对高地隙喷杆喷雾机底盘结构可靠性进行了有限元仿真和实测试验,计算了底盘结构薄弱部位的积累损伤。基于ANSYS有限元软件分析底盘结构的应力分布并确定结构薄弱部位。对喷雾机底盘进行载荷谱实测试验,绘制了结构测试部位在典型使用工况下的载荷-时间历程。利用有限元软件计算结果,建立测试部位和薄弱部位载荷之间的关系方程。结合实测数据得到底盘薄弱部位的载荷-时间历程,采用雨流法进行数据统计处理,基于Miner线性损伤法则计算各个典型工况下底盘薄弱部位的积累损伤,根据喷雾机工作实际使用情况对典型工况下的损伤加权平均,得到底盘结构的实际使用寿命。     

高地隙喷雾机自动导航驾驶管理系统

我国是农业大国,近年来农业科技发展迅速,高地隙喷雾机因其高效节能、省时省力等优点逐渐被广泛应用。目前,我国仍需要大量劳动力来驾驶喷雾机,驾驶期间也并未将人与机器分离,导致农药对人体造成的直接伤害不可小觑。自动导航驾驶不需要人为驾驶,将人与喷雾机分离,节省了劳动力又保障了人身安全。为此,研究了一种高地隙喷雾机自动导航驾驶人机交互管理系统,旨在实现上位机软件与下位机实时通信,控制下位机实现自动导航,同时协助下位机实现喷药作业。高地隙喷雾机自动导航驾驶管理系统具有自动备份车辆配置和作业记录的功能,能够在喷药结束后查看作业数据,以方便后期导航控制算法的优化与改进。     

高地隙自走式烟草打顶车底盘设计

随着国家富农政策的推广,烟农渴望实现烟草种植机械化,以提高生产效率,增加收入。而现阶段我国烟草打顶机械化技术相对落后,引进国外昂贵的烟草机械又不被广大烟草种植户所接受,此时开发本土化的烟草打顶机械势在必行。为此,从承担的高地隙自走式烟草打顶车底盘研制项目出发,为烟草打顶作业机械提供了一套可行的通用底盘,该底盘通过悬挂打顶、喷药、采收等机具可以实现不同的烟草作业,达到一机多用的目的。该装置操作方便、故障率低、便于维护、成本较低,适合在烟草生产示范园区及烟草种植大户中推广。     

轻便型高地隙喷杆喷雾机大豆田间施药试验

针对大豆作物生长中后期施药难、施药效果差的问题,设计了一种轮距1600～1750mm可调、地隙800mm、轴距2000mm、喷幅8000mm、具有风幕辅助喷雾系统的轻便型高地隙喷杆喷雾机,并进行了田间施药试验。试验结果表明：在作业速度4km/h时,通过提高喷雾压力可使大豆冠层叶片正面的雾滴覆盖率在上层提高19.0个百分点,中层提高17.0个百分点,下层增加不到5个百分点;叶片背面的雾滴覆盖率在上层提高5.5个百分点,中层提高2.3个百分点,下层增加不足1.0个百分点。通过更换喷嘴而提高雾滴的喷施量可以使大豆冠层叶片正面的雾滴覆盖率在上层提高210个百分点、中层提高26.0个百分点,下层提高10.0个百分点;叶片背面的雾滴覆盖率在上层提高5.0个百分点,中层提高1.0个百分点,下层无显著影响。当风幕出口风速为11.5m/s时,风幕系统能够使大豆冠层中部叶片正面雾滴覆盖率提高26.8个百分点,下部提高22.0个百分点,对大豆冠层上部叶片背面雾滴覆盖率提高23.1个百分点,中部提高18.1个百分点,下部提高8.4个百分点;风幕式施药技术能够有效提高雾滴在大豆冠层中的穿透性和分布均匀性,增加雾滴在植株各冠层叶片背面的附着率,但雾滴的地面流失率相对不使用风幕有所增加。     

水田高地隙喷杆喷雾机传动齿轮箱的参数化设计

通过对南方水稻种植特点的调研并结合农艺要求,确定了水田高地隙喷杆喷雾机的具体工作参数,设计了喷杆喷雾机的传动齿轮箱,包含行走传动齿轮系统和喷施传动齿轮系统,实现了整车的动力合理分配。通过在Pro/E软件中定义设计参数、建立渐开线方程及其他各参数之间的方程,对齿轮箱的直齿锥齿轮和直齿圆柱齿轮进行参数化设计,实现不同参数齿轮模型的自动生成,并进行虚拟装配,提高了设计效率,降低了设计者的劳动量。     

四驱高地隙轮式喷雾机闭式液压传动系统设计与试验

高地隙轮式喷雾机在西北与东北有广泛的农业经济市场,结合高地隙轮式喷雾机的工作特点与闭式液压系统的优势,制定合理的工作参数,设计符合要求的液压系统。运用AMESim软件模型创建闭式液压传动系统,并根据设计选型的液压元器件数据进行仿真分析。根据分析结果对样机进行优化升级,并进行验证试验。试验结果表明,设计的闭式液压传动系统满足高地隙轮式喷雾机实际工况的使用要求,为农业机械智能化控制改造提供可靠的试验平台。      

高地隙自走式喷雾机多模式液压转向系统设计与试验

为提高高地隙喷雾机的机动性能和作业效率、减少压苗损伤,设计了基于PID控制算法的多模式液压转向系统。采用AMESim软件建立了机械-液压系统耦合模型,采用序列二次组合优化算法确定PID参数的最佳组合,并对不同负载力和负载质量下的系统控制精度进行仿真。仿真结果表明:当比例系数为19.087、积分时间常数为2.008、微分时间常数为0.032时,系统误差最小;前后液压缸负载力差值或负载质量变大,位移误差随之增大,最大误差为-2.18 mm,PID控制算法和压力补偿系统确保了变载荷下系统的控制精度。研制了多模式液压转向系统,进行了坡地和田间转向试验,田间试验时,前后轮转向液压缸之间平均位移误差为4.07 mm,最大误差为-17.59 mm;在坡度15°的路面上,前、后轮转向液压缸之间的平均位移误差为4.89 mm,最大误差为21.34 mm;在前轮转向和四轮转向模式下,不同外前轮转向角田间转向半径的实测值略均大于理论值,误差率均小于4.0%。试验结果验证了所设计的转向系统具有较高的控制精度和稳定性。     

高地隙喷杆喷雾机发展现状与应用普及趋势分析

随着我国农业机械化水平不断提高，应用与普及适合于高秆农作物病虫害防治的农业植保机械是解决高秆类作物中后期施药难、施药效果差的重要发展趋势。通过高地隙喷杆喷雾机的国内外发展现状，提出了高地隙喷杆喷雾机发展的必要性，分析了高地隙喷杆喷雾机应用普及趋势，对应用普及高地隙喷杆喷雾机，促进高地隙植保机械发展具有一定的参考。