播种机风机液压驱动设计与试验分析

随着我国农业机械化的高速发展,气吸式精量播种机在东北、新疆等地区应用越来越普遍。目前市面上的气吸播种机风机多采用拖拉机PTO驱动方式,风机系统真空度受拖拉机输出轴转速影响大,种子吸附稳定性较差,影响了播种机作业性能,同时,拖拉机PTO与风机输入轴采用万向传动轴联接,在田间工作中由于拖拉机速度变化较大,这大大降低了播种机风机的使用寿命,因此,我们对播种机风机的液压驱动方式进行研究设计与试验,有效提升了气吸播种机作业性能。     

拖拉机田间作业参数无线检测系统研究

针对当前拖拉机检测系统功能集成度低、检测参数不全面、传输距离有限的问题,开发了拖拉机田间作业参数无线检测系统。该系统由传感器、数据采集仪及上位机软件监测平台3部分组成,能够实现PTO转矩及转速、油耗、发动机转速、悬挂提升力、力位调节加载力、加载角度、行驶速度、车轮转速、牵引力等多种参数的采集、无线发送与存储。系统工作时,数据采集仪中的车载检测仪将采集的传感器数据发送至无线数据接收器,无线数据接收器通过串口将数据传输至上位机软件监测平台,实现对各类试验参数的实时监测与数据处理。为验证检测系统的可行性与稳定性,对系统进行了采集通道的计量,结果显示模拟信号通道绝对误差绝对值最大为0.003V,引用误差最大为0.03%,频率信号通道检测绝对误差最大为2Hz,引用误差最大为0.013%,满足对拖拉机作业参数的采集需求。在此基础上,进行了PTO转矩参数及拖拉机无负载行驶速度采集试验。试验结果表明,检测系统可以实现转矩参数的稳定采集及数据的无线传输;在5、8、14km/h 3挡车速匀速行驶下,拖拉机车轮转速与实际行驶速度基本一致,最大相对误差分别为2.0%、1.2%及0.7%。本系统可满足对拖拉机工作性能参数的无线检测需求,数据采集稳定且采集精度较高,为拖拉机多作业参数的无线采集提供有效手段。     

自控玉米收获机控制算法协同分析

以玉米收获机控制算法为研究对象,对玉米收获机作业过程进行分析,建立收获机行进速度和脱粒滚筒转速之间的控制模型,研究喂入量与玉米收获损失率之间的关系。基于协同分析的方式,利用MatLab模糊控制推理模型搭建玉米收获机行进速度、拨禾切断装置转速、输送装置转速以及脱粒滚筒装置转速之间的相互影响关系。实验数据表明:各装置转速随着喂入量的变化而变化,拨禾切断装置和输送装置的转速变化时机与喂入量变化时机基本相同,脱粒滚筒转速变化存在相对延迟。     

不同旋耕作业载荷下拖拉机动力输出传动系振动特性分析

为研究拖拉机旋耕作业载荷对动力输出传动系振动特性的影响,采用系统动力学建模、台架试验验证、田间试验与仿真分析相结合的方法加以分析。首先,在分析动力输出传动系结构的基础上,建立了描述其载荷传递机理的扭振耦合空间动力学模型,此模型详细考虑了横向和垂向的齿轮啮合传递效应。其次,利用拖拉机PTO加载试验台对模型的仿真结果进行试验验证,验证结果表明：横向和垂向的啮合频率误差最大分别为4.24%和5.12%,满足建模要求。然后,搭建了由无线扭矩传感器、北斗定位系统等组成的作业数据采集系统,分别采集了拖拉机在L1（2.07km/h）、L2（3.10km/h）、L3（5.29km/h）常用挡位下的田间旋耕作业数据,田间试验结果表明：旋耕作业的载荷水平和波动范围均随着作业挡位、行驶速度的升高而增大。最后,利用所建立的动力学模型仿真分析了不同作业挡位PTO负荷对齿轮传递特性的影响,结果表明：拖拉机旋耕作业挡位越高,由PTO载荷波动所引起的传动系振动位移越大,而且主要体现在横向振动。     

积分不等式应用于播种机作业速度研究

以播种机作业速度为研究对象,通过分析播种机排种轴转速与播种机行进作业速度的匹配性,建立了播种机作业速度与排种器转轴之间的数学关系,设计了一种能够根据播种农艺和播种机作业速度需求,进行排种轴转速精确调节的PID转速控制系统,并利用积分不等式对系统的鲁棒稳定性进行判断。试验结果表明:随着播种机作业速度的提升,排种器主轴转速随之变大,播种作业开始时,排种器主轴转速迅速上升,达到期望目标值;排种器主轴实际运行转速与理论期望转速之间存在一定的偏差,作业速度越高,二者之间的偏差越高。     

基于FDR阈值自动选取的拖拉机PTO转矩载荷谱外推

针对时域外推过程中常用的阈值选取计算复杂、精度低等问题,基于错误发现率(False discovery rate,FDR)提出了一种阈值自动选取方法,并基于该方法进行了拖拉机动力输出轴(Power take-off,PTO)转矩载荷谱外推研究。首先,利用开发的拖拉机PTO转矩无线监测系统采集拖拉机作业工况下的载荷数据,并进行数据预处理;将顺序拟合检验与多重检验相结合,采用FDR自动阈值选取法选取了最优阈值,确定了时域外推数据的上限阈值为342 N·m,下限阈值为100 N·m;基于极大似然估计对超阈值数据进行了广义帕累托分布(Generalized Pareto distribution,GPD)尺度参数和形状参数的拟合,建立了PTO转矩载荷的超阈值模型,并与传统图像法的拟合结果进行了比较,结果表明,两种方法的拟合结果与载荷样本的决定系数均大于0.995;从拟合优度来看,对于上限阈值,自动阈值选取法的拟合优度比图像法的拟合优度降低8.7%,而对于下限阈值,自动阈值选取法比图像法降低31.21%。利用时域外推方法对PTO转矩载荷数据进行外推,对外推1倍后的载荷时间历程与原载荷时间历程进行对比分析;当时域外推因子为131、PTO转矩累积频次达到106次时,得到了PTO转矩载荷谱;基于统计学特征与雨流计数分析对外推载荷谱进行了验证,结果表明,外推后的载荷谱与样本载荷谱分布规律一致,能够在保留载荷特征的前提下实现均值、幅值的双向外推。     

基于CAN总线的拖拉机机组作业性能分析

为了准确评价拖拉机作业性能及操作人员的技术水平,利用拖拉机CAN总线数据解析存储系统,获得John Deere 7830型拖拉机在一定作业幅宽内,以回耕法进行整地时的作业参数信息,利用ARCGIS、Matlab与Excel对数据进行可视化处理并对其进行分析。结果表明,利用高斯投影算法将GPS接收机采集到的经纬度转换成平面坐标,能够更加精确地计算出有效作业面积;拖拉机扭矩合理系数占总输出扭矩的27.01%,发动机负荷率偏低,燃油经济性差,操作手作业技术有待改进;拖拉机发动机作业实际转速为1700r/min,超过发动机满负荷标定转速（1600r/min）,动力匹配性良好;通过转速、扭矩和油耗可以判断发动机怠速状态,从而计算出有效的作业时间。     

双螺旋式有机肥撒施机抛撒性能影响因素建模与试验

围绕影响双螺旋式有机肥撒施机撒施粪肥效果的作业参数进行研究,以ADS120型有机肥撒施机作为样机,分别利用仿真建模分析与试验验证的方法,对有机肥撒施机在不同作业速度、推板速度、螺旋转速条件下的撒肥量、作业效率及撒肥均匀性进行分析。三因素正交试验结果表明:作业速度是影响撒肥量和施肥效率的主要因素,螺旋转速是影响撒肥宽度的主要指标。     

基于SIMULINK/TargetLink拖拉机PTO软接合控制策略

以大功率轮式拖拉机动力输出(PTO)为研究对象,利用Matlab/SIMULINK软件建立了PTO动力学模型,用Target Link软件建立PTO软接合控制策略模型,然后将两者联合起来形成闭环系统,通过仿真分析,PTO带动不同负载时的接合过程时间能够控制在一定时间内。     

一种设定发动机高低转速的控制策略

在拖拉机作业过程中,根据不同的工况,需要不同的发动机转速,以满足动力性与经济性要求。提出了一种可以设定发动机高低转速的控制策略,选择高转速可以获得动力性,选择低转速可以保持经济性。利用MATLAB中的Simulink模块对控制策略进行建模,通过仿真分析与实车测试,验证了控制策略的正确性。     

多功能智能辣椒直播机整车控制系统

基于CODESYS平台开发了多功能辣椒直播机的整车控制系统,主要包括：HST(Hydro Static Transmission)变速箱控制模块、PTO电机驱动模块、农机具提升/下降控制模块、施肥机具控制模块等。本文的控制系统通过读取HST电动推杆位置电压反馈,结合车速双闭环控制算法输出,精确控制HST变速杆位置,达到稳定目标车速;通过读取整机车速和施肥电机轴的转速闭环PID(Proportion Integral Derivative),控制施肥电机转速随车速改变,实现智能化精量施肥等;通过CAN总线向农机物联网终端发送整车、农机具相关信息,以供农民、用户在远程电脑终端或手机上查看。本嵌入式系统匹配3台样机,完成了多处实地功能性检测。为节省辣椒、小麦等农作物播种、旋耕、施肥等作业的人力、成本、时间,提高作业精度、提升作业效率提供了参考。     

农具对大马力拖拉机PTO壳体强度的影响分析

为解决大马力拖拉机PTO壳体的断裂问题，建立了考虑农具的后承载结构-悬挂系统的运动学及有限元模型。研究了上拉杆选用不同的拖拉机联接点、悬挂-农具系统不同运动姿态下，PTO壳体的受力及农具对其应力的影响。结果表明，对大马力拖拉机来说，农具产生的竖直载荷对拖拉机后承载结构的应力影响较为显著；拖拉机悬挂农具作业，处于提升状态时，后承载结构处于十分恶劣的工况，存在局部断裂的风险。建立的有限元模型能够真实地反映出PTO壳体的故障情况，为故障的解决及结构的优化设计提供重要的参考。     

电控玉米排种系统设计与试验

传统精量玉米播种机作业时,排种器的动力由地轮提供,针对由于田间作业工况复杂导致地轮打滑而造成漏播率增加等问题,设计了电控玉米排种系统。该系统在田间播种作业时,由雷达测速仪采集播种作业速度,结合所需粒距得到排种器理论转速;通过编码器采集排种器实时转速,利用控制器控制策略,进行转速的最优控制,从而得到目标排种转速,提高排种精度。田间试验结果表明:应用该电控排种系统进行田间玉米播种作业时,排种合格指数平均值为92.40%,与传统排种相比提高3.63个百分点;漏播指数平均值为4.82%,与传统排种相比降低2.04个百分点;不同播种作业工况下粒距变异系数均小于4.20%,播种效果好。     

基于发动机转速的拖拉机机组协同控制研究

拖拉机进行犁耕作业时受到土壤特性、道路坡度等不确定因素的影响,故针对拖拉机在作业中外部干扰的复杂与多变性,提出一种发动机转速-耕深协同控制的方法。基于AMESim与Simulink建立了拖拉机纵向动力学模型,考虑犁耕作业时土壤特性变化下农具牵引阻力的变化,通过对档位、油门位置、犁具耕深的控制实现了机组的综合自动化控制,获得了良好的动力性。仿真结果表明：在土壤阻力增加较小时,牵引阻力增加,发动机转速将降低,此时油门位置将增加以避免换挡;土壤阻力增加较大且油门位置为最大时,作业机具将小幅提升以避免转速急剧掉落;极限情况下,拖拉机将降挡以避免发动机熄火。台架试验表明：所提出的控制方法可实现通过减小耕深而保证发动机稳定运转的效果。     

基于液压加载的拖拉机PTO测试装置设计与试验

针对当前多数负荷车仅适用于拖拉机牵引试验测试,模拟完整田间作业状态不全面的现状,设计了一种可挂接负荷车的液压加载式拖拉机动力输出轴测试装置,在满足负荷车牵引试验国标要求的基础上可以进行拖拉机PTO测试试验。该装置采用的液压测功机与应用普遍的直流电力测功机经过试验对比,系统响应和稳定速度更快,综合加载性能更好。对该测试设备进行拖拉机PTO田间转矩载荷谱模拟动态加载试验,结果显示：实际加载转矩与转矩载荷谱试验数据相关性良好,拟合优度为0.83。通过数据分析计算实际液压加载系统响应时间约为2.1s,最大超调量为7.52%,均在可控范围内。说明该测试设备可以通过输入转矩载荷谱的形式有效模拟田间作业拖拉机PTO工作状态,为后续拖拉机牵引及转矩全面加载田间模拟试验提供参考。     

小区谷物联合收获机作业速度智能调控算法设计与仿真

针对小区谷物联合收获机收获过程中人工操作不能及时调整收获作业速度从而导致脱粒滚筒发生堵塞、严重损伤种子及影响小区试验结果正确性的问题,设计了脱粒滚筒转速—期望作业速度模糊控制器与模糊PID作业速度智能调控算法。根据脱粒滚筒转速变化情况不断地调节作业速度,使喂入量保持在脱粒滚筒额定范围内,防止发生堵塞,在保证脱粒质量的前提下,提高作业效率。同时,建立了小区联合收获机行走系统的数学模型,并以实际试验数据对算法进行了Simulink仿真试验验证,结果表明调控算法正确可行。     

收割机失粮的影响因素及控制措施

一、收割机失粮的影响因素 1、操作、驾驶技术因素的影响 因操作、驾驶技术造成收割机作业时失粮的因素有四种:一是不按说明书要求进行驾驶操作、维护保养,致使零部件损坏或失效造成失粮;二是不根据作业条件,如天气、产量、成熟度、地块和品种等变化而及时改变作业速度,致使收割机严重超负荷工作,喂入不均或堵塞而造成失粮;三是不根据作业条件变化及时调整作业间隙,如凹板脱粒间隙、清洗筛开口间隙等,也会引起失粮;四是不根据作业条件的变化及时调整作业转速,如拨禾轮转速、滚筒转速和风扇转速等,同样会引起失粮.     

基于PLC技术的轧花自动控制系统的设计与研究

结合国内外的主要控制方法,针对新疆当地轧花自动控制方式较简单、轧花效果较差等缺点,利用西门子小型PLC控制技术,设计了一种可根据籽棉回潮率范围、籽棉卷密度变化进行控制轧花机转速的自动化控制模型,并进行了整个PLC系统的设计;结合设计思路,利用研制的控制系统对小型轧花样机进行了轧花试验。结果表明:轧花机转速的变化根据回潮率范围的设定从650r/min至1140r/min匀速稳定变化,实现了多段转速的控制。与变频器频率对照,系统运行稳定、可靠;籽棉卷密度的变化能通过电机电流进行反馈,实现了对转速的进一步修正。     

中草药收获机夹持带转速智能控制研究

以中草药收获机夹持带转速跟随机器作业速度为控制目标,对中草药收获机夹持带控制系统的智能控制进行了探讨,建立了夹持带转速模糊神经网络控制器,并利用MATLAB软件对控制器进行了仿真。仿真结果表明,所提出的模糊神经网络控制获得了更好的动态响应,达到了预期控制效果。     

机收棉田残膜混合物粉碎揉丝装置设计与试验

针对机收残膜混合物资源化利用困难、现有粉碎与揉丝装置处理的残膜混合物不满足白星花金龟幼虫适口性等问题,设计了一种残膜混合物粉碎揉丝装置,利用粉碎揉丝技术对残膜混合物进行加工处理以满足白星花金龟幼虫的适口性。该装置主要由粉碎装置、输送装置和揉丝装置等组成,通过对残膜混合物粉碎、揉丝装置作业过程进行运动学与动力学分析确定了各零部件的结构参数与工作参数。为了验证残膜混合物粉碎揉丝装置的作业性能,以粉碎辊转速、揉丝辊转速与揉丝辊间隙作为试验因素,残膜破碎合格率、棉秆粉碎长度合格率、棉秆揉丝率为试验指标进行三因素三水平二次回归响应面试验,建立了回归模型,分析了各因素对残膜混合物粉碎揉丝装置作业性能的影响,并进行了参数优化与试验验证。试验结果表明：影响残膜破碎合格率和棉秆粉碎长度合格率的因素大小顺序为粉碎辊转速、揉丝辊间隙、揉丝辊转速;影响棉秆揉丝率的因素大小顺序为揉丝辊间隙、揉丝辊转速、粉碎辊转速。优化后最优工作参数组合为：粉碎辊转速13.0 r/min、揉丝辊转速60.0 r/min、揉丝间隙1.6 mm。以此参数组合进行试验,得到残膜破碎合格率、棉秆粉碎长度合格率和棉秆揉丝率平均值分别为90...