微型遥控果园开沟机的研究与设计

针对果园开沟仍然依靠人工、劳动强度大、效率低及小四轮、手扶拖拉机作业时通过性不好和操作不便等问题,设计了一种与微型遥控机械配套的果园开沟机。该机为遥控作业,可节省劳动力,降低了高度,通过性好,并采用附加减速器的方法改变传动比,实现了行走与作业速度不同的需求。根据运动学和动力学分析可看出,该机设计合理,功耗小,可在坡度角小于20°的斜坡上进行开沟,适合果园作业。     

2FK-40型果园开沟施肥机的设计与试验

针对果园经济作物葡萄、红枣等人工开沟施肥劳动强度大、效率低等问题,设计了2FK-40型果园开沟施肥机。该机可以代替人工完成集开沟、施肥、覆土一体连续作业,并且开沟距作物根茎50~80cm,开沟宽度15cm,最大开沟深度40cm。田间试验表明:机具作业速度为1.6km/h,纯工作小时生产率0.56hm2/h,排肥均匀性变异系数2.96%,开沟深度及施肥量可以根据用户需求方便调节,能够满足果园经济作物葡萄、红枣等施肥的农艺要求。     

圆盘式开沟机抛土性能的研究

近年来,新疆的果园开沟装备较过去人工开沟得到了跨越式发展,一个完备的技术体系正在逐步建立,但受功耗高、效率低、回流多等因素制约,果园开沟装备在稳定性方面仍存在许多不足,严重影响开沟性能。为此,有必要对适用于新疆矮、密种植模式的果园圆盘式开沟技术进行一个系统总结与分析,为后续开沟的技术装备研发指明方向。为此,分析了国内外旋耕机对抛撒轨迹的研究现状,总结了目前已有的正转旋耕模型和反转旋耕模型两种旋耕模型研究现状,分析了基于MatLab、Simulink、高速摄像机、高速数字图像采集和图像处理等技术对盘式开沟机开沟刀具运动、土块单元运动情况,并探究了影响圆盘式开沟机抛洒轨迹的的主要因素,展望了未来果园圆盘式开沟技术装备发展方向。     

偏置阶梯刀盘式果园开沟机设计与试验

果园管理作业中,开沟作业劳动力密集、工作效率低,其机械化水平对我国果业发展有着极其重要的意义。为此,综合考虑果园种植模式、果园农艺要求以及现有开沟机械存在的不足,设计一种偏置阶梯刀盘式果园开沟机。开沟机由机架、齿轮箱、阶梯式开沟刀盘,开沟刀,挡土板等组成,阶梯式开沟刀盘保证开沟深度、宽度的基础上,降低了开沟功耗。田间试验表明:该机具作业速度为1.2 km/h时,开沟深度为31.2 cm、宽度为30.5 cm,开沟深度稳定性系数为97.2%,满足果园农艺的要求和农业行业标准。     

超短低矮型果园管理机的设计与田间试验

针对现有果园管理机在乔化密植果园作业时，存在机型过高、无法进入树冠下作业、配套农机单元后整机过长地头转弯困难，以及因地势起伏、动力不足、开沟深度、施肥均匀性难以保持稳定和人机无法分离等问题，设计了一种超短低矮型果园管理机，集成遥控技术，可实现远程操作。通过对其传动方式和履带行走系统张紧装置的优化，可实现整机轻量化和小型化。田间试验表明，研制的超短低矮型果园管理机整机高度680mm,长度1950mm,开沟深度稳定性97.8%,排肥一致性变异系数1.9%,达到设计参数值，可满足乔化密植果园作业要求。     

适于果园深施有机肥开沟装置设计

在果园的管理过程中,合理施肥是增加土壤肥力、提高水果产量及品质的重要基础,而开沟是施肥作业实施的必要前提。为此,综合考虑新疆果园种植模式特点,针对果园施肥过程中人工进行开沟作业存在的劳动强度大、作业效率低等问题,设计了一种开沟装置,其主要由机架、刀盘总成、导流罩及传动系统等组成,实现了果园施肥作业过程中的机械化开沟。田间试验表明:该机具作业速度1.6km/h,开沟深度410mm,开沟宽度2 8 0 mm,生产率0.6 hm~2/h,具有结构简单、性能稳定、制造成本低及开沟质量好等特点。     

偏置式果园松土锄草施肥装备研究与设计

我国果园规模发展快速,急需相应的现代化农业装备配套和支持,结合国内传统的果园特点和管理作业需要,研究一种适用于果园的偏置复式作业装备。基于模块化设计技术、虚拟样机技术,对偏置式果园松土锄草施肥装备的偏置部件及作业部件进行设计与优化,利用Pro/E软件对样机进行仿真与设计,对关键部件进行计算与校核。田间试验表明:机具作业性能达到设计要求,平均开沟深度250 mm,作业幅宽950 mm,偏置量900～1 200 mm无级可调,施肥均匀,作业效率达到0.268 hm~2/h以上。     

果园开沟施肥机械的设计

施肥是果园生产中的重要环节之一，高效施肥对于提高果实产量和品质具有重要意义。目前，我国果园施肥技术主要基于水肥一体化设备施液体肥和机械开沟施肥。设计一种果园开沟施肥机械，并对关键部件进行设计与分析，该设备可以一次性完成开沟和施肥作业，改善传统施肥技术中存在的工作效率和肥料利用率低等问题。研究结果可以为果园机械化发展提供技术支撑。     

果园开沟深度宽度监测装备设计与试验

针对开沟作业过程中作业深度、宽度依靠人工监测,存在人工工作量大、实时性低等问题,研制果园开沟深度宽度监测装备。通过设计果园开沟深度宽度监测平台,结合LabVIEW上位机人机交互系统与Arduino单片机下位机数据测量系统,最终完成果园开沟深度宽度监测装备的研制,实现开沟作业过程中开沟宽度、开沟深度、作业时间等参数的实时监测、计算、显示与保存等功能。试验结果表明,开沟深度为25 cm时,装备测量误差最大为3.1 cm;开沟深度为30 cm时,装备测量误差最大为2.7 cm;开沟深度为35 cm时,装备测量误差最大为3.7 cm;开沟宽度的测量误差最大为3.1 cm,能够满足实际应用需求,数据实时性较好,能够满足作业监测需求,为智能化果园开沟作业质量实时监测奠定一定的基础。     

果园施肥开沟机的发展现状和趋势

果园开沟施肥是在果园生产过程中十分重要的环节之一,对果树的生长和水果的产量有着重要的影响。为此,分类简述了国内外几种果园施肥开沟机械的作业方法和特点,并整理分析了果园施肥开沟机械的发展现状以及存在的问题,同时指出了我国果园施肥开沟机械的发展趋势。     

果园履带式多功能作业机的研制

针对我国果园多分布于丘陵山地等复杂地形和果园作业机具的配套率低的现状,研制了一种果园履带式多功能作业机。为了实现弥雾机、割草机和开沟机等作业装置的快速更换,在作业机后部设计了由液压油缸与挂接板组成的悬挂装置,提高了主机的配套率。在作业机的后方,采用液压马达带动双万向联轴器为作业装置提供动力,实现弥雾、割草和开沟等多种作业。为满足驱动行走与辅助装置工作的要求,设计了相应的液压传动系统。试验表明:该作业车最大爬坡度为28°,横向作业坡度为12°,喷雾作业效率为1.2hm~2/h,除草作业效率为0.6hm~2/h,开沟作业速度为2.8km/h,开沟深度与宽度为300mm×300mm。     

一种新型链式开沟机设计参数和功率的确定

研究了一种适用于果园狭小作业空间的新型链式开沟机的结构和工作原理。通过功率消耗和作业效率等理论分析,提出了基本参数和功率消耗的确定方法,并根据果园园艺要求给出了１ＫＬＱ－８０型链式开沟机的具体设计结果,其配套动力为１１ｋＷ,最大开沟深度和宽度分别为８００ｍｍ、６５０ｍｍ,生产效率为１２５ｍ／ｈ。     

果园有机肥开沟施肥覆土机的设计与试验

针对新疆果园种植的模式,本文设计了一种果园有机肥开沟施肥覆土机,一次作业可同时完成开沟、施肥和覆土,且对于不同施肥深度要求,开沟器的开沟深度可在20~40 cm范围内自由调整,进而达到较为理想的施肥深度。通过田间试验证明,该机具在配套拖拉机的牵引下,以1~2 km/h的速度行进时,开沟器的开沟深度和施肥深度、覆土质量均达到了技术要求,试验过程中,机具未发生施肥堵塞现象,作业性能稳定,满足了果园生产需要。     

我国果园开沟机的研究现状与发展思路

开沟机械化水平低是制约我国果园施肥机械化的重要因素。对国外和国内果园开沟机械化技术水平分析比较,提出我国果园开沟机存在的问题,分析国内开沟机在功耗、跑偏、刀片磨损三个方面的研究现状,从优化机械结构、提高自动化水平、加强农机与农艺结合三个方面提供了我国果园开沟机的发展参考。     

果园仿形喷雾机的电控系统设计与试验

为了提高传统果园喷雾机的智能化程度，实现对靶喷施的效果，设计了果园喷雾机的电控系统。通过建立MatLab仿真模型，对步进电机进行机械特性仿真，研究电机转速与控制系统发射的脉冲频率的内在联系，针对此联系结合HC-SR04超声波传感器的电路特征和步进电机驱动器通信协议，设计了以Arduino单片机为核心的控制系统，实现了喷雾机仿形功能。台架试验结果表明：超声波测量的平均误差率均小于4%,平均响应时间均小于3s,符合田间作业需求，与传统作业方式相比，雾滴分布更加均匀，优化了喷雾机作业效果，节约了药量。     

果园开沟施肥机机架优化设计与试验

为提高果园开沟施肥机的动态作业性能,避免共振的发生,同时保证作业时开沟一致性及施肥稳定性,对其机架进行多目标优化设计。首先,建立果园开沟施肥机机架的参数化模型及有限元模型。其次,通过模态分析,得出机架的固有频率及振型,研究其对整机动态性能的影响,将一阶模态频率设定为目标函数。通过机架灵敏度分析,得到各杆件厚度对一阶模态频率的灵敏度,将灵敏度杆件的厚度设定为设计变量,将其厚度变化范围设定为约束条件。根据现代农机结构轻量化设计的要求,将机架的质量也作为目标函数。以目标函数、设计变量、约束条件为基础,构建机架多目标优化的数学模型。然后,基于Hammersley抽样方法,按约束条件选取42组试验样本进行试验设计,并计算其对应的目标值。根据试验设计结果,选用移动最小二乘法并拟合出对应响应面。其中,一阶模态频率响应面模型的决定系数R2=0.9974,质量响应面模型的决定系数R2=0.9999,均大于拟合模型要求的精度0.9,拟合精度较高,满足设计要求。最后,基于响应面以及多目标遗传算法对果园开沟施肥机机架进行结构优化设计。优化结果表明：优化后的果园开沟施肥机机架一阶模态频率由原来的35.39Hz提高到38.31Hz,提高了8.25%,且远离拖拉机的输入频率35Hz;优化后质量为389kg,满足在提升一阶模态频率下,质量最小的要求。优化后果园开沟施肥机作业的开沟一致性系数和施肥稳定性系数比优化前分别提高3.72%、3.57%,提升效果明显,满足果园开沟施肥生产要求。     

多功能果园田间管理机设计与试验

针对现有果园机械化水平较低、缺少集成式设备问题,依据果园农艺要求设计了一种多功能果园田间管理机。该机器为自走履带式有级变速,装配有大块有机肥宽深开沟器、粉状与粒状无机肥开沟施肥回填一体装置等,以完成果园的开沟和施肥等多环节的机械作业。通过快换装置实现开沟和施肥等功能的简便拆卸更换,以保障多功能管理机作业的可操作性和可靠性。经过田间试验,测知管理机能够完成35cm宽、0～40cm深的开沟,施肥深度可达到35cm,作业速度为350～2 000m/h,机身高度90cm,长度270cm。由于机型矮小,转弯半径最小1.8m,行走灵活,因此既可用于现代宽行矮砧密植果园,又可用于传统乔化果园。     

果园有机肥深施圆盘开沟机研究现状及发展对策

我国的林果业种植面积日趋增长,而现有果园开沟施肥机械已经不能满足当今劳动力短缺的现状,因而加强果园开沟施肥机的研究对降低劳动力及提高作业效率等有重要意义。为此,阐述了国内外果园有机肥深施圆盘开沟机的现状,并针对不同结构圆盘式开沟机进行研究分析,根据有机肥深施圆盘开沟机存在的问题,提出了相应的对策。     

果树苗木移栽机开沟装置模型建立与参数设计

针对果树苗木培育环节中的开沟作业劳动强度大及机械化程度低的问题,应用AIP实体三维设计软件建立了开沟装置的模型并进行了参数化设计,确定了开沟装置的开沟宽度与作业深度、工作隙角及扶苗器的长度。配合厂家进行开沟装置样品以及样机试制,田间试验和移栽作业表明:开沟深度稳定性良好、工作效率高,栽植倒伏率和伤苗率低、栽植合格率高,栽植作业质量符合果园农艺要求,较好地解决了果树苗木培育环节的开沟作业,为我国矮砧密植模式下的果树苗木培育提供了技术支持。     

自动调节深度式果园双行开沟施肥机设计与试验

针对国内果园开沟施肥机施肥效率低、一致性差和有机肥与化肥混施难的问题,设计了一种开沟深度可自动调节的果园双行开沟施肥机.该机采用双行开沟施肥的工作方式,可一次完成果园开沟、有机肥与化肥混施、覆土一体化作业.通过理论分析对开沟装置、排肥装置和开沟深度自动调节装置等关键部件进行设计,搭建基于STM32F103的控制系统,实...