山地果园自走式履带运输车抗侧翻设计与仿真

为适应山地果园路况环境的运输特点,根据履带式运输车的行走特性,提出了基于提高抗侧翻性能的山地果园履带式运输车总体设计要求.在完成各总成设计的基础上,以提高运输车抗侧翻性能为目标,完成了山地果园履带式运输车总体布局的抗侧翻设计.建立整车的三维实体模型并对其进行了仿真,结果满足设计要求,缩短了设计周期.     

丘陵山地果园智能运输小车减振结构优化设计

由于丘陵山地果园路面不平坦,果实运输车减振效果差,果品因运输车的剧烈振动而损伤。为保证果品的园内运输质量,需对丘陵山地智能运输小车的减振系统进行优化设计。首先根据丘陵山地果园地形地貌,构建运输车激励图谱;通过对悬架系统进行分析,设计一种适用于丘陵山地果园运输车的二级减振结构,并对其进行参数优化;然后利用ADAMS构建动力学模型,对其减振性能仿真分析,仿真结果表明二级减振结构较单级减振结构在Z向和X向减振性能分别优化9.08%和24.22%,参数优化后的二级减振结构较优化前减振性能提高7.1%。     

基于深度相机的山地果园运输车避障系统设计

为避免山地果园单轨运输车在运行过程中碰撞到作业果农、牲畜、大型石块等障碍物,提高果园作业的安全性和稳定性,采用深度相机基于渡越时间法设计一套山地果园单轨运输车避障系统。该系统运行时由深度相机获取运输车通行通道障碍物信息,经过运行Linux系统的树莓派车载电脑进行数据处理,做出决策后下发标志位信号至运输车控制中枢Stm32微控制器,控制电机改变运动状态。试验结果表明:该系统对于障碍物识别率为100%,对于符合修剪要求的干扰型侧枝,其误触率在8%以下,避障最小制动距离为101 cm,系统最大延时0.475 s。     

基于山地果园运输车的液力缓速器设计与仿真

我国南方果园种植区多为丘陵山地,如柑橘果园种植地70%为丘陵。在坡陡弯多的道路地形中,持续下长坡的路况对运输车的制动效能提出了更高的要求,连续制动导致主制动器热衰退严重,威胁着行车安全。因此,研究适用于农用运输车的辅助制动器,提高制动安全性十分必要。以华南农业大学自主研发的果园轻简化轮式运输车为研究对象,设计适用于运输车的辅助制动装置—液力缓速器。根据运输车的参数和要求,采用相似设计理论计算新样机参数;利用Solid Works软件对液力缓速器转子和定子进行三维建模;利用Mat Lab/Simulink软件对加装液力缓速器的运输车进行制动效能仿真和分析。仿真结果表明:在坡路上使用缓速器,制动时间减少12.7%,制动距离减少17.4%。     

山地果园履带底盘坡地通过性能分析与优化设计

履带底盘作为农机通用底盘的一种优选方案,在山地果园环境中的应用仍然存在较大优化空间。为了进一步提高履带底盘在复杂行驶路况下的地形适应性,结合山地果园的地形地貌特征,开展了履带底盘的坡地通过性能分析,并基于多体动力学分析软件RecurDyn的仿真结果,进行样机优化和试验验证。首先,以果园通用履带底盘为研究对象,通过理论分析探讨影响履带底盘斜坡平地通过性、斜坡越障通过性的关键结构参数,然后搭建RecurDyn虚拟仿真样机,分析关键结构参数对坡地通过性能的影响规律,进而以提高现有底盘坡地通过性能为优化目标,根据仿真分析结果提出了一种重心调节系统,最终进行样机试制与室内土槽试验。试验结果表明,在坡度为10°的试验路面下,优化后样机在偏航45°时最大牵引力均值为1 926 N,相比调控前增加了14.03%。优化后样机最大翻越台阶高度为230 mm,相比优化前增加了27.78%。优化后样机最大跨越壕沟宽度为640 mm,相比优化前增加了28%。研究结果可为山地果园履带底盘的坡地行驶性能优化提供参考。     

基于VINS-MONO和改进YOLO v4-Tiny的果园自主寻筐方法

面向果园运输车果品采收自主运输作业场景，提出了一种基于VINS-MONO和改进YOLO v4-Tiny的果园自主寻筐方法。首先基于VINS-MONO视觉惯性里程计算法，进行果园运输车位置姿态的实时估计。然后基于改进YOLO v4-Tiny目标检测算法，根据图像数据进行果筐实时目标检测并获取对应深度信息。其次根据运输车当前位置姿态、果筐深度信息以及深度相机内参，进行被识别果筐位置更新。最后基于三次B样条曲线拟合原理，以被识别果筐位置为控制点，进行寻筐路径实时拟合，为果园运输车抵近果筐提供路线引导。试验结果表明：改进YOLO v4-Tiny果筐识别模型的平均识别精度为93.96%,平均推理时间为14.7 ms, 4 m内的果筐距离定位误差小于4.02%,果筐角度定位误差小于3°,果园运输车实测平均行驶速度为3.3 km/h,果筐搜寻路线平均更新时间为0.092 s,能够在果树行间和果园道路两种作业环境下稳定实现自主寻筐。该方法能够为果园运输车提供自主寻筐路径引导，为其视觉导航提供研究参考。     

丘陵山地无人驾驶单轨运输车设计

针对丘陵山地农业生产运输困难的情况,设计了一种无人驾驶山地单轨运输车。该单轨运输车采用离心离合器控制汽油机动力通断,由滚轮齿条机构实现驱动;设计有定速、停车和紧急制动三套制动装置用于稳定速度、装卸货停车和2倍以上超速急停;采用由停止杆控制停车、人工完成装卸货作业后介入启动的方式实现运输车在无人驾驶情况下运行;轨道根据地形铺设,可适应各种地形需求。试验表明,该单轨运输车运行平稳、可靠,最多可装载300kg,最大爬坡角度为35°,能满足丘陵山地运输作业。     

果园作业平台倾翻失稳预警系统设计与仿真试验

针对我国丘陵山区地形复杂、坡度较大,果园作业平台在山地地形行驶具有较大安全隐患,易倾翻等问题,设计一种果园作业平台的倾翻预警系统,系统采用稳定系数法进行分析,通过对果园作业平台在坡度地形上的受力分析来确定机械倾翻临界点,通过对稳定系数K值的判定来实现机械的倾翻预警。由于果园种植地的山地地形坡度不超过30°,果园作业平台最大加速度不超过3 m/s~2,通过对果园作业平台的实际测量,确定机械重要部分的质量和机械各个部分与倾覆线之间的距离,利用Matlab和Adams软件对其进行仿真分析并结合样机进行试验。试验结果表明:系统设定稳定系数K=0.85作为倾翻阈值,能够较好的实现果园作业平台的倾翻预警。当机械在坡度不大于30°的斜坡上以不超过3 m/s~2的加速度启动时,机械可以正常运行;当机械静止时,可以在坡度为35°的斜坡上驻留,不会发生倾翻现象。满足设计要求。     

无线远程操控果园自平衡运输车设计

介绍了一种无线远程操控果园自平衡运输车的设计。通过Solid Works三维建模,对组成平衡车的机械结构及工作原理进行了详细的叙述,使其具备能够维持动态平衡的运输特性,并对整车的设计观念、结构设计及工作运转进行了分析。将无线远程操控果园自平衡运输车与传统的果园运输装置进行对比,突出其能够实现远程操控的先进性,以及能够适用于果园内各种复杂道路的应用性;能够满足采摘业相关需求。     

丘陵山地果园全液压遥控式履带动力底盘设计与试验

针对目前丘陵山地果园作业农用底盘整机体积大、行驶作业操作繁琐和通过性差等问题,结合丘陵山地果园开沟、除草和修剪等农艺管理环节的实际需求,设计了一款全液压遥控式履带动力底盘。首先,对动力底盘的整机结构和工作原理进行了阐述;其次,对前置挂载机构、行走系、变幅宽底盘、液压系统、遥控系统等关键部件进行设计和相应的匹配选型;最后,对整机进行了性能试验。试验结果表明：动力底盘在最小幅宽（1220mm）和最大幅宽(1620mm)的直线行驶偏移率分别为2.24％和2.2％,均满足相应国家标准（≤6%）要求。底盘的转向机动性能良好,最小幅宽原地转弯半径为905mm,可适应丘陵山地果园相对狭窄的坡地作业环境。遥控操作上下斜坡、翻越田埂、跨越畦沟等过程平稳,满足丘陵山地果园非结构化地形行走要求。挂载链式开沟器进行开沟作业时,沟深稳定系数为88.5%,沟宽稳定系数为92.5%,满足国家标准（≥85%）要求。整机工作性能满足丘陵果园复杂坡度地形管理作业要求,可为丘陵山地果园田间管理作业的有效实施提供综合应用平台和技术支撑。     

高秆禾草履带收获机防倾翻预警系统研究

针对高秆禾草收获机在南方山坡地带作业易发生倾翻的问题,设计了防倾翻预警系统.该系统主要由上位机、控制器和传感器组成,通过倾角传感器和压力传感器共同监测,实现防倾翻预警功能.对整机质心进行了测量,测得整机质心与驱动轮轴之间的水平距离为944.5 mm、质心高度为1080.4 mm、质心与纵向中心平面的距离为27.9 mm...     

小型山地履带拖拉机爬坡越障性能分析与试验

小型山地履带拖拉机(简称山地拖拉机)在田间行驶时,常遇到台阶、砖头、石块、田埂等障碍,严重影响其通过性及稳定性,进而引发侧滑甚至倾翻等安全问题。为此,选取最难跨越的台阶作为研究对象,对山地拖拉机爬坡越障性能进行研究。首先,对山地拖拉机爬坡时跨越台阶的运动过程进行分析,得到求解最大越障高度的计算公式;然后,基于多体动力学分析软件Recur Dyn进行了正交和单因素变量仿真试验,仿真结果表明:越障速度、坡度角和拖拉机质心位置均显著影响山地拖拉机的最大越障高度,增大越障速度和质心-支重轮距、减小坡度角和质心高度均可提高山地拖拉机的爬坡越障性能;最后,基于自主设计的山地拖拉机进行了爬坡越障田间试验。结果表明,在速度1.6 km/h、坡度角为0°～15°工况下,试验结果与理论计算及仿真试验结果基本一致,理论计算与仿真试验的最大相对误差分别为5.17%、6.47%;在坡度角大于15°工况下,理论计算与仿真试验最小相对误差分别为13.25%、19.21%。说明所得到的山地拖拉机最大越障高度计算公式及仿真模型在坡度角为0°～15°时有效。     

轮式拖拉机悬挂农具机组动态纵向稳定性研究

为降低轮式拖拉机及其悬挂农具机组在丘陵山地作业时发生翻倾和滑移事故的可能性,对机组动态纵向稳定性进行了研究.首先,基于理论力学分析了机组在匀速上坡、匀速下坡和加速上坡3种不同工况下的动态纵向稳定性,建立了表征机组动态纵向稳定性的翻倾角和滑移角数学模型;然后,通过SolidWorks建立机组的三维实体模型,导入ADAMS...     

丘陵山区自走式马铃薯联合收获机设计与通过性试验

针对丘陵山区马铃薯联合收获机短缺、履带底盘通过性较差等问题,设计了一款包括底盘行走装置、多级输送分离装置的自走式马铃薯收获机,开展了底盘通过性和机器收获性能理论分析。首先,对收获机底盘坡地行驶、越障性能进行理论分析,获得底盘通过性的临界参数;其次,对收获过程中马铃薯运动学进行分析,得到关键工作部件的相关参数。与此同时,运用RecurDyn仿真软件对整机进行多体动力学仿真分析,获得自走式马铃薯联合收获机适用于丘陵山区横向与纵向坡地及跨越壕沟与直壁的相关运动参数。仿真结果表明：纵向坡地行驶的最大爬坡角度为28°、横向坡地行驶的最大坡度角为20°、整机跨越垂直障碍的最大高度为150 mm、最大跨越壕沟宽度为300 mm。田间试验结果表明：收获作业时伤薯率为1.92%、破皮率为2.86%。收获机满足纵向坡度25°稳定行驶要求,跨越300 mm壕沟,翻越150 mm直壁,与仿真结果保持一致,验证了仿真的准确性,满足履带马铃薯收获机行驶通过性的设计要求。该研究可为丘陵山区根茎类履带式收获机的设计提供理论基础与参考。     

Emission of Nitrous Oxide and other Trace Gases during Composting of Grass and Green Waste

The emission of trace gases during composting of green waste from land maintenance (fresh cuttings of mixed herbage from fallow land) were studied. Concentrations of nitrous oxide and other trace gases were measured in experimental compost heaps by means of an infrared gas analyser and a high-resolution FT-IR spectrometer. It was verified that the maintenance of aerobic conditions is essential to keep emissions of methane and nitrous oxide at a low rate. Estimates made using a simple air transport model, indicated that the emission of nitrous oxide during composting of green waste from land maintenance was about 0·5% of the total nitrogen content of the initial material. Carbon monoxide was also detected in the compost air and its emission during biodegradation corresponded to about 0·04% of the initial carbon content of green waste.For a detailed evaluation of the findings during field experiments, laboratory apparatus for measuring the composition of compost air was developed. The measurements were performed at a temperature of 35°C and at different ventilation rates. Moistened plant material (dry cuttings of mixed herbage from fallow land) amended with lime saltpetre was used as compost substrate. At a ventilation rate of 100 cm³/min of air per kg of substrate, the maximum emission rate of nitrous oxide was 2·2 mg/h per kg of substrate. The maximum emission rate increased to 13·3 mg/h kg, when the ventilation rate was lowered to 20 cm³/min kg. The emission rate of carbon monoxide was about 40 μg/h per kg of substrate at the low ventilation rate and rose above 200μg/h kg at the higher ventilation rate.     

丘陵山地拖拉机机身自平衡机构稳定性分析

针对丘陵山地拖拉机坡地适应性差,易翻倾,通过性差等问题,设计一种具有自动调平机构的504型丘陵山地拖拉机。整机采用机械传动,四驱轮式行走系统,两侧独立传动转向系统,平行四杆自动调平机构,可实现拖拉机姿态自动仿形调平。基于SolidWorks对拖拉机进行整机三维建模,运用ADAMS软件对虚拟样机进行侧倾稳定性动态仿真分析。结果表明: 自动调平机构调平动作范围732 mm,可在25°的坡地上保证车身横向水平。上坡极限翻倾角及下坡极限翻倾角均为45°,上坡纵向滑移角为33.69°,下坡纵向滑移角为16°,前后驱动轮越障高度为214 mm。调平状态下车身的最大侧倾角为37.5°,与理论计算35.93°非常接近。该机前后驱动桥均可进行独立调平,保证机身始终处于水平姿态,能够满足丘陵山地生产作业要求。     

山地履带自走式辣椒收获机底盘动力学仿真与试验

针对贵州山地土质松软,田块面积小、坡度大,现有辣椒收获机在山地上行驶困难等问题,设计一种适用于丘陵山地的履带自走式辣椒收获机,并以该收获机的底盘为对象,研究收获机在山地行驶过程中的通过性和稳定性。利用RecurDyn对底盘在横坡行驶、纵坡行驶、翻越垂直壁和跨越壕沟等过程进行仿真。仿真结果表明,收获机在黏土路面上满载行驶时,横坡行驶最大坡度角为22°,纵坡上坡最大坡度角为30°,纵坡下坡最大坡度角为21°,翻越垂直壁最大高度为510 mm,跨越壕沟最大宽度为1 020 mm。田间试验结果表明,收获机纵坡上坡、翻越垂直壁和跨越壕沟的极限值与仿真结果的相对误差分别为10%、1.96%和3.92%,吻合度较高。试验验证了收获机在行驶过程中具有较好的稳定性和通过性,能够满足现阶段贵州山地辣椒采收要求。     

An experimental investigation into factors influencing the soil injection of sewage sludge

Injection techniques for applying sewage sludge to grassland were investigated. The results have shown injection to be a viable technique for the application of sewage sludge under UK conditions. The technique is also suitable for the application of agricultural slurry, since the physical characteristics of both sewage sludge and slurry are similar.Research has shown an acceptably uniform grass response can be obtained from 280 mm wide winged times operating at a depth of 150 mm and spacing of 650 mm, when the soil is in the moist friable to plastic consistency state. Immediate rolling of the injected zone improved the crop response in the vicinity of the injector path, provided surface contamination was avoided.Injection on sloping land should be conducted downslope, rather than across, to ensure adequate machine stability, providing that maximum application rates are not exceeded. Sludges with dry solids contents in excess of 6% can be injected at application rates of 140 m³/ha into slopes of 12°, without down-slope seepage occurring. Rates should, however, be reduced for sludges with lower dry solids content, depending upon field slope.Increasing the injector leg rake angle reduced surface disturbance, with little effect on the resulting draught and vertical forces, until rake angles in excess of 100° were reached. Vibration of the injector tine using a rotating eccentric mass reduced the draught force under dry, brittle soil conditions, but not under more plastic field conditions.     

自动变速车辆坡道行驶自适应换挡策略

在分析汽车纵向动力学模型的基础上,运用改进型最小二乘法对整车质量与广义坡度进行实时辨识,以克服采用单一遗忘因子的最小二乘辨识法对变化不同步的参数辨识效果不佳的缺点。制定了自适应坡道换挡策略并进行了实车道路试验。试验结果证明,新型换挡策略能有效地解决了传统换挡策略在坡道行驶时的问题,能够更好地满足自动变速器坡道行驶的要求。     

Seasonal water balance of an Ozark hillslope

Analysis of field water balance components provides information necessary to minimize the risk of offsite movement of contaminants from crop production practices or animal manure applications. The objective of this study was to determine the timing and amount of surface runoff and drainage from the root zone for a hillslope in the Ozark Highlands of US. A 0.4 ha watershed with slopes of 8–20% having tall fescue (Festuca arundinacea Schreb.) cover was established in northwestern Arkansas (35°56′W, 93°51′N). Continuous measurements of water balance parameters were made from June 1997 to August 1998. Soil water drainage was estimated as the residual of weekly water balance calculations. Runoff occurred in response to three precipitation events in the winter of 1998 and totaled 30.6 mm of water or 2.6% of the 1185 mm of precipitation that fell at the site during the study period. Storms of comparable or greater intensity during other seasons failed to produce runoff, a result that was likely due to dry soil conditions and taller grass canopy. Drainage through the root zone totaled 117 mm and occurred primarily during an 83-day interval in the winter of 1998. The water balance was dominated by evaporation, which accounted for 91% (1080 mm) of the precipitation. Tall fescue was capable of sustaining relatively high evaporation rates between infrequent summer rains thereby dewatering the soil profile, which was not replenished until winter. Delaying spring animal manure applications in the Ozarks until evaporation has increased and the soil profile has begun to dry would decrease the risk of offsite transport of potential contaminants contained in the manure.