土壤采样器采样性能试验研究

农田土壤样品的快速获取及分析对科学施肥具有重要意义。土壤采样器是农田土壤采样的重要设备,获取和松放土壤的能力是评价其采样性能的重要指标。本文通过试验,从土壤样品长度和土壤松放后残余土壤质量两个方面分析自行设计的5种土壤采样器的采样能力,指出了1号土壤采样器设计综合采样性能较好。      

土壤采样器采样过程动力学仿真分析

为研究土壤采样器在采样过程中的工作特性,建立了土壤模型;运用ANSYS的LS-DYNA对土壤采样器与土体的采样过程进行动力学仿真分析,并用瞬时动力学方法分析了采样筒贯入土体的动态过程。同时,通过LS-PREPOST后处理软件得出了土体中应力场的分布图,分析了土体中的应力分布,分析了贯入时对土样的扰动情况:采样过程中,土体的轴向压缩量在采样筒头部与土壤接触处最大,而土样中心部位较小。     

基于DSP与大数据信息的农田土壤采样器的改进设计

农田土壤采样器可以通过对农田土壤的提取,对其温度、湿度和养分等指标参数情况进行分析,通过改善农作物的生长环境,来提高农作物的产量。为了实现土壤环境信息的实时监测,将多核DSP处理器和大数据分析技术引入到了农田土壤采样器的设计上,通过数据处理系统的改进使土壤采样器具有更快的数据采集、处理和传输速度,从而提高采样分析效率和分析的准确性。为了验证该方法的可行性,以土壤温度的实时监测为例,对土壤采样器进行了测试,并将数据传送到远程端。测试结果表明:土壤采样器可以成功地返回不同测量距离和深度的数据,可以满足土壤大数据监测的需求。     

螺旋刀具土壤切削过程模拟分析——基于ANSYS/LS-DYNA971

根据立式螺旋开沟机的工作特点,在ANSYs中建立了螺旋刀具切削土壤的有限元模型,并运用显式动力分析程序LS-DYNA97l对螺旋刀具土壤过程进行了数值模拟分析,分析结果与实际工作情况吻合,得到了切削过程中土壤的等效应力分布情况.结果表明,土壤在切削时,主要受到刀具挤压和剪切破坏.当切削力升高到土壤破坏强度时,土壤迅速失效,为揭示土壤切削状态和开沟机优化设计提供了依据.     

螺旋取土钻的设计与研制

介绍了螺旋取土钻的设计及制作,螺旋取土钻由螺旋钻杆、套筒、土壤收集盒以及液压动力部分组成。在土壤采样过程中,取土钻套筒垂直地面向下运动,螺旋钻杆带动叶片旋转,切碎土壤并推升土壤向上移动进入土壤收集盒,具有减小取土贯入阻力、土壤切削阻力和减粘脱土的作用。与人工取土相比,螺旋取土钻减轻了劳动强度,提高了工作效率。     

基于ABAQUS的土肥混合系统仿真与试验研究

为解决土肥混合装置工作时扰动可能引起垄体变形甚至坍塌的问题,对螺旋混合轴的混合过程进行仿真及试验研究。利用ABAQUS分析软件,构建了螺旋混合机构与土壤的有限元模型,仿真分析了在螺旋混合轴切削作用下土壤的应力和应变及螺旋混合轴受到的切削阻力变化情况,最后通过试验验证。土壤边界节点的最大位移量为2.45 cm,试验测得垄体参数与评价标准相差5%以内。垄体在螺旋混合轴混合过程中变形属正常范围内,为螺旋混合轴工作参数设计提供理论基础。     

土壤阻力连续测试系统农田试验研究

土壤阻力连续测试系统可连续获取农田压实的土壤阻力信息。为研究土壤阻力连续测试系统测试土壤阻力指数(TRI)的适用性,安排了小区对比、大田对比和工作速度影响3个试验,进行了土壤阻力指数TRI值与土壤圆锥指数CI值对比分析。试验结果表明:在表征农田土壤压实程度上,TRI值与CI值具有一致性,即利用土壤阻力连续测量系统测取的TRI数据可以反应农田土壤的压实程度;土壤阻力连续测量系统采样连续、数据信息量大和采样效率高,适合于大面积农田土壤信息快速采集,有利于变耕深耕作技术的开展;在保证系统高效、安全和测试数据稳定的前提下,试验结果显示测试系统较理想的工作速度是1.0m/s。     

塿土土壤水力特性空间变异的多重分形分析

为探讨塿土土壤水力特性的空间分布特征,对杨凌示范区大寨乡小麦与玉米轮作地进行直线分布土壤取样,室内测定了土壤水分特征曲线、饱和导水率、土壤含水率、容重等土壤水力特性,用Brooks - Corey模型对土壤水分特征曲线进行拟合,采用多重分形方法对Brooks- Corey模型参数(θs、α、n)、饱和导水率(Ks)、土壤含水率(θ)、容重(ρ)等进行空间变异性分析.结果表明:在全部采样方向上Ks、α及n的变异性较强,θsθ及ρ表现为弱变异;不同采样方向上土壤水力特性参数具有多重分形特征;不同采样方向上θ,、θ及p的多重分形结构较弱,空间变异性不强;不同采样方向上Ks、α及n的多重分形结构明显,广义分形维数分别为0.7 ～1.9、0.6～1.2、0.9～1.1,空间变异性较强,且Ks比α和n具有更为复杂的空间分布结构.     

土壤采样器的结构改进

针对拖拉机安装土壤采样器后离地间隙小的问题,设计并制作一套机构和液压系统,将土壤采样器举升,来提高拖拉机的离地间隙,使其满足行进要求,并增加了安全栓机构,提高其可靠性;另外,设计了取土器自动打开机构。经田间试验表明,改进后的土壤采样器的离地间隙满足拖拉机的行进要求,采集土样时稳定可靠。     

车载智能土壤采样系统设计与试验

针对传统土壤样本采集操作复杂、劳动强度大、采集精度低和缺乏信息化管理的问题,设计了一种车载智能土壤采样系统。该系统安装于无人驾驶采样车上,系统包括土壤样本自动采集装置和电气控制系统。对系统整个工作过程进行分析,确定了各关键机构及控制硬件的主要工作参数。电气控制系统以运动控制器为控制核心,土壤样本自动采集装置对不同深度范围的土样进行采集,并按地理位置信息分类收集,通过RFID读写器将GPS系统定位所解算的目标采样点的经纬度地理信息和采样深度等信息写入收集土样采样筒底部的电子标签中。性能试验表明,安装于无人驾驶采样车的车载智能土壤采样系统工作运行稳定、可靠,能够对农耕层0~200mm任意深度范围的土壤进行自动分层采样,效率高、精度高、全程自动化,能够按照位置信息进行分类管理,较好地满足了智能化高质量采集土样的需求。