大粒种子定向精量播种装置参数优化试验

针对传统精量播种机难以对大粒种子进行定向精量播种,该文基于直线振动器定向送种、气缸驱动种穴转向及负压针式播种技术,开发了一种可实现大粒种子45°定向精量播种的装置。以瓠瓜种子为播种对象,对定向种穴机构和负压播种机构进行参数优化试验,得到定向种穴与种子输送轨道出口的垂直距离为1.5 mm、水平距离为0、直线振动器送种速度为65 mm/s时,种子进入定向种穴内的成功率可达98.89%;负压吸嘴垂直运种速度为40 mm/s、种子压入基质深度为3 mm、压种停滞时间为1 s时,种子相对于设定方向的角度偏转平均值仅为0.8°。通过对大粒种子定向精量播种装置进行综合播种作业性能试验,得到该装置播种作业生产率可达6000穴/h以上,单粒率为97%,91%以上种子角度偏转小于10°,95%以上种子角度偏转小于15°,种子最大角度偏转小于25°。该研究可为大粒种子定向精量播种机的开发设计提供参考。     

果园高位作业平台自动调平前馈PID控制方法

为提高果园高位作业平台自动调平控制系统性能,该研究基于已开发的果园高位作业平台调平机构,提出了前馈PID控制的自动调平控制方法。首先对果园高位作业平台自动调平控制系统进行动力学分析,建立被控对象数学模型。然后在数学模型的基础上设计前馈PID控制算法,并对控制系统进行仿真分析。仿真结果表明,前馈PID较传统PID的控制性能更优,系统上升时间缩短18%,调节时间缩短19%,稳态误差控制在0.6%以内。最后,搭建果园高位作业平台自动调平控制系统,并对调平系统进行静态与动态试验。试验结果表明：前馈PID控制的调平性能优于传统PID控制,静态调平中,前馈PID上升时间平均缩短20%,调节时间平均缩短30%,稳态误差控制在0.6%以内;动态调平中,果园高位作业平台以2 km/h的速度行驶于起伏较大的路面,工作台俯仰角绝对值差最大为2.99°,平均绝对误差为0.79°,均方差误差为0.58°,工作台倾角稳定在±3°以内,较好地实现了果园高位作业平台自动调平控制,满足果园作业需求。     

不同地表状况、降雨强度与坡度对径流水中K、Na、Ca、Mg流失量的影响

采用室内模拟降雨装置,对供试的密云县农田褐土分别进行了在3种不同地表状况(裸地、草皮覆被、秸秆覆盖),3种降雨强度(60 mm/h,90 mm/h,120 mm/h),5种坡度(10°,15°,20°,25°,30°)下的交叉实验,对不同降雨时间段下表层径流水中K、Na、Ca、Mg流失量进行测试分析,结果表明在坡度10°,15°的3种降雨强度下,各阳离子流失量在相同时间段内总体表现为秸秆覆盖＜草皮覆被＜裸地,在坡度20°,25°,30°时草皮覆被对各阳离子流失量的抑制效果明显;相同地表、坡度和降雨时间段,K、Na、Ca、Mg流失量均表现出60 mm/h＜90 mm/h＜120 mm/h,Mg规律性最强;相同雨强和降雨时段下,草皮覆被和秸秆覆盖地表下Na、Ca、Mg流失量随着坡度的增加呈递增态势;随着时间段的增加各阳离子流失量总体呈递增态势,只有在雨强90 mm/h时部分元素有所差异;相同雨强1h时段内不同阳离子流失总量之间随坡度的变化存在相关性.     

链条拨秆式油菜分厢机的研制

摘要：针对油菜收获时因茎秆分枝交叉导致机收时难以分禾的实际问题,设计了一种链条拨杆式油菜分厢机,采用自走式行走底盘,配套直流变速电机做动力,采用双动力实现分禾行走独立控制,采用亚克力材质阿基米德弧线形结构设计分禾关键工作部件,设计被动式分禾转动轮实现分厢定型。试验表明,在行驶速度为0.6 m/s,拨杆上升倾角60°～70°,分禾链条线速度为1.1～1.2 m/s分禾效果较好,能够实现油菜机械化收获前的分厢作业。     

两轮驱动自动引导车辆定位停车研究

建立了两轮独立驱动自动引导车辆的运动学模型,计算了两轮以不同速度行驶时的运动轨迹。基于所建的运动学模型,提出了两轮驱动自动引导车的定位控制策略。通过试验证实,这种定位控制策略具有很快的停车速度和较高的定位精度。     

基于EDEM的振动筛分数值模拟与分析

为了寻找振动筛的最佳运动学参数（振幅、频率、振动方向角）,达到提高透筛效率并减少清选损失的目的,利用EDEM软件,对振动筛分过程进行数值模拟,得出在其他条件一定的情况下,随着振幅和频率的增加,物料沿筛面后移的速度增加,同时透筛效率增高,在振幅40 mm时和频率6 Hz时出现筛分损失;随着振动方向角的增大,在25°到45°范围内,物料沿筛面后移的速度增加,在45°时达到最大,超过45°之后,物料沿筛面后移的速度逐渐降低,而透筛效率在35°时最高,超过35°,透筛效率逐渐降低。模拟结果与试验测量结果总体趋势基本吻合,这表明了利用EDEM进行数值模拟的正确性和可行性。     

高纬寒地麦秸直接还田培肥增产效应的研究

黑河地区位于黑龙江省北部,地处北纬47°42''至51°03'',东经124°45''至129°18''之间。年平均气温-2.0-1.0℃,无霜期仅80-130天,属高纬寒地。     

履带浮筒式挖藕机滑橇支承装置设计与试验

针对履带挖藕机行驶阻力大和下陷深的问题,该研究设计了一种滑橇支承装置,该装置安装于底盘两侧,由液压驱动其上下运动调节所在位置,可辅助支撑底盘,从而降低履带接地压力和下陷深度以改善通过性。为明确增加滑橇支承装置后底盘行驶性能的变化,以履带浮筒式挖藕机底盘为对象,建立底盘行驶阻力和牵引力模型,对土壤与滑橇前端破土面间的挤压受力进行理论分析。以前进阻力为指标,建立原尺寸三分之一的滑撬比例模型,利用EDEM软件开展单因素仿真试验,获得滑切角、斜切角、行进速度和下陷深度对前进阻力的影响规律。以滑切角、斜切角、行进速度为影响因素开展Box-Behnken中心组合试验,结果表明,滑切角40°、斜切角70°、行进速度0.1 m/s时前进阻力最小,仿真模拟与台架试验结果分别为66.09和82.28 N。开展采用滑撬支承装置前后的履带浮筒式挖藕机田间行驶性能对比试验,结果显示,采用滑撬支承装置前后行驶马达阻力矩降低6.51%,底盘下陷深度降低7.64%,整机通过性得到提高。研究结果可为水田地面机器系统行走装置设计及其工作机理研究提供参考。     

水田叶轮单轮叶动力性能的试验研究

通过对水田叶轮单轮叶动力性能的大量测试结果,分析了轮叶产生的推进力、支承力和驱动效率受轮叶倾角、陷深、滑转率的影响和随轮叶转角位置的变化规律。轮叶产生最大推进力和支承力所对应的转角分别在90°和75°附近,支承力由正值变为零为零所对应的转角在100°左右。在95°轮叶转角附近轮叶的驱动效率最高,在80°至110°转角范围内有较高的驱动效率。但作旋轮线轨迹运动的单个轮叶,在滑转率10％～15％时最高驱动效率达75％,随着陷深和滑转率的增大驱动效率的平均值明显下降。     

机耕道自动驾驶农机局部路径规划

针对机耕道场景下自动驾驶农机行驶的安全性、平稳性与规划实时性的实际需求,该研究提出了一种基于二次规划的局部路径规划方法。首先基于有限状态机构建农机机耕道行驶模式,其次采用横纵向解耦的方法,通过改进状态栅格法分别对农机速度行为和轨迹行为进行决策,随后利用二次规划方法生成满足多目标、多约束条件的农机轨迹和速度,得到最优路径,最后在多种行驶环境中进行仿真和实车试验,行驶参考速度为2 m/s。实车试验结果表明,在绕行静态障碍物场景中,规划轨迹的平均绝对曲率为0.021 m^-1,最大绝对曲率为0.056 m^-1,平均绝对横向误差为3.23 cm,最大绝对横向误差为8.69 cm,农机与障碍物外轮廓的距离大于0.76 m;在规避相向行驶、同向行驶和横穿机耕道的动态障碍物场景中,规划速度的平均绝对速度误差为0.08～0.12 m/s,绝对速度误差小于0.38 m/s,加速度变化范围为-0.38～0.44 m/s²。在规划周期为200 ms的仿真试验中,本文算法平均耗时48 ms,最大耗时75 ms,相比采用静态状态栅格法平均耗时减少38 ms,算法效率提升44%。研究结果可为机耕道场景下的农机局部路径规划提供技术支持。     

农村土质道路路面形态对道路侵蚀的影响

路面形态作为道路微结构的表现形式,改变道路降雨侵蚀特征,对调节道路系统水沙传递过程有重要意义。本文以拱形、侧向形、平直形、凹形等4种常见路面形态为研究对象,通过室内模拟降雨试验,研究坡度（5°、10°、15°）及路形差异下,道路侵蚀特点。结果表明：路形对产沙的影响高于产流,路形通过改变路面径流的水力学特征来改变产沙特性;在坡度10°和15°时,凹形路面径流流态为急流,流速最大,土壤侵蚀率显著高于其他路形,且侵蚀泥沙颗粒粒径较大;在坡度5°和10°时,拱形和平直形路面水流流态为缓流,拱形路面产流产沙能力最弱,抵抗降雨侵蚀的能力最好。凹形和平直形路面对坡度的敏感性较高,随着坡度提升,产沙量和水流能量均有大幅提高,坡度对拱形和侧向形影响较弱。路形差异导致侵蚀特征迥异,在道路设计建设过程中,科学的路形搭配和“路-渠”组合能有效防治道路侵蚀,降低道路建设对生态环境的影响,该研究可为农村低等级道路建设和维护提供参考。     

基于滚动阻力实时监测的软路面识别方法

为提高某军用越野车辆在软路面的机动性,提出一种基于滚动阻力实时监测的软路面识别方法。利用软路面测量的特征参数计算出土壤"圆锥指数"(cone index,CI);依据贝克的地面力学"压力-沉陷"公式获得主要由土壤压实阻力构成的车轮滚动阻力系数;通过实时监测车辆和发动机动的运行状态,基于车辆纵向力平衡方程,根据发动机的输出扭矩计算车辆当前行使路面的滚动阻力系数,并与软路面滚动阻力系数临界阈值进行对比。若为软路面则采取车辆软路面的行使模式,使得车辆快速通过。该文实现了车辆对软路面的自我识别,识别率达90%,提高了越野车辆的机动性能。     

Farmers' perceptions and concerns: the risks of driving farm vehicles on rural roadways in North Carolina

This study focuses on farmers' perceptions of roadway safety and reviews specific and pertinent North Carolina rural road crash data to evaluate their perceptions and concerns. A survey was mailed to 1,357 prospective participants throughout North Carolina. Of these, 656 (48.3%) North Carolina farmers completed and returned the survey. The study revealed that while the majority of respondents took a number of specific safety measures to ensure their safety while driving their tractor on rural roads, most believed that driving their tractor on rural roads was more dangerous than it was five years ago. Few respondents believed that laws governing tractors on rural roads are well known by urban residents. While a majority of the respondents would support a law to mandate the use of a slow-moving vehicle (SMV) emblem on the back of slow-moving farm equipment, a majority also believed that a more effective way to mitigate potential crashes would be to ensure that all farm vehicles had blinking or flashing lights, that diamond-shaped caution signs depicting a tractor were posted on roadways with frequent tractor traffic, and that roadway shoulders were created or widened on roads with heavy farm traffic so that tractors could move off the roadway. Only 22% of respondents felt safe driving their tractor on rural roadways in North Carolina. Most respondents felt that the biggest problem with roadway safety was the lack of respect and increased speed of other drivers. Recent data indicate that in crashes involving farm vehicles, citations were issued to 34% of the non-farm vehicle operators and 24% to farm vehicle operators. For those driving non-farm vehicle who were deemed at fault, 66% were cited for failure to reduce speed. For those driving farm vehicles, the most frequent citation involved the lack of safe movement.     

设施园艺移动平台分布式驱动自适应防滑控制

针对设施园艺特殊作业场景对电驱移动平台灵活作业与高操纵稳定性需求,该研究设计了一种四轮轮毂电机独立驱动的分布式设施园艺电驱移动平台,并提出了一种可提高转向灵活性与稳定性的自适应防滑控制策略。在该控制策略中,首先构建电驱移动平台动力学模型与Ackermann差速转向模型,结合速度瞬心原理及轮胎侧偏角确定各车轮转向目标转速;其次,为提高电驱移动平台对时变附着系数的适应能力,采用改进的强跟踪自适应无迹卡尔曼滤波算法设计复杂路面识别器,实现对路面附着系数准确估计;最后,设计基于自适应滑模算法的防滑控制器,根据路面附着系数估计值确定车轮相对最佳滑转率并实时控制滑转率。为验证所提控制策略的有效性,开展了Carsim-MATLAB/Simulink联合仿真与分布式设施园艺电驱移动平台实车试验。试验结果表明,所提控制策略可准确估计复杂道路下路面附着系数,降低车轮滑转率误差;在不变路面、对接路面与对开路面3种工况下,左侧车轮滑转率误差分别为0.031、0.015和0.038,右侧车轮滑转率误差分别为0.026、0.005和0.028;在不变路边随机路面实测路况下,电驱移动平台路面附着系分别数约为0.44和0.47,最大滑转率分别约为0.69和0.68,有效抑制了轮胎转向时的过度滑转,提高了电驱移动平台的行驶稳定性。研究可为设施园艺车辆驱动防滑控制提供具体理论依据和实施方案。     

野外模拟降雨条件下矿区土质道路径流产沙及细沟发育研究

为研究矿区土质道路径流产沙及细沟形态发育特征,在野外调查的基础上,设计坡度(3°、6°、9°、12°)和雨强(0.5、1.0、2.5、2.0、2.5、3.0 mm/min)2个处理,在野外建立不同坡度的道路小区,采用人工模拟降雨的方法,测定了不同处理道路径流产沙参数和细沟形态指标。结果表明:1)各坡度道路径流率为1.12~8.24 L/min,与雨强线性关系极显著,随坡度变化不显著;除0.5 mm/min雨强3°~9°坡及1.0 mm/min雨强3°坡道路径流流态为层流外,其余为紊流,雨强-坡度交互作用(I×S)对流态影响显著;阻力系数只与坡度相关。2)各坡度道路剥蚀率为0.92~324.46 g/(m2·s),与雨强、坡度和径流率呈极显著幂函数关系(R2=0.968,P0.01),道路土壤发生剥蚀的临界剪切力和临界径流功率分别为2.15 N/m2和0.41 W/(m2·s)。3)3°道路以片状侵蚀为主,6°~12°道路细沟发育,细沟宽深比、复杂度、割裂度和细沟密度分别为1.80~3.75、1.07~1.55、0.20%~10.33%和0.067~2.01 m/m2,细沟发育程度是雨强和坡度交互作用(I×S)的结果。4)6°~12°道路细沟侵蚀量占总侵蚀量比例为18.0%~57.16%,总侵蚀量与细沟宽深比、细沟复杂度、细沟割裂度和细沟密度均呈显著的函数关系(R2=0.35~0.96,P≤0.01),割裂度是影响土质道路总侵蚀量的最佳细沟形态因子。结果可为矿区土质道路水土保持工程设计及生产安全提供参数支持。     

黄土丘陵沟壑区山坡道路防蚀措施初步研究

山坡道路连接农田、果园 ,对山区经济发展有重要作用。黄土高原山坡道路存在严重的水土流失 ,侵蚀方式主要有沟蚀、泻溜、崩塌、陷穴、悬沟侵蚀与滑坡等。山坡道路网应按照小流域综合治理规划合理布置 ,其主要防护措施 :①修筑梯田 ,防止坡面径流冲刷道路 ;②将路面整修成拱形以分散径流 ;③在道路内侧修蓄水窑窖 ,拦蓄径流 ;④路面及边坡栽植草灌 ,防止雨水冲刷     

极端暴雨下典型小流域重力侵蚀的分布及影响因素

为探究极端暴雨下重力侵蚀分布规律及其环境条件,以2019年"利奇马"台风引发的特大暴雨事件为对象,采用无人机航拍、室内解译等方法,研究了位于暴雨中心的山东省临朐县曾家沟小流域内不同类型重力侵蚀的数量、空间分布特征及其影响因素。结果表明:(1)小流域内发生的重力侵蚀共70处,主要类型为滑坡(49处),其次为泥石流(14处)和崩塌(7处)。(2)重力侵蚀面积、侵蚀量分别与坡度变率、坡度、坡位、高程、坡向和坡向变率呈正相关,与距梯田距离、距道路距离和土地利用类型呈负相关。(3)坡度是影响重力侵蚀的最重要因素,侵蚀易发生在坡度为30°~50°的斜坡。(4)人类活动对重力侵蚀的影响较大,特大暴雨下的严重重力侵蚀多发生在梯田田坎、道路边坡等位置,需将重力侵蚀防治的重心放在加强道路两侧边坡、梯田田坎和坡度>30°的陡坡边坡防护上。研究结果可为应对和预防重力侵蚀灾害提供科学依据。     

黄土丘陵区路面种草对水土保持的影响及成本效益分析

土质道路广泛分布于中国的农村、公园和自然保护区，由于设计标准低，常常引发严重的水土流失，是农村道路损坏的主要原因。1997～2001年，以黄土高原丘陵沟壑区陕西省延安市下砭沟小流域农业作业道路为背景，以防止和减轻路面汇流引发的水土流失对道路的破坏为目的，采用小区径流监测和施工统计的方法，在路面进行了为期5年的种草试验。研究结果显示，路面种草后径流量减少76.38%，土壤侵蚀量减少69.47%，建设成本比石子路减少71.65%，维护费用比对照减少60.97%，是一种经济可行的技术途径。对各地土质路面土壤侵蚀治理和道路维护具有广泛参考价值。     

Vegetation of roadcut slopes in the tundra of Rocky Mountain National Park,Colorado

Eight study-sites were chosen on road margins in the alpine tundra of Rocky Mountain National Park, Colorado. Seven of the sites were located about the middle of slopes created by filling, below the roads. The remaining site was above the road, and flat on bedrock. Mosaics of pioneer vegetation types are present on roadcut slopes. These appear to be correlated with altitude, exposure, substrate texture, and degree of slope. Forty to fifty years after denudation, succession plays only a minor role on roadcut slopes. Plant coverage after that time is approximately one-half that of cushion-plant communities on natural tundra. The most important pioneer plants under these conditions are ‘bunch type’ Gramineae, especially Agropyron scribneri and Poa fendleriana.     

Modeling Interrill Erosion on Unpaved Roads in the Loess Plateau of China

Unpaved roads play an important role in soil loss in small watersheds. In order to assess the impact of these unpaved roads in the Loess Plateau of China, runoff and sediment yields from road‐related sources must be quantified. Field rainfall simulation experiments were conducted under three slope gradients and five rainfall intensities on unpaved loess roads in a small watershed. Results showed that the runoff generation was very fast in loess road surface (time to runoff < 1 min) and produced a high runoff coefficient (mean value > 0·8). Soil loss rates were decreased as surface loose materials were washed away during a rainstorm. Rainfall intensity, initial soil moisture, and slope gradient are key factors to model surface runoff and sediment yield. Soil loss on loess road surface could be estimated by a linear function of stream power (R² = 0·907). Four commonly interrill erosion models were evaluated and compared, and the interrill erodibility adopted in the Water Erosion Prediction Project model was determined as 1·34 × 10⁶ (kg s m⁻⁴). A new equation taking into account different parameters like rainfall intensity, surface flow discharge, and slope gradient was established. Copyright © 2013 John Wiley & Sons, Ltd.