无人驾驶自走式旱地胡麻喷药车转向控制系统设计

针对胡麻密植程度高、不方便大型机械作业等问题,设计一款以直流无刷电机、电推杆为转向控制组件,基于STM32型单片机为控制核心的无人驾驶自走式旱地胡麻喷药车。该喷药车采用2.4 GHz无线电遥控装置与单片机之间的双向通行实现对喷药车行走速度、转弯半径和喷洒模式的控制。使用Keil uVision5软件编程,对喷药车各动作流程进行决策、控制。仿真结果表明,无人驾驶自走式旱地胡麻喷药车转向机构最大转向角度为左转35.9°、右转25.7°,实际使用转向角为±25°,最小转弯半径4 m,转向系统符合设计要求,为胡麻喷药车的智能避障、智能作业提供技术支持。      

基于离散元的西北旱区农田土壤颗粒接触模型和参数标定

为了解决利用离散元法模拟土壤作业过程在预测农具阻力和土壤动态运动时存在失真等问题,整合延迟弹性模型(hysteretic spring contact model,HSCM)和线性内聚力模型(liner cohesion model,LCM)优势建立西北旱区农田土壤模型,以不同参数(静摩擦系数、动摩擦系数和内聚强度)组合下仿真得到的土壤仿真堆积角为响应值,基于Box-Behnken试验法建立回归模型,并根据该回归模型进行了参数预测并验证,对17组土壤仿真堆积角方差分析表明:静摩擦系数、动摩擦系数、动摩擦系数和抗剪强度的交互项、动摩擦系数的二次项对仿真堆积角的影响极显著;静摩擦系数和动摩擦系数的交互项、静摩擦系数的二次项对仿真堆积角的影响显著。使用预测的参数进行6种不同含水率土壤直接剪切仿真和试验对比可知,当含水率为1%~20%时,仿真与试验间的抗剪强度相对误差为1.18%~9.31%,仿真与试验间的内摩擦角相对误差为0.55%~4.07%。对仿真和试验鸭嘴插入阻力数据进行分析可知,仿真与试验曲线在入土距离处于0~50 mm期间时,但仿真入土阻力曲线波动较大,仿真和试验阻力走势基本一致,玉米直插穴播最深处50 mm处的仿真和试验入土阻力相对误差为0.928%,可利用此时的入土阻力分析直插鸭嘴结构对强度的影响。     

水重力式马铃薯静摩擦因数测定仪设计与试验

针对传统斜面法测定马铃薯静摩擦因数存在工作效率、精度较低等问题,提出水重力式马铃薯静摩擦因数测定原理,通过精确控制水的重力来确定马铃薯的静摩擦力,进而计算静摩擦因数,据此设计了马铃薯静摩擦因数测定仪。对甘肃省普遍种植的陇薯10号品种进行静摩擦因数测定。结果表明：带土马铃薯与钢板之间的静摩擦因数为0.420,与塑料板之间的静摩擦因数为0.496,马铃薯之间静摩擦因数为0.442;不带土马铃薯与钢板之间的静摩擦因数为0.455,与塑料板之间的静摩擦因数为0.526,马铃薯之间的静摩擦因数为0.483。由此可见,带土马铃薯的静摩擦因数较不带土马铃薯小,静摩擦因数从大到小依次为：马铃薯与塑料板之间、马铃薯之间、马铃薯与45号钢板之间。为进一步验证重力法的可靠性,进行马铃薯坍塌堆积角仿真和试验。结果发现：重力法条件下不带土马铃薯形成的堆积角与试验结果较接近,其相对误差为1.04%,斜面法条件下不带土马铃薯形成的堆积角与试验结果相对误差为7.73%;斜面法条件下带土马铃薯形成的堆积角与试验结果较接近,其相对误差为0.37%,重力法条件下的堆积角与试验结果的相对误差为4.31%。重力法可以测定马铃薯...     

甘肃玉米铺膜种植区残膜回收机械化技术适应性分析

以甘肃省中部的玉米铺膜种植区的残膜回收机械化技术为研究对象,基于甘肃省内自主研发的4种不同结构的残膜回收机型进行了残膜回收适应性分析。结果表明:4种残膜回收机具残膜捡拾净率≥80%、缠膜率均≤3.0%、安全性均符合残膜回收机械化作业标准,值得大面积推广应用。     

西北旱区大豆玉米复合种植联合播种机的设计与试验

针对西北旱区大豆玉米复合种植机具短缺、机械化程度低等问题,设计西北旱区大豆玉米复合种植联合播种机。该机由旋耕装置、起垄装置、覆土装置、施肥装置、播种装置及机架等组成,能够实现旋耕、起垄、施肥、双幅覆膜覆土、镇压及播种等多个作业过程。对播种机关键部件进行设计与分析,利用离散元模型对覆土过程进行模拟仿真,分析覆土过程中膜边膜上覆土均匀性;采用DEM-MBD对大豆玉米播种装置耦合仿真,分析大豆玉米播种装置播种均匀性。仿真结果表明：1）土壤因跳跃和泼撒而落到垄面的颗粒数≤1.3%;2）播种装置对大豆和玉米种子挤压力≤10 N,土壤颗粒对鸭嘴的阻力≤50 N。田间试验结果表明：玉米播种装置播种合格率、漏播率和重播率分别为95.63%、1.65%和2.72%,大豆播种装置播种合格率、漏播率和重播率分别为91.24%、0%和8.76%,机组作业期间运行稳定,具有良好的作业效果,满足大豆玉米带状复合种植需求。     

4UX—550型马铃薯收获机悬挂机组机液耦合仿真

应用Pro/E软件建立了4UX-550型马铃薯收获机与东方红200P型拖拉机悬挂机构参数化模型,进行了拖拉机悬挂机构与马铃薯收获机装配.将装配模型导入ADAMS中,建立了液压提升回路系统模型,进行了机械系统与液压系统的耦合仿真.结果表明,液压力驱动悬挂机组提升工况下,上悬挂点垂直方向出现最大力的时间要比机械力驱动滞后0.080 s,下悬挂点滞后0.088 s;下降工况下,上悬挂点滞后0.056 s,下悬挂点滞后0.060 s.液压力驱动与机械力驱动上、下悬挂点的受力基本相同,液压缸缓冲力的波动范围为5.09 ～ 15.39 N.     

玉米全膜双垄沟直插式精量穴播机设计与试验

为适应我国西北地区旱地玉米全膜双垄沟播作业需求,解决传统膜上播种机具作业存在挑膜、撕膜、种穴与幼苗错位等问题,设计了一种玉米全膜双垄沟直插式精量穴播机。该机采用凸轮-曲柄滑块机构、运动放大机构实现了成穴器的投种控制与定点强制开启。仿真分析与田间验证试验表明,直插式精量穴播机在覆膜垄沟播种作业时,成穴器位于播种段与出土段的水平分速为零,播种株距可在一定范围内调节,穴孔布置、成穴器运动轨迹均合理,满足玉米全膜双垄沟播作业的农艺技术要求。     

棘轮式间歇充种胡麻播种机设计与试验

为实现胡麻种植作业中的播量控制,保证胡麻播种均匀性,设计一种棘轮式间歇充种胡麻播种机.该播种机以小型拖拉机为动力源,采用外槽轮式小籽粒排种器,可一次性完成开沟、播种、覆土等作业.分析和确定种箱、排种器、棘轮、开沟器等关键零部件的结构参数,设计一种棘轮控制间歇式充种装置并分析其工作原理.田间试验表明:播种深度合格率为91...     

全膜双垄沟起垄覆膜机横向土带堆放机构的设计与试验

为增强全膜双垄沟起垄覆膜机的覆膜、覆土质量,聚集降水,减少水土流失和地表径流,提出偏置轴承式、凸轮顶杆式、地轮拨齿式3种横向土带堆放机构,运用SolidWorks Motion对3种机构进行运动仿真与机构分析,优选出工作时间短、急回特性明显的横向土带堆放机构,并进行田间验证试验。仿真结果表明:在相同仿真参数情况下,地轮拨齿式横向土带堆放机构完成1次抖土压膜工作所需时间仅为0.29 s,抖土板位移为530.45 mm,倾角和张角分别为29.00°、21.39°,最大电动机消耗功率最小。田间验证试验表明:作业后横向土带宽度合格率为96.5%,间距合格率为95.3%,厚度合格率为95.5%。相比较偏置轴承式和凸轮顶杆式,地轮拨齿式机构放土质量均匀,急回效果好,不易粘土,能耗最少,覆土覆膜效果较好,符合全膜双垄沟作业要求,适宜于全膜双垄沟覆膜种床横向土带堆放。     

全喂入式胡麻脱粒机的设计与试验

针对胡麻籽粒小、茎秆易缠绕、喂入流动性差等特点,采用垂直排列D型纹杆闭式脱粒滚筒和菱形棱角型栅栏式凹板组和的方式,设计一种全喂入式胡麻脱粒机。以陇亚14号胡麻为试验材料,对其茎秆进行生物力学特性试验,运用ANSYS Workbench和Fluent对脱粒机机架和风选系统分别做模态及流场模拟分析,并进行脱粒试验。结果表明:当陇亚14号胡麻中部茎杆含水率为9.43%时,抗拉强度为179.6 MPa,抗弯强度1.79 MPa,剪切强度0.19 MPa;机架前8阶固有频率范围为46.19～257.20 Hz,振幅范围7.53～115.63 mm,在第6阶频率190.46 Hz处出现最大振幅为115.63 mm,在第5阶固有频率190.01 Hz处出现第2大振幅114.99 mm;当脱粒滚筒主轴转速为1 500 r/min时,垂直悬浮筒进口风速达到了6.3～10 m/s,离心风扇径向边缘风速可达50 m/s,垂直悬浮筒进口到离心风扇之间的压强在-500～-1 000 Pa,离心分离筒内壁面压强4 000 Pa,排杂口压强4 799.27 Pa;脱粒时作业机脱净率为98.86%,含杂率2.15%,破碎率0%、夹带损失率0.8%、清选损失率0.27%、飞溅损失率1.8%、未脱净损失率0.09%,总损失率2.97%。该机整体设计符合国家标准要求,满足胡麻脱粒作业需求。