正、反转旋耕刀性能分析及切土扭矩比较试验

通过建立适当的坐标系 ,把正、反转旋耕刀的运动统一起来 ,用同一个方程表示 ,二者只是在不同的切土范围内工作。用这种方法对正、反转旋耕刀的不同特性进行了分析比较 ,可知在同样结构参数和运动参数条件下 ,反转旋耕刀能以较低的转速获得较高的切削速度。对ⅠS2 2 5、ⅡS2 2 5和T140三种正、反转旋耕刀进行了单刀切土扭矩对比试验 ,结果表明 ,在旋耕速度比值较大、切土角变化的影响较小时 ,反转旋耕刀的切土扭矩小于正转旋耕刀 ;但切土角对旋耕刀切土扭矩的影响很大 。

数学拟合法应用于旋耕机结构设计研究

针对旋耕机在作业时存在耕深不够、碎土效果差及土地平整效果差等问题,将数学拟合法应用于旋耕机,对其结构设计进行研究。为了提升旋耕机的作业效果,对旋耕机的结构参数进行优化设计,包括对旋耕机的参数进行分析,并建立旋耕装置的数学模型。为了验证旋耕机的性能,对其进行了旋耕性能试验和旋耕后农田碎土率测定试验。试验结果表明:旋耕机的耕深、地表平整度和碎土率均达到合格指标,作业效果良好。

基于光滑粒子流法的振动旋耕减阻效果仿真分析

为研究振动旋耕的减阻效果,基于光滑粒子流法对多工况下的旋耕切削过程进行仿真分析。将耕深为0.10 m和0.11 m时仿真得到的刀辊受力与通过经验公式计算得到的力对比,误差分别为11.87%、12.86%;土壤破碎线与刀尖入土角垂直,随深耕增大,土壤粒子速度下降,验证仿真模型的有效性。随着耕深和转速增大,土壤动能、内能、刀具动能均增大;当耕深从0.10m增大到0.14m时,土壤获得的动能占比从77.51%增大到78.86%;当转速从3.6r/s增大到5.2 r/s时,土壤获得的动能占比从79.41%下降为72.95%,表明只增大转速,对改善土壤耕作效果有限。对由刀辊偏心引起的振动旋耕过程进行仿真分析,当偏心距为0.05 m时,转速为4.0 r/s、4.4 r/s和4.8 r/s时,平均降阻率为58.46%;当耕深为0.10 m、0.12 m、0.14 m时,降阻率分别为50.6%、46.3%、43.1%,降阻率随耕深增加而下降。随着偏心距的增大,刀辊受力呈波动式下降。研究结果可以为振动式旋耕设备的研发提供理论依据。

新型旋耕开沟施肥播种机的设计与研究

针对播种施肥难的问题,结合垄作区作物种植的农艺要求,设计了一款新型旋耕开沟施肥播种机。机具适用于小麦、大豆和玉米垄上栽培技术,可实现精确深施肥、精密播种、开沟、覆土和镇压等作业,为小麦、大豆和玉米的规模化、机械化作业提供了一定的技术支撑。试验结果表明:设计的新型旋耕开沟施肥播种机对降低漏播、提高播种深度和植株距离的合格率具有重要意义,大大提高了作业质量和效率。

深松旋耕整地混合施肥联合作业机械设计与试验

随着现代化农业发展不断推进,为提高农业作业效率,简化土壤在耕整地阶段的工作过程,满足保护性耕作的绿色环保整地理念,设计了一款深松旋耕整地混合施肥联合作业机械。该机械能够一次性实现碎土、翻土、旋耕、施肥、深松作业,且作业过程中保证深松铲能够打破犁底层,实现施肥要求。田间试验结果表明,该机械符合土壤耕整地的农艺要求,作业过程中没有出现残茬缠绕现象,排肥通畅,施肥效果均衡,碎土率较高,满足了一机多用的设计使用要求,机具的适应能力高,适合多地区推广使用。

农业无人拖拉机旋耕作业轨迹的设计与思考

人工驾驶旋耕作业误差大、效率低,无人拖拉机旋耕作业已成为当前研究的热点和重点,该文设计试验充分利用AF302北斗导航自动驾驶系统,分别采取回耕法、鱼尾法、套圈法及套鱼综合法等4种不同旋耕轨迹的田间作业设计,根据图像处理计算4种不同旋耕轨迹的作业面积、有效面积、重耕率、漏耕率及作业时间等测量参数。该项设计试验结果表明,回耕法旋耕作业漏耕率为1.57%,重耕率为4.34%,鱼尾法旋耕作业漏耕率为0.65%,重耕率为6.81%,套圈法旋耕作业漏耕率为1.3%,重耕率为6.25%,套鱼综合法旋耕作业漏耕率为0,重耕率为7.55%。4种不同旋耕方法中,其中套鱼综合法可以满足对地块的全区域覆盖作业,有利于在大面积旱田旋耕作业中推广使用。

基于TRIZ理论的旋耕机改进与创新

针对传统旋耕机存在的体积庞大、质量较大等问题,基于TRIZ理论进行了小型化改进与创新。改进中,先通过TRIZ方法论对旋耕机的结构和功能进行系统分析,然后优化结构设计,并选用轻量化材料来降低旋耕机整体体积和质量。通过重新布局部件和重新设计关键组件,实现了旋耕机在小型化的同时维持原有的耕作效果,以适应小型化农田的需要,为农业生产提供更为灵活和高效的机械工具。

反转旋耕刀作业功耗仿真分析及试验验证

针对油莎豆收获过程中功率消耗过高的问题,设计了一种反转旋耕挖掘装置,确定了主要工作部件旋耕刀的结构参数,并明确了旋耕装置的作业功率消耗主要组成。建立沙壤土土壤颗粒模型和油莎豆植株颗粒模型,最终建立土壤-植株-旋耕刀相互作用离散元仿真模型,并进行反转旋耕刀功耗仿真试验。采用正交试验设计,以刀辊转速、前进速度、作业深度为试验因素,以功率消耗为试验指标,通过Design-Expert 10.0.1进行数据分析,得出旋耕刀最佳工作参数,确定最优作业参数为刀轴转速233r/min、前进速度0.65m/s、工作深度138mm,此时功率消耗为30.49kW。经田间试验验证,理论值与试验值相对误差平均值为4.22%,表明功率消耗数学模型具有较高的适用性。研究中旋耕刀功率消耗仿真分析结果和最优作业参数可为旋耕挖掘、减阻降耗提供参考。

土壤-水稻前茬离散元仿真参数标定及其旋耕轨迹分析

在进行稻油轮作区域水稻收获后旋耕作业中的前茬运动、受力仿真分析时,由于缺乏可靠的离散元仿真参数难以准确计算土壤-水稻前茬运动规律和相互间受力。该研究采用EDEM软件对土壤-水稻前茬混合物内部各物质的物理与接触参数进行离散元仿真标定。首先测定了土壤-水稻前茬混合物内各物质物理与相互间接触参数,以堆积角作为评价指标,利用仿真试验进行了显著因素筛选、最优水平取值范围确定及二阶回归模型下最佳参数寻优,对参数进行了标定,得到土壤-水稻前茬混合物模型极显著参数的最优组合为土壤-土壤恢复系数0.407、土壤-土壤动摩擦系数0.123、土壤-水稻前茬静摩擦系数0.596、土壤表面能1.860 J,此时与试验堆积角误差为0.58%。并进行了土壤-水稻前茬间的直剪试验与仿真,得到了稳定后不同垂直应力下试验与仿真的直剪切应力误差分别为:5.4%(50 kPa),4.1%(100 kPa),3.1%(150 kPa)。最后在最优参数组合下,开展了基于MBD-DEM的旋耕土壤-水稻前茬轨迹分析试验,前茬跟随旋耕刀及直接被掩埋两种埋覆场景下仿真与土槽试验轨迹的Spearman秩相关系数分别为0.91、0.84,验证了仿真模型标定参数的准确性。研究结果可为水稻前茬旋耕轨迹调控过程的离散元仿真分析提供可靠的接触参数。

安徽省旋耕施肥播种机的调查思考

机械化播种质量直接关系作物出苗质量和单产水平。截至2024年1月,安徽省共有30多家企业生产条播机、穴播机、单粒(精密)播种机和旋耕播种机等产品,有效期内推广鉴定证书共336个,其中,条播机46台、穴播机95台、单粒(精密)播种机17台、旋耕播种机178台,旋耕播种机占比达53%。旋耕施肥播种机主要用于小麦条播,可一次性完成耕地、施肥、播种和整地等作业环节,是秋种中主要农机具之一。

旋耕施肥播种机的现状与趋势

机械化播种质量直接关系到作物的出苗质量和单产水平,农业机械化有力地支撑了粮食生产。截至2024年1月,安徽省共有30多家企业生产条播机、穴播机、单粒(精密)播种机和旋耕播种机等品目的产品,有效期内的推广鉴定证书共336个,其中条播机46个、穴播机95个、单粒(精密)播种机17个和旋耕播种机178个,旋耕播种机占比达53%。安徽省旋耕施肥播种机主要用于小麦的条播,可一次性完成耕地、施肥、播种和整地等作业环节,是秋种中主要的农机具之一。

正、反转旋耕不同耕作性能的比较

为分析和比较正转旋耕和反转旋耕的作业情况 ,进行了正、反转旋耕的对比试验 ,并对田间试验后的土壤进行了计算机扫描。结果表明 :对全耕层土壤的扫描分析 ,可以看到地表与下层土壤不同的碎土情况 ,能够比较真实地反映不同旋耕方式的实际作业效果 ;可以通过配备碎土挡草栅栏等附属装置来改善和提高旋耕机械的作业质量 ;带有碎土挡草栅栏的反转旋耕机的翻土和覆盖性能较好 。

垂直深旋耕下有机物料改良酸性土壤及烤烟产质量的调控效应

为探明深旋耕配施有机物料改良烤烟根际土壤酸化特性和调控烤烟生长、产质量的效应。以烤烟品种‘NC102’为材料,在云南省石林县酸性红壤上,采用双因素裂区设计,研究耕作方式(垂直深旋耕和传统耕作)和施有机改土物料(不施改土物料、酸性有机肥、碱性有机肥和生物质炭)及其互作对烤烟根际土壤理化特性、烟株根系和植株生长形态及产质量的影响。结果表明:植烟土壤理化特性主要受耕作方式、有机改土物料及二者互作的影响,其中垂直深旋耕配施有机肥可显著降低土壤容重,提高土壤孔隙度及水解性氮、有效磷、速效钾、水溶性氯含量,尤其施碱性有机肥、生物质炭更有利于增加土壤速效钾含量,显著降低土壤交换性酸总量、土壤交换性氢(H+)和交换性铝(Al3+),提升土壤硅铝率、阳离子交换量和盐基饱和度,增强酸性土壤调酸效果。烤烟根冠形态及烟叶产量、产值性状主要受深旋耕和碱性改土物料的影响。耕作方式、有机改土物料及其互作对烟叶化学成分可用性指数影响较大,其中施碱性有机肥、生物质炭主要影响总糖、还原糖、钾及水溶性氯;垂直深旋耕显著影响烟叶6项常规化学指标。因此,在云南酸性土壤山地烟区,采用垂直深旋耕结合施碱性有机肥、生物质炭,可较好地协同改良土壤酸度及提升土壤肥力,促进烤烟地上和地下部生长,形成良好根冠关系,提高烟叶产量和产值,改善烟叶化学成分协调性。

正反转旋耕灭茬机刀片的功耗分析

旋耕机是一种应用非常广泛的耕耘机械。人们目前使用的大部分都是正转旋耕方式和正转刀片,对反转旋耕方式及其刀片的研究相对较少,并且对其中的一些性能和适用条件尚未完全了解。为此,分析了旋耕过程中不同的旋耕方式对于旋耕功耗以及各种负荷的影响,提出了在一定渠道条件下的旋耕方式,为设计出合理的刀片形状提供理论依据。

基于离散元法茶园微耕机旋耕刀结构参数优化设计

【目的】解决茶园微耕机旋耕刀切削土壤阻力导致的功耗大问题,提高茶叶生产机械化水平,降低茶叶生产成本。【方法】1)采用EDEM离散元法对旋耕刀进行切土仿真,建立旋耕刀-土壤离散元模型,分析不同旋耕刀的切土性能;2)以旋耕刀的弯折角β、弯折半径r和正切刃端面高度h三个参数为试验因子,以作业功耗为评价指标,采用正交试验方法对旋耕刀结构参数进行优化设计,并进行切削土壤仿真试验,仿真得到优化前旋耕刀平均峰值功耗为1.607 kW。【结果】正交试验结果表明,当弯折角β=114.9°、弯折半径r=29.6 mm、正切刃端面高度h=38.8 mm时,平均峰值功耗取得最小值1.381 kW,旋耕机切削功耗较优化前降低了14.06%,与计算得到的理论值1.370 kW的误差为0.8%。【结论】优化后旋耕刀切削土壤的功耗降低,验证了旋耕刀结构参数优化的合理性,可为茶园微耕机旋耕刀的改进设计提供研究基础。

潜土旋耕试验研究(2)──逆转旋耕抛土刀片试验研究

本文通过在室内土槽试验台上对抛土刀片的试验，讨论了刀片几何参数及运动参数对旋耕扭矩的影响，在大量试验的基础上提出了抛土刀片的几个主要参数的参考值．

斜置旋耕刀和国标旋耕刀的对比分析

在斜置旋耕条件下,从理论和试验上对比分析了国标旋耕刀和自行研制的斜置旋耕刀的耕作特点,从而证实斜置旋耕刀较国标旋耕刀更适宜于进行斜置旋耕耕作。

拖拉机旋耕机组路径导航控制方法——基于机具侧向力限制

拖拉机作为自走式农用动力机械,只有配备相应的农机具才能完成机械作业。近年来,关于拖拉机自动导航控制的研究大多将拖拉机看做独立的个体,没有考虑控制过程中农机具的受力情况。为此,以旋耕拖拉机为平台,提出了一种基于拖拉机横向位置偏差与旋耕机具侧向受力大小的双目标联合路径跟踪控制方法,并应用CarSim与MatLab/Simulink进行联合仿真。仿真结果表明:该控制方法能够保证旋耕机具的侧向受力稳定在限值以内,并且拖拉机的路径跟踪精度较高。

基于多传感器数据融合的旋耕耕深检测系统研究

旋耕作业时通常用耕深衡量作业质量,适合的耕深能打破土壤板结、改善土壤结构,促进作物根系生长。目前耕深检测研究场景主要为旱田,检测方法主要为倾角传感器间接检测,而水田土质松软,作业过程中会出现机具下陷和姿态变化的问题。为此,本文设计了一种适用于不同土壤环境的耕深检测系统。为检测地形起伏及机具下陷,设计一种地面仿形机构,通过耦合仿真探究其设计参数,验证可行性;为提高单传感器间接检测稳定性,使用三点悬挂倾角检测和北斗卫星系统(Beidou system,BDS)相对高程数据融合的检测方法,并建立耕深检测模型(Tillage detection model,TDM)。提出自适应迭代扩展卡尔曼算法(Adaptive iterative extended Kalman filter,AIEKF)对传感器获取数据先滤波再融合,获得更稳定、准确的耕深。在参考传统耕深测量方法的基础上,提出了RTK-BDS高程差值的测量方法获取耕深真值,并和传统方法进行了对比。仿形机构耦合仿真试验结果表明,所设计的仿形机构检测绝对误差小于0.5 cm,仿形后土槽高程最大形变量为2.89 mm。田间试验结果表明,TDM检测模型能有效反映耕深变化,AIEKF处理后数据较KF处理后数据信噪比平均提升1.41 dB,融合得到的耕深较两种单一传感器检测的耕深MAPE平均分别提高2.30%和2.07%,融合后平均MAPE为3.95%,平均RMSE为1.08 cm。提出的RTK-BDS差值真值检测法和传统检测法最大绝对误差为2.45 cm,能较好完成耕深真值检测。