茶园仿生往复式开沟松土机设计与试验

丘陵山区茶园土壤板结、石砾较多,使用传统旋转或移动式开沟机会出现打石跳刀、刀具无法入土、开沟不深、作业阻力大的问题。为此,依据人工铲土具有自发性以最低功耗完成最优作业路径的特点,设计仿人工铲土动作的曲柄摇杆式开沟装置,并研制小型茶园往复式开沟松土机。通过分析人工使用铁锹铲土的动作,建立入土、切土、抛土的运动模型,基于Matlab软件分析得到人工铲土时铁锹锹尖运动轨迹的拟合方程,以此方程为基准,建立曲柄连杆机构的目标函数,结合约束条件解出曲柄摇杆机构结构参数,同时对开沟铲进行开沟阻力分析,确定开沟铲的结构参数。建立Recurdyn和EDEM耦合的开沟铲-土壤互作仿真模型,并进行三因素三水平正交试验,对作业和结构参数进行优化,得到最优参数组合:机器前进速度v为0.06 m/s、曲柄转速n为42 r/min、入土倾角φ为80°。田间试验结果表明,茶园往复式开沟松土机作业平均开沟深度为211.5 mm,开沟功率为0.119 kW,沟深稳定性系数为90.9%,相较于传统旋转式开沟机,开沟功率降低6.3%,沟深稳定性系数提高3.1个百分点,整机作业质量满足茶园农艺要求。

软夹轮压式甘薯移栽机设计与试验

针对甘薯裸苗移栽伤苗率与漏苗率偏高问题,根据人工移栽可实现低伤苗率、低漏苗率的特点,设计可模仿人工移栽的压苗轮和软夹供苗装置。通过分析人工移栽轨迹投影,提取其曲率半径,得到压苗轮半径。对压苗齿进行受力分析推导出压苗齿与加强筋尺寸参数。分析软夹供苗装置两软夹间距并确定取值区间。通过多因素试验优化结构参数,得出最佳作业参数为:作业速度0.7 m·s^(-1),甘薯苗裸露长度11 cm,两软夹间距220 mm。软夹供苗式甘薯移栽机整机设计完成后进行验证试验。结果表明,当移栽机保持0.7 m·s^(-1)速度前进时,可实现伤苗率2.11%,漏苗率2.22%,满足甘薯机械移栽要求。该移栽机采用创新式旋转装置移栽,可对甘薯移栽机设计与优化提供参考。

大型连续绿茶精制加工生产线研发

茶叶加工技术与装备是茶叶产业发展的基础,对行业发展起着举足轻重的作用。为实现绿茶加工机械自动化生产,设计了大型连续绿茶精制加工生产线,阐述了该生产线系统结构、主要生产环节及安装调试应用。基于PLC控制的大型连续绿茶精制加工生产线,主要由鲜叶上料输送机、大型滚筒杀青机、冷却回潮机、四机协同联动式揉捻机组、并列连续预烘干机组、储料仓、计量分料装置、茶叶炒干与抛光机组、筛分装置、风选装置及配套的测控系统等组成。针对绿茶加工工艺的各个环节,采用模块化设计,根据茶叶加工企业的厂房实际情况,灵活安装组线,满足企业个性化需求。基于模糊PID温度控制的大型滚筒杀青机双模糊控制技术,解决了传统杀青温度与时间无法实现精确控制的难点问题。采用链式刮板输送智能加料装置与多机联动协同连续揉捻控制技术,实现多机协同联动式自动加料连续揉捻,边进料边揉捻,揉捻均匀度高。生产线上杀青机、理条机和烘干机各环节温度采用模糊PID控制,解决了茶叶加工温度、投叶量与杀青、理条、烘干时间实时配合的问题,输入不同等级、不同重量的鲜叶可输出相适应的杀青温度和时间,实现对茶叶生产过程的精确控制,减少人为因素的干扰,实现绿茶的智能化生产。近年来,生产线用户遍布皖、苏、浙、云、贵、川、豫、湘、鄂和陕等10多个省份200余家茶叶生产企业。该生产线的推广应用,实现了茶叶规模化生产,保证了茶叶品质,对茶产业发展具有重要意义。

基于轻量化U-Net网络的果园垄间路径识别方法

针对目前果园垄间导航路径识别方法存在准确性与实时性难以同时兼顾、泛化能力弱等问题,本文在U-Net模型的基础上进行优化,采用MobileNet-v3 Large作为U-Net的主干特征提取网络,并在跳跃连接处引入坐标注意力机制(Coordinate attention,CA),构建轻量化路径识别模型。以该模型分割的垄间可行驶区域为基础,利用最小二乘法重塑可行驶区域边缘点,并进一步提取垄间导航线。首先采用数据增强的草莓垄间数据集进行模型训练,并进一步迁移到葡萄和蓝莓数据集上进行权重微调,以提高模型适应能力。最后在相应的验证集上进行导航路径识别,并通过可视化对比不同模型识别结果,以验证模型准确性。试验结果表明,网络模型在草莓、蓝莓和葡萄果园垄间路径识别的平均交并比分别为98.06%、97.36%和98.50%,平均像素准确度分别达到99.13%、98.75%和99.29%。模型处理RGB图像分割可行驶区域的理论推理速度可达19.23 f/s,满足导航实时性和准确性的要求。

基于土粒与含水率变化规律的触土部件黏附特性研究

为研究土壤干燥过程中触土部件与土壤之间的黏附特性变化,以16种不同颗粒直径与含水率的湿土壤为试验材料,先进行金属板(65Mn钢)斜坡滑落试验,测量土壤颗粒直径、含水率高低与金属触土部件之间的黏附力大小关系,然后利用显微镜装置观察土壤样品的微观结构以及干燥过程中土壤与金属板的黏附现象。结果显示,含水率为30%、40%的土壤在金属表面上滑落后产生的“痕迹”比含水率为10%、20%的土壤更为明显。其中,含水率30%、颗粒直径10~50μm的土壤具有最大黏附力,在土壤干燥前后,颗粒直径、俯视周长和俯视面积的差异随含水率和颗粒直径的增加而增大;干燥过程中,颗粒之间的间隙逐渐减小,某些颗粒出现“扩散”“收缩”等现象,部分颗粒会发生相对位移,其中30%含水率,颗粒直径为10~50μm的相对位移最大,为13.78μm。随含水率的增加,土壤黏附力先增大后减小;随着颗粒的减小,土壤黏附力逐渐增大,含水率在30%以下,干燥前后颗粒位移量越大,土壤黏附力越强。结果表明,含水率为30%、颗粒直径在10~50μm范围内的土壤表现出最强黏附力,并在干燥过程中呈现出颗粒相对位移最大的现象。

犁翻旋耕复式作业耕整机的设计与试验

为了满足稻麦轮作耕作方式的整地需求,设计研制一款集翻耕、旋耕、秸秆粉碎还田等多道工序的犁翻旋耕复试作业整地机械。根据机器复试作业的特点,设计过程重点考虑犁耕与旋耕作业之间的交互作用,将旋耕机架整体向右侧偏置210 mm,且左、右旋耕刀辊内侧旋耕刀至副减速箱距离均为50 mm。根据实际田间作业情况,应用EDEM仿真软件进行虚拟田间作业仿真,仿真结果表明:碎土率为91.4%,地表平整度小于20 mm。在设计与仿真的基础上,进行田间试验,设计一组先犁耕后旋耕作业试验与犁旋耕整机复式作业相对照,田间试验表明:犁旋耕整机作业后,耕宽、耕深、地表平整度分别为1.98 m、21.6 cm、1.87 cm,耕深稳定系数、耕宽稳定系数、碎土率、植被覆盖率均达到90%以上,各项指标均优于二次整地模式,且在油耗、生产率指标上远远优于后者。该研究为复式整地机械的研制及交互性设计提供参考。

复式耕整机耕深与耕宽稳定性分析与试验

针对设计的复式耕整机出现的耕作稳定性问题,结合复式耕整机整体结构及工作原理,从牵引、水平面内受力、机器振动3个角度分析影响耕作稳定性因素,确定影响耕作稳定性关键因素为牵引角、犁体配置斜角、旋耕刀升角。以牵引角、犁体配置斜角、旋耕刀升角为试验因素,以工况耕深稳定系数和工况耕宽稳定系数为性能评价指标进行二次正交旋转组合试验。正交试验结果表明:试验因素对评价指标影响程度从高到低皆为:犁体配置斜角、牵引角、旋耕升角,当各影响因素分别取值为17.3°、27.8°、72.6°时,工况耕深稳定系数和工况耕宽稳定系数分别为91.8%、93.4%。以影响因素最优参数组合为基础进行的验证试验结果表明:试验后工况耕深稳定系数和工况耕宽稳定系数为91.5%、93.1%,与软件分析结果基本一致,且其他耕作指标均达到农艺要求。该研究可为复式整地机械的耕作稳定性研究提供技术参考。

废旧锂离子电池涡流分选模型与影响因素

废旧锂离子电池的涡流分选工艺由于影响参数过多,分选效果并不理想。为探明各参数对分选效果的影响,提高涡流分选法的分离效率,开展废旧磷酸铁锂锂离子电池破碎产物的涡流分选研究。利用COMSOL仿真软件模拟磁辊交变磁场分布,建立产物在交变磁场的受力模型与运动模型,研究磁辊长度、磁极对数、磁辊半径、进料速度、磁辊转速、颗粒尺寸和颗粒形状等因素对分选效果的影响,提出将传送带摩擦因数纳入影响参数之中进行模拟,以指导涡流分选模型的建立。上述因素均会影响颗粒的运动轨迹,减小摩擦因数有利于提高分选效率,颗粒尺寸和形状是主要的影响因素。

稻麦联合收获开沟埋草一体机播种系统设计与试验

目前免耕播种机多为收获后免耕播种作业,未有将免耕播种系统与收获、秸秆还田相结合的复式机型,为了满足此种集成作业需要,达到抢农时、提高作业效率、减少机器下地次数的目的,设计了一种免耕播种系统与稻麦联合收获开沟埋草一体机相结合的机型,该播种系统主要由排种装置、种沟开沟装置、抛土装置构成。性能试验结果表明:设计的小型免耕开沟器开沟深度为3.1 cm,开沟宽度为3.6 m,破茬率为83.4%;延伸板长度为12 cm的抛土装置单侧抛土幅宽为105 cm,覆土厚度为2.2 cm,碎土率为97.8%,抛土均匀性为91.7%。播种系统水稻旱直播田间试验表明:当播种系统播种水稻干种、湿种播量分别为112.5 kg/hm^2、135 kg/hm^2时,产量分别为6 532.4、6 510.0 kg/hm^2,满足一体机免耕旱直播的播种需求。

收获开沟埋草一体机双圆盘开沟机构设计与参数优化

为提高已研制的稻麦联合收获开沟埋草多功能一体机免耕播种时的开沟播种质量,设计双圆盘开沟机构与一体机相结合。为获取影响双圆盘开沟机构作业质量因素的最优参数,以机器前进速度、开沟器入土深度、开沟器排种管固定装置固定孔中心点至排种管出口中心点横向距离为试验因素,以种子入沟率、各行播种量稳定性变异系数、播种均匀性变异系数为试验指标,进行三因素五水平二次正交旋转组合试验。试验结果表明:各试验因素对于种子入沟率与各行播种量稳定性变异系数影响程度从大到小皆依次是:固定孔横向距离、开沟器入土深度、机器前进速度;各试验因素对于播种均匀性变异系数的影响程度从大到小依次是:机器前进速度、开沟器入土深度、固定孔横向距离。优化所得双圆盘开沟机构开沟播种作业最佳参数组合为机器前进速度为0.46 m/s;开沟器入土深度为3.25 cm;固定孔横向距离为16.16 mm,验证试验表明各指标试验结果与理论优化结果相对误差均小于4%,验证了所建模型与优化参数的合理性。

秸秆还田施肥点播机粉碎抛撒装置结构设计与优化

针对小麦秸秆粉碎还田免耕播种过程中出现的堵塞、架种与晾籽问题,该文对秸秆粉碎还田施肥点播机秸秆粉碎抛撒装置结构进行设计,采用理论分析、ADAMS仿真方法对切茬甩刀、切茬定刀、切茬粉碎机构与开沟器配合尺寸等秸秆粉碎抛撒装置关键参数进行设计,通过田间优化试验最终确定开沟器前侧至切茬甩刀水平位置端面距离为2.3 cm,秸秆挡板倾斜角为22°,此时晾籽率最低,为1.65%。作业性能验证试验表明:当整机的粉碎抛撒装置采用设计参数进行作业时,播深合格率为81.3%,秸秆粉碎长度合格率为96.6%,秸秆抛撒范围合格率为90.2%,秸秆抛撒不均匀度为11.9%,均优于标准要求,满足作业要求,试验过程全程无堵塞,点播机切茬粉碎抛撒装置可使秸秆全量还田同时保持机具良好通过性,实现免耕地无残茬播种并完成高质量秸秆粉碎抛撒盖种。本研究可为从秸秆粉碎抛撒角度解决堵塞问题、为免耕播种环境的相关机具研发提供参考。

连续复式茶叶理条机优化设计与试验

针对绿茶加工杀青理条复式工序中,因茶叶理条动力学机理不明而导致成条效果不理想的问题,研究茶叶在连续复式理条机锅槽内茶叶与锅槽连续碰撞规律,建立茶叶在锅槽内滚动、抛撒、碰撞3个阶段的动力学模型,确定连续复式茶叶理条机的成条机理。根据茶叶在锅槽内的运动成形规律,优化斜U形锅槽,并利用Rocky Dem建立热固耦合下茶叶-锅槽相互作用的仿真模型,通过对茶叶平均速度及受力进行分析,确定了锅槽往复运动速率、锅槽挡板角度和锅槽与水平面夹角的最优工作参数。在最优参数确定的基础上,采用三因素三水平正交试验,确定实际工况下的最优参数组合,试验结果表明,当锅槽挡板角度为114.1°、锅槽往复运动速率为190.9 r/min、锅槽与水平面夹角为3.2°时,成条率为85.89%,碎茶率为1.70%,满足理条农艺要求。验证试验表明,在该最优结构与作业参数组合下,成条率、碎茶率分别为84.26%、1.79%,与优化结果相对误差在5%以内,表明优化结果的可靠性与精度。该研究可为茶叶理条成形机理与理条机关键参数优化提供参考。

茶园切抛组合式开沟刀设计与试验

针对茶园机械化开沟抛土性能不理想、无专用刀具的问题,设计了适用于茶园开沟的切抛组合式开沟刀。对抛土刀抛土片的抛土过程进行动力学分析,确定其关键参数抛土片宽度为8 cm、倾斜角为30°时,可保证抛土刀横向抛土幅宽满足农艺要求。性能试验表明:切抛组合式开沟刀单侧抛土幅宽为22.7 cm、抛土均匀性系数为90.3%、覆土厚度为2.1 cm、开沟深度稳定性系数为87.8%、沟底浮土厚度为1.2 cm,对照组单一开沟刀为13.4 cm、84.3%、2.4 cm、82.3%、2.5 cm,说明切抛组合式开沟刀更符合茶园开沟实际需求,抛土均匀性与开沟稳定性更好,所抛土壤不易落入沟内。功耗分析试验表明,与单一切土刀相比,切抛组合式开沟刀抛土的正后侧区域冲击力减小,抛土上方区域冲击力减小,从而导致其抛土总冲击力减小,因此,该组合式开沟刀提高了开沟抛土质量,同时未明显增大开沟功耗。

1JM-200灭茬旋耕一体机关键部件设计与试验

针对江淮流域稻麦轮作区稻茬地灭茬旋耕一体化整地作业及减耗需要,设计1JM-200灭茬旋耕一体机关键部件。通过分析节能型旋耕刀、圆盘切茬刀、碎土栅、覆土辊等关键部件作业过程能耗,设计节能型旋耕刀侧切刃与正切刃曲线、圆盘切茬刀切茬齿刃口倾角、碎土栅曲线、覆土杆与水平方向夹角等关键参数,并通过离散元仿真、响应曲面法得出最优关键配合参数:切茬刀辊中心点至旋耕刀辊中心点横向距离为489 mm;碎土栅根部至旋耕刀辊中心点横向距离为219 mm。田间试验结果表明,设计节能型旋耕刀达到降低整机作业功耗目的,设计圆盘切茬刀与覆土辊结构合理,作业过程未显著增加整机作业功耗。整机作业扭矩与作业功耗分别为207.6N·m、17.65 kW,低于整机对照组,说明设计1JM-200灭茬旋耕一体机各关键部件及配合参数达到降低整机作业功耗目的。整机作业后地表平整度为3.1 cm,根茬粉碎率为84.8%,均满足行业农艺要求,说明该机可降低功耗并保证作业质量。

茶园节能型开沟刀设计与试验

针对茶园机械化开沟减阻减耗需要,设计茶园节能型开沟刀,用于减小茶园开沟时的开沟功耗。通过理论分析确定节能型开沟刀侧切刃与正切刃曲线方程,通过离散元仿真方法确定侧切刃螺旋线终点处滑切角与正切刃在侧切刃平面内展开曲线终点处静态滑切角分别为62°、56°。对设计完成的节能型开沟刀进行田间试验,试验结果表明:在开沟深度为15、20、25 cm时,节能型开沟刀的开沟功耗分别为0.093、0.107、0.128 kW,均小于对照组通用开沟刀的开沟功耗,说明设计的节能型开沟刀在各个开沟深度均能够达到降低开沟功耗的目的。此外节能型开沟刀在不同开沟深度的沟深稳定性系数均大于90%,高于国家标准和对照组通用开沟刀试验结果,说明设计的节能型开沟刀在降低作业功耗的同时,可保证开沟质量。

非工专业“农业机械学”课程的教学内容与考核方式改进分析

非工专业的“农业机械学”课程在涉农高校中广泛教授,随着现代农业的不断发展,非工专业“农业机械学”课程的授课内容与考核方式也应不断改进,本文通过减少复杂农业机械理论内容、针对不同专业设置不同授课内容、增加授课内容的广度、增加实验与实践课程课时量等措施以改进该课程的授课内容,并改进学生学习质量考核方式与教师授课质量考核方式。为该课程的优化与提升提供参考。

红旗岭岩浆硫化铜镍矿床地质特征

本文综述了呼兰群地层总体为下古生界，其中黄莺屯组（下段为矿床围岩）相当于寒武—奥陶系，小三个顶子组（为第Ⅲ岩带围岩）属志留—泥盆系；辉发河深断裂为导岩（矿）构造，北西向断裂为容岩（矿）构造，系统地探讨了红旗岭岩浆硫化铜镍矿床（１号、７号）成岩（矿）的地质特征。

基于CORS用户端的实时坐标和高程转换与加密技术

为了改善外业测量成果转换的低效率问题,加强城市坐标系统转换参数和地方水准面模型的保密性,研究网络RTK实时坐标与高程转换技术,解决坐标转换参数与高程转换模型的加密控制,开发了基于CORS用户端的实时三维成果智能转换与控制软件,提高了城市CORS网络的工作效率。算例表明,实时坐标和高程转换精度均在mm级。

基于感受综合的电子地图多尺度显示技术

电子地图多尺度显示的目的就是在不同尺度下形成正确的地图。在分析研究空间数据多尺度表示技术的基础上,提出了基于感受综合的电子地图多尺度显示的想法。并根据感受综合的理论,提出了将图中的内容分为地物、地貌、单位和地名四类要素分别对其进行分级的方法,并研究了对各级别要素符号的尺寸、亮度和密度进行分级设计的方法。

流动卫星激光测距技术在中国的发展

SLR(卫星激光测距)技术是一项应用广泛的空间大地测量技术,本文在介绍其测距原理的基础上,通过与GPS、VLBI技术进行对比,分析了其实现手段和所能达到的精度;根据SLR应用现状提出了在国内建立SLR流动站的思路;并对SLR技术的未来发展作了展望。