基于滑模同步控制的履带式作业机全向调平系统研究

针对现有丘陵山区履带式作业机底盘大坡地作业时易侧翻、安全性差的问题,基于“三层车架”式丘陵山区履带式作业机结构方案,设计了一种互联式全向液压调平系统,提出了基于扰动观测器的滑模同步控制方法,降低了单液压缸位置误差以及双液压缸同步误差。AMEsim-Simulink联合仿真结果表明:基于滑模同步位置控制的履带式作业机全向调平系统优于传统PID控制,全向调平中20°横向调平时间减小1.6 s,25°纵向调平时间减小1.8 s,上升时间平均缩短21.8%,调平时间平均缩短35.5%,同步位置控制误差保持在±6×10^(-4) m内。在此基础上,对3层车架式丘陵山区履带式作业机样机进行了实机测试,其中全向调平机身倾角平均误差为2.55%,液压缸平均同步误差为8.2%,测试结果验证了履带式作业机全向调平系统的可行性与优越性。

马铃薯整地施肥播种联合作业机的研制与试验

依据现阶段马铃薯播种机械发展现状,结合本地农民对播种机的现实需求,设计了一款马铃薯整地施肥播种联合作业机。对机具进行总体结构设计和主要参数确定,在对关键部件进行详细设计计算的基础上,制作了马铃薯联合作业机的试验样机,并进行大量田间试验。试验结果表明,设计的马铃薯联合作业机各项指标满足国家标准要求。

玉米秸秆混埋联合作业机的研制与试验

秸秆粉碎还田是一种环保且高效的农业技术,能够改善土壤结构,提高土壤的透气性和保水性,减少化肥和农药的使用量,降低农业生产成本,减轻对环境的压力。以秸秆粉碎后混埋地下技术为核心,设计一种玉米秸秆混埋联合作业机,通过田间试验来验证机具的性能和作业效果。结果表明,秸秆粉碎混埋作业机可以提高玉米秸秆资源化利用效率,为推动农业可持续发展提供参考。

党参露头栽培覆膜覆土联合作业机设计与田间试验

为解决中药材党参平作移栽深度苗头发芽技术难题,采用理论分析和试验验证的方法,从改进根茎类中药材移栽方式入手,对党参机械化露头栽培进行了重点探析,同时开展机具的关键部件设计和田间试验。试验结果表明:所设计的党参铺膜覆土露头栽培联合作业机,可一次完成开沟、放苗、铺膜、覆土及镇压等多道工序,能有效地降低劳动强度,节本达到3007.5元/hm2以上,具有显著的经济效益和社会效益。研发的党参露头栽培覆膜覆土联合作业机机械化移栽作业可减轻农民劳动强度,提高药材品质,对扩大党参机械化种植面积,发展壮大甘肃省中药材产业更好更快发展及农民增收、农村发展和农业经济的支撑力不断增强,推动新时期甘肃省乡村振兴战略和全面实现小康社会具有重要的现实意义。

自带动力式秸秆还田联合作业机设计及试验

针对新疆地区小麦秸秆还田作业时,现有耕整设备集成化低、作业质量差、周期长、需配套大功率拖拉机等问题,设计了一种自带动力式秸秆还田联合作业机.分析了整机结构并计算了所需配套动力、牵引力大小、旋耕刀辊直径,利用EDEM离散元仿真软件,建立土壤-秸秆-旋耕刀辊仿真模型,对螺旋形排列刀辊秸秆还田率、平整度、碎土率进行分析,以刀辊转速、作业速度、旋耕深度为试验因素,以秸秆还田率、旋耕扭矩为评价指标,开展三因素三水平正交试验,对试验结果进行方差分析和二次回归拟合得到最优旋耕刀辊作业参数,采用田间试验对理论设计和仿真模型进行验证.该机具在刀辊转速为268 r/min、作业速度为0.85 m/s和旋耕深度为10.0 cm作业条件下,碎土率为90.77%、秸秆还田率为91.38%、地表平整度为1.04 cm.结果表明:所设计的自带动力式秸秆还田联合作业机,一次作业可实现深松、细碎、秸秆还田、平整、镇压功能,使土壤达到待播状态,作业性能出色,各项性能指标均优于相关农艺要求和技术标准.

电动履带自走式烟苗多功能作业机设计与栽植性能试验

针对烟苗在各生长作业环节中使用的是单功能作业机,存在操作繁琐、机械使用成本高等问题,设计了一种电动履带自走式烟苗多功能作业机。根据理论分析对龙门履带式底盘平台、整(修)垄、移栽、覆膜与滴灌带铺设、植保、打顶抑芽、运输等模块进行结构设计,配置了增程式动力系统和无人驾驶导航系统,并进行了样机加工与装配。开展了整机的烟苗栽植性能试验,结果表明,漏栽率和埋苗率分别为0.7%和0.2%,移栽效率为0.19 hm~2/h,所设计的模块化烟苗多功能作业机移栽效果较好,既满足烟苗移栽农艺要求又实现了一机多用,拓展烟苗移栽机的使用时间和空间,为多功能烟苗移栽机设计与发展提供强有力的理论基础。

铲式青贮玉米起茬及残膜回收联合作业机设计与试验

为解决青贮玉米根茬和残膜难回收的问题,设计一种铲式青贮玉米起茬及残膜回收联合作业机。联合作业机主要由起膜起茬铲、升运链、分离滚筒筛、集膜箱等部件组成。对联合作业机的关键部件进行理论分析和田间试验,确定其结构和工作参数。利用Design-Expert软件设计了三因素三水平二次回归正交试验,以机具前进速度、起膜起茬铲入土深度、分离滚筒筛转速为影响因素,以残膜拾净率和根茬起茬率为响应指标,建立响应面三维模型,得出机具前进速度和起膜起茬铲入土深度对机具残膜拾净率影响显著,而起膜起茬铲入土深度和分离滚筒筛转速对机具起茬率影响显著。利用Design-Expert软件中的Optimization对机具作业参数进行优化分析,结果表明,优化的作业参数为机具前进速度3.54 km·h^(-1),起膜起茬铲入土深度12.94 cm,分离滚筒筛转速51.53 r·min^(-1)。田间验证试验结果表明,在机具前进速度3.5 km·h^(-1),起膜起茬铲入土深度13 cm,分离滚筒筛转速50 r·min^(-1)作业条件下,残膜拾净率89.26%,根茬起茬率90.37%,机具运行稳定可靠,满足残膜回收机的作业要求。

DYJ150型海洋带压作业机研制

针对国内没有满足海洋环境施工需求的带压作业机现状,研制了DYJ150型海洋带压作业机。该带压作业机通过使用模块化设计方案和快拆式结构,将单个组装模块的质量控制在海洋吊机的承载范围内,满足了海洋环境吊装需求,安装、拆卸方便快捷;采用高承载能力的举升/下压系统,并内置伸缩式油管防挠装置,增强了带压作业机的作业能力,扩展了其应用范围,满足了海洋复杂井的施工需求;采用大扭矩、高转速油浴润滑式旋转系统,并集成有冷却系统,满足了长时间连续钻塞、磨铣等特种作业需求;采用多功能工作窗,能够在管重和管轻2种不同工况下,快速完成工具串的安装和拆卸。所得结论可为海洋环境油气田带压作业技术的应用提供参考。

LG180/38一体井架式连续油管作业机的研制

连续油管作业机属于石油装备领域“高精尖”产品,上装结构复杂,控制系统、数据采集系统技术含量高,研发难度大,目前产品存在作业工艺覆盖范围窄、快速作业功能尚需进一步完善。2022年开始研制LG180/38一体井架式连续油管作业机,拟实现快速措施作业减少作业车辆,实现无吊装作业;增强小修快速作业能力,增强连续油管作业设备支撑能力,降低作业成本,提高作业效率,可以为油田快速小修作业机提供有力保障,具有广阔的应用前景和较好的经济效益。

高垄平台联合作业机的研究设计

“高垄平台”耕法是治理低湿易涝地的有效手段。为此,给“高垄平台”耕法配套了主要作业机具—播种机,以保障此耕法的顺利实施,保障低湿易涝地丰产丰收。对机器的总体配置和关键部件进行具体设计和试验。经过3年试验表明,该机器增产效果明显,具有很好的推广前景。

多功能水葫芦清理作业机方案设计

本文针对福建省水域水葫芦泛滥现象,提出了由机动自航船具有打捞沥水、脱水减重、打浆减量、固液分离、初步干燥等6个系统组成的多功能水葫芦清理作业机的设计方案,以供有关决策部门、工厂企业参考。

马铃薯收获与气力辅助残膜回收联合作业机设计与试验

针对大面积推广大垄双行覆膜马铃薯栽培模式所造成的田间残膜污染问题,设计了马铃薯收获与气力辅助残膜回收联合作业机,一次作业可同步实现薯块挖掘铺条与残膜回收。通过对样机关键作业部件进行设计选型,确定了阶梯挖掘铲、土薯抖动升运装置及浮动式气力卷膜装置结构及作业参数,分析了浮动式气力卷膜装置作业过程,得出确保该装置不产生残膜滞留堵塞、拉断及打滑现象的必要条件,对地轮田间行走产生不滑动的滚动条件进行了分析计算,并完成了样机相关作业性能试验。田间试验结果表明,当联合作业机作业速度为1.8~2.0 km/h时,残膜回收率为91.6%,明薯率为96.8%,伤薯率为2.3%,试验指标均达到了国家和行业标准要求,试验结果满足设计要求。

收膜整地多功能作业机的研究

研究和设计了一种收膜整地多功能作业机,介绍了机器的结构和工作过程及主要工作部件的设计原理,通过分析研究取得了最佳的结构和工作参数。试验结果表明机器采用起膜铲、拾膜轮和推板机构相配合完成拾膜工艺过程并在起膜铲后配置旋耕和其它整地部件,结构紧凑,工艺原理新颖合理;机器适用于70cm的垄作农田双行作业,也适用于100cm的大垄单行作业,也可根据作业要求选择其中不同的功能。

基于LMSTest.Lab的小型农业作业机振动测试与分析

为分析小型农业作业机的模态振型及可靠性,应用LMS Test.Lab测试系统,对JSX5D小型农业作业机进行模态试验与分析,得到其固有频率、阻尼比以及相应的振型等模态参数。试验结果表明该机基频较高,而阻尼比较低,分别为196.72 Hz和不大于4.41%,说明该机具有很好的刚度。但扶手部分阻尼比仅为0.57%,为降低工作时的振动强度,应加入合适的阻尼材料;发动机和齿轮箱机械接口的振动方向与该类接口的法线方向一致,说明该类接口的连接刚度较弱,应加强接口的连接刚度,保证作业机的动力输出。

基于可重构模块化的小型农业作业机方案设计

在综合分析设施农业用多功能作业机功能需求的基础上,根据结构可重构模块化设计方法的特点,对小型农业作业机的方案设计过程进行了研究,并应用运筹学的相关原理,将层次分析法与动态规划等结合起来,对其进行寻优组合评价,为最终实现作业机可重构模块化设计提供理论基础。

基于接口的小型农业作业机模块划分方法

产品模块化设计时模块划分的合理性直接影响实现大规模定制生产的效果。提出了一种通过接口关系进行模块划分的方法,将零件接口关系用模糊隶属度函数进行定量化描述,在模糊图上通过割集的方法实现模块的合理划分。以SF5系列小型农业作业机产品为例,通过模块化设计将不同模块进行组合,可满足农林牧多行业用户的功能需求。

面向大批量定制生产的小型农业作业机客户需求模型的构建研究

从小型农业作业机的市场需求出发,建立了大批量定制生产下产品的客户需求模型,并采用关联分析、模糊聚类等技术将大批量定制生产模式下的属于客户视角的、模糊的市场需求转换为产品设计视角的、量化的、具有工程意义的技术参数和指标。最后以SF系列温室管理机的产品族规划实例进行了上述方法和模型的验证,结果表明上述方法和模型为企业提供了客户群体需求倾向分析,为大批量定制生产产品的产品族规划、功能模块化以及产品快速设计中及时响应客户群体需求倾向技术奠定了基础。

马铃薯挖掘与残膜回收联合作业机的研制与试验

为解决马铃薯收获后的残膜回收问题,研制了一种用于马铃薯挖掘和残膜回收的联合作业机。马铃薯挖掘机采用成熟机型4U–83型马铃薯收获机,残膜回收机采用曲柄滑块扒膜装置和圆筒式收膜与卸膜装置。通过计算确定了曲柄滑块扒膜装置和圆筒式收膜与卸膜装置的关键参数,改进了起膜铲的形状和参数,在降低伤薯率的同时提高了起膜和收膜的效果。田间试验表明:该机挖掘和输运流畅,分离效果显著,残膜能连续性地被卷膜筒卷起,卸膜方便可靠,伤薯率为4.4%,明薯率为96.4%,残膜回收率为89.3%、脱膜率为98.1%,均可达到技术规范设计要求。联合作业机与马铃薯收获机单独作业相比,明薯率和损伤率无明显差距。

基于CBR小型农业作业机的可重构设计

提出了一种支持小型农业作业机(SAM)产品开发的可重构设计方法,将实例推理技术(CBR)应用于可重构设计过程中,对CBR技术进行了系统分析,并以SAMJSX5D型的变速箱可重构设计结合CBR推理方法为实例,证明在共用通用变速箱模具的设计约束下,可满足客户的个性化需求。上述设计方法在SAM产品设计中充分利用了企业资源,实现了低成本定制生产的目的。

全膜面覆土式马铃薯播种联合作业机设计与试验

为实现马铃薯大垄双行膜上覆土自然破膜出苗机械化栽培,设计了一种可实现施肥、播种、起垄、覆膜和全膜面覆土一体化作业的全膜面覆土式马铃薯播种联合作业机。对样机关键部件进行了设计,确定其排肥系统、链勺式排种系统工作参数,同时分析了提土-膜面覆土装置作业过程,得到满足膜顶覆土厚度的必要作业条件。田间试验结果表明,当作业速度为1.8~2.0 km/h时,重种指数为4.9%,漏种指数为6.6%,种植深度合格率为95.2%,种薯间距合格指数为90.1%,膜顶覆土厚度合格率为98.8%,各行排肥量一致性变异系数为6.5%,总排肥量稳定性变异系数为5.1%,试验指标均符合国家和行业标准要求,试验结果满足设计和实际作业要求。