基于北斗导航的温室智能电动耕整机技术探究

针对温室设施农业存在尾气污染、安全事故多发和效率低下等问题,从符合我国国情的关键技术中凝炼科学问题,开展产学研联合攻关,研究面向设施园艺的自动驾驶多功能智能电动耕整机技术与装备。其采用北斗卫星定位系统,实时监测联合耕整机械的具体位置,规划作业路径,从而实现对作业路径与实时偏差的跟踪,进而辅助驾驶员更好地作业,为驾驶员提供实时的作业路径偏差信息,解决了目前温室设施农业中旋耕机作业效率低下、尾气污染严重、安全事故易发、耕深精确度较低、故障诊断不及时和智能化控制程度低等关键技术瓶颈核心制造技术问题。

一种电动履带耕整机的研制及试验

针对目前设施内耕整作业环节人工劳动强度大,传统内燃机动力污染大,能源利用率低等问题,研制出一种电动履带耕整机。阐述了整机的结构与工作原理,对关键部件的参数进行了设计,开发了一套具有2种作业模式的控制系统,实现对电动履带耕整机无人驾驶作业和无线遥控作业。通过田间试验对电动履带耕整机的作业性能进行测试,试验结果表明在耕整机前进速度1 m/s,旋耕电机最大消耗功率11.8 kW,旋耕深度均值15.4 cm,稳定性系数93.5%。试验结果表明,各项指标满足设计要求,该研究可为设施内耕整作业提供参考。

加强微型耕整机械安全生产的几点思考

微型耕整机械指的是一类非常适合在山区半山区以及设施农业中应用的小型耕作机械,因为这类机械具备重量轻、体积小、操作方便、功能多样等优点,非常适用于在较小的地块中耕作,并且在农村地区逐渐得以推广。但是伴随着微型耕整机械在农村地区的日益推广,其在使用过程中也逐渐暴露出各种安全隐患,进而诱发各种安全事故,因此必须高度重视启用过程中的安全管理。本文对微型耕整机械的使用进行调查研究。结果表明,农机手在使用微型耕整机械的工作中,存在着使用不当,存在不安全因素。就安全管理工作提供参考。

新型水田耕整机地轮轮圈加工工装研究

为解决传统地轮轮圈加工的局限性,在分析轮圈加工过程后,根据地轮设计要求,研制出一种简易、高效的轮圈加工工装,生产率较传统加工方法提高4～8倍.

基于灭茬圆盘驱动旋耕刀多功能耕整机设计与试验

针对玉米作物根茬难清除、制约后续标准作业的问题,结合北方寒地保护性耕作工艺,设计了一种与大马力拖拉机配套的茬地耕整机。该机采用联合作业方式,能够一次完成起茬、破茬碎土、垄体深松、灭茬旋耕、起垄、垄体整形等多项作业。设计了自驱动式弧形齿盘破茬器和螺旋碎土装置,破茬器转速为33～37r/min,旋耕刀转速为350～390r/min,深松深度为30cm左右。田间试验表明,该机工作性能良好,灭茬旋耕效果显著。与传统耕作机具和进口联合整地机相比,破土率提高2.4%～6.9%,破茬率提高6.3%～12.9%,节省油耗26.3%～40.4%。

高茬秸秆还田耕整机功耗检测系统设计与试验

为检测高茬秸秆还田耕整机田间作业功耗，根据功耗检测原理，采用LabVIEW软件，并结合NI数据采集卡、动态扭矩传感器和电感式接近开关等组成的硬件平台，设计了功耗检测系统。标定试验表明，该系统所检测的0～2000N·m范围内扭矩：最大绝对误差为5.367N·m，此时相对误差为0.27%；所检测的转速：最大绝对误差为0.261r/min，此时相对误差为0.073%。以耕深、刀辊转速、机组前进速度为影响因子设计了田间正交试验，结果表明：影响高茬秸秆还田耕整机作业功率消耗的首要因素为耕深，其次为机组前进速度，刀辊转速对功率消耗的影响较小；在满足耕整质量的前提下，同时考虑耕整机作业效率，其较优作业参数为：刀辊转速330r/min，耕深185mm，机组前进速度3.36km/h，其平均作业功耗为52.52kW，秸秆埋覆率达到96.2%。研究结果为高茬秸秆还田耕整机的节能降耗、动力合理匹配和结构优化设计等工作提供参考依据。

水田高茬秸秆还田耕整机设计与试验"

设计了一种双轴水田秸秆还田耕整机。阐述了该机工作原理及其总体结构设计,并进行田间试验检测其性能。田间试验结果表明,该机可一次性实现水田高茬秸秆的埋覆还田、旋耕碎土、平整地表等多项功能,耕深158.7 mm,耕深稳定性为84.86%,秸秆埋覆率94.19%,耕后地表平整度25 mm,生产率0.87 hm2/h,能够满足水稻播栽对耕整地的农艺要求。

基于ANSYS的耕整机机架有限元分析

机架是耕整机上的重要结构,其品质好坏直接影响着耕整机的使用寿命。应用CATIA实现了耕整机机架模型的参数化建模,分析了耕整机工作时的受力情况,用有限元分析软件ANSYS完成对耕整机机架的有限元模型建立和强度、刚度分析,得到了机架的应力分布情况,对应力大的结构提出了改进措施,改进后效果较好。

稻油轮作区驱动圆盘犁对置组合式耕整机设计与试验

针对长江中下游稻油轮作区油菜种植时土壤黏重板结、秸秆量大、播种作业需同步开畦沟的农艺要求,考虑传统耕整作业耕层浅、功耗大的不足,依据驱动圆盘犁组与传统铧式犁相比,不易缠草堵塞、通过性好、牵引阻力小的特征,设计了用于油菜播种的驱动圆盘犁对置组合式耕整机。提出了主动式对置犁耕与被动式开畦沟、碎土、平整相结合的联合耕整作业方案,分析了对称布置的圆盘犁组的动力学和运动学特性,确定了其主要结构和工作参数。根据犁体曲面成形原理,设计了开畦沟前犁犁体曲面;依据组合式船型开沟器与土壤挤压互作机制的分析,确定了开畦沟区域宽度为350 mm时,开畦沟系统作业后可有效保证畦沟和种床厢面质量。耕深稳定性试验表明,整机作业实际耕深与限深深度基本一致,耕深稳定性系数均在90%以上。厢面质量试验表明,开畦沟系统在中间开畦沟区域能开出沟宽241.6~293.5 mm,沟深328.6~370.8 mm的梯形沟。经组合式船型开沟器挤压的土壤对犁沟的实际填埋率高于87.67%,碎土辊作业后厢面平整度为22.45~26.70 mm,碎土率为60.14%~68.37%。正交试验结果表明,整机较优工作参数为:限深深度为180 mm,机组前进速度为3.5 km/h,圆盘犁组转速为160 r/min,此时整机功耗为24.37 k W,相比传统旋耕方式的油菜播种种床整备机具的功耗降低了37.67%,秸秆埋覆率为92.78%,碎土率为66.74%,厢面平整度为24.18 mm,土壤对犁沟平均填埋率为92.3%,满足油菜播种的农艺要求。

1GH-3型行间耕整机设计与试验

通过刀片在刀辊上的合理排列及拆装,使行间耕整机实现行间浅旋、垄台碎茬及全幅旋耕3种作业,试验表明机具3种状态作业质量均满足农艺要求。通过行间浅旋作业时拖拉机行走轮对土壤压实试验测定结果表明:压实对0～10 cm土层土壤容积密度影响显著,在机组前进速度为0.50、0.65和0.92 m/s情况下,压实比未压实土壤容积密度分别增加8.5%、7.0%和6.2%,而对10～20 cm土层土壤容积密度影响不显著;压实使刀片切土时扭矩也有所增加,但扭矩增加不显著。

小型耕整机阻尼减振手把的虚拟仿真试验

提出了一种小型耕整机的阻尼减振手把,建立了虚拟样机并采用仿真正交试验对其参数进行了优化。通过建立2种作业条件下的虚拟样机及仿真,研究了阻尼减振手把的减振效果,给出了阻尼减振手把粘性流体的仿真试验方法。研究结果表明,阻尼减振手把能有效降低手把的振动量,加速度降低49%~81%。

耕整机齿轮传动箱的优化设计

以耕整机齿轮传动箱为研究对象 ,建立了其优化设计的数学模型 ,在保证给定中心距范围、传递功率、结构和安装满足条件的情况下 ,合理选择齿轮传动参数 ,使传动箱的用料最少。对 1L BP 4.5型耕整机齿轮传动箱进行了优化设计 ,计算结果表明 ,优化结果使传动零件材料减少 2 2 .6 % ,由优化结果设计的传动箱体积减小13.5 %。

水田耕整机犁耕作业稳定性分析

耕整机在作业过程中的耕深、耕宽及行驶稳定性是影响耕作质量的重要指标。针对从1ZS20型耕整机田间作业的受力情况分析了影响耕作质量,如耕深、耕宽的稳定性因素,对耕整机的田间行驶稳定性的相关因素给出了理论数学模型,并计算出相关参数范围值。

驱动圆盘犁与双刃型旋耕刀组合式耕整机设计与试验

针对传统旋耕式耕整机在稻-油或稻-稻-油水旱轮作的油菜种植模式下进行耕整地作业易存在整机通过性、适应性差,旋耕装置作业碎土率低、刀辊易缠草、秸秆埋覆性能差等问题,设计了一种驱动圆盘犁与双刃型旋耕刀组合式耕整机。提出先主动犁耕后双刃旋耕、两侧开畦沟的工作方式,分析确定了驱动圆盘犁组主要结构参数以及驱动圆盘犁组-开畦沟前犁布局方式;分析确定了一种应用于驱动圆盘犁与双刃型旋耕刀组合式耕整机的双刃型旋耕装置关键结构参数。依据滑切原理确定了具有长刃部和短刃部的双刃型旋耕刀片关键结构参数;根据驱动圆盘犁组结构布局确定了双刃型旋耕装置为双头螺旋线排列方式。利用离散元仿真方法分析了整机的秸秆埋覆性能以及对土壤耕层交换的影响,结果表明整机作业平均秸秆埋覆率为94.69%,且整机作业后土壤耕层混合均匀。在秸秆留茬量不同的两种工况下进行田间性能试验,田间性能试验表明,驱动圆盘犁与双刃型旋耕刀组合式耕整机作业后平均秸秆埋覆率为96.45%,平均碎土率为95.30%,犁组不堵塞,刀辊不易缠草,机组通过性好;田间播种试验表明,整机播种后油菜出苗均匀,整机作业各项指标均满足稻茬地油菜直播种床整备要求。

耕整机扶手架振动机理及减振措施的虚拟研究

以 GN 31型耕整机为原型 ,构建了耕整机的虚拟样机 ,对其精度进行了验证。通过对虚拟样机的动力学仿真 ,分析了耕整机振动机理 ,提出有效的减振措施。研究表明 GN31型耕整机扶手架 1阶固有频率为 4 3.9Hz,与其额定转速下的惯性力基频接近 ,易产生共振 ,原扶手架结构应进行改进。在扶手架手把处的横杆上加装 1.5～3.0 kg的质量块 ,能有效减小扶手架手把的振动。

构建油菜种床合理耕层的驱动型犁旋联合耕整机研究

针对长江中下游稻油轮作区多年采用传统机械耕整导致耕层变薄、犁底层增厚和土壤粘重板结,影响油菜根系生长等问题,提出了适应油菜生长的“深翻埋茬,上松下紧”种床合理耕层方式;结合油菜种床合理耕层构建及水旱轮作耕整作业要求,设计了一种主动对置式犁耕与旋耕碎土相结合的联合耕整作业方案,设计了具有切翻埋茬(草)、旋耕碎土、平整开畦沟等功能的驱动型犁旋联合耕整机,确定了驱动型圆盘犁的结构布局和旋耕刀的类型及排布,并设计了中间开畦沟的仿靴形锐角开沟器。田间试验表明,驱动型犁旋耕整机耕作深度为150~230 mm,耕深稳定性系数为90.4%,仿靴形锐角开沟器在中间开畦沟区域能开出满足要求的梯形沟,沟宽为200~400 mm,沟深为205.6~250.0 mm。整机作业后厢面平整度为15.25~18.60 mm,碎土率为80.52%~88.43%,植被埋覆率为92.3%,厢面单幅宽度为852~956 mm。各项性能指标均满足油菜种床合理耕层构建及水旱轮作耕整要求。

我国耕整机械现状及发展对策探讨

目前,我国农业正处在战略转折的重要阶段,为切实解决好“三农”问题,搞好农业产业结构调整,必须加大对农业机械的投入、研制、引进吸收及推广等工作力度,特别是费时耗力的耕整机械的研究开发,以提高劳动生产率,减低农民劳动强度,合理地调整农村劳动力就业结构。为此,介绍了我国耕整机械的现状存在的问题以及国外耕整机械的发展趋势,并就我国耕整机械的发展对策进行了探讨。

1ZS-20型水田耕整机的创新设计

针对旧式水田耕整机在实际生产应用过程中出现的自身质量大,稳定性不好,容易造成安全事故等问题,通过创新设计,设计了一种1ZS-20型水田耕整机.该机质量小,操作灵活,平衡性好,可实现对工作部件的快速选用,从而完成耕、耙、平整地的多项作业.

基于HyperWorks的耕整机机架组合式优化分析

耕整机机架的轻量化和高强度化是机架设计的目标之一。在CATIA中建立了简化的几何模型,用Hy-perMesh对其前处理建立了有限元模型。以模态分析理论为基础,通过有限元软件HyperWorks对机架进行了模态分析,考察了该机架的刚度特性,并用拓扑优化中的变密度法,通过HyperWorks对耕整机机架进行了拓扑与形貌的组合分析,得到了高刚度和轻质量的设计方案。

水田耕整机驱动轮的设计和试验

根据湖南省一般淹水水田和旱态水田的圆锥指数承压特性及土壤力学参数剪切特性来设计湖南独轮耕整机的驱动轮。设计驱动轮的依据是:(1)机械原理上公认的共轭啮合定律作为轮叶几何参数的推导依据,以滑转率(相当于齿轮的模数)作为基本推导轮叶基圆、滚动圆、倾角、压力角、轮叶高、轮叶数等几何参数;(2)按照轮叶下土壤流动失效及土壤反力模型试验数据以土壤力学理论分析推导轮叶倾角、数目等参数。设计了三轮样轮,通过在湖南省的夏耕、春耕生产试验,牵引性能试验,获得性能较优、结构较合理的H_4、H_3型驱动轮,能适应湖南省一般淹水水田和旱态水田使用。