轻量化三七移栽机车架有限元分析及拓扑优化设计

三七是我国种植规模最大,开发利用较多的大宗药材之一,而云南省作为我国三七主要的产区,由于地形和农艺要求的影响,传统农业机具难以进入移栽区域进行作业,导致目前三七移栽仍采用传统人工作业方式,为此,研制一款三七移栽机对于促进三七产业化发展尤为重要。车架作为移栽机车身重要的承载结构,对整车性能的优劣有着至关重要的影响。为此,针对移栽机车架进行结构分析,旨在提升车架结构及整车的性能,为车架结构设计提供理论依据。利用SolidWorks软件建立车架三维模型,并导入ANSYS软件中进行静态有限元分析,通过静态电测试验确定有限元分析的应力值和试验真实应力值的相对误差范围后,对不同工况下车架动载性能进行分析以及前8阶模态振动变形分析,基于分析结果可知车架具有良好强度性能,但座椅位置存在较大变形,结构的刚度不足的问题。采用拓扑优化对车架进行优化设计,在保证车架应力分布合理的情况下减少车架变形情况通过改变斜撑支架结构布置实现减小变形的目的。根据优化设计结果,使车架总质量增加8.739%,变形量减小88.268%,最大应力减小11.693%。改进后的车架最大应力有所降低,并且车架变形有何明显改善,研究表明通过有限元法以及拓扑优化技术对于指导移栽机车架的结构设计具有较好的适用性。

基于3C认证的自走式喷杆喷雾机产品现状与展望

随着植保机械研发水平的提高,自走式喷杆喷雾机成为重要的植保机械之一,其认证产品不断变化和改进。对3C认证的自走式喷杆喷雾机发展现状进行研究总结,近三年植保机械强制性认证新增初审或扩项产品共1366个,其中自走式喷杆喷雾机占比最高约70%;农机3C认证采信补贴政策等推动我国自走式喷杆喷雾机的认证新产品和新技术发展,促进多系统分控、药液防干涉、喷雾防飘移、喷幅匹配和变量控制等技术实际应用。分析自走式喷杆喷雾机认证产品的发展趋势,未来将向高效化、智能化、绿色环保、安全防护、多功能化和高适应性等方面发展。为推动自走式喷杆喷雾机行业的健康发展,提出加大政策支持、加强认证制度研究、强化政府监督力度、提高产品作业质量、积极参与国际合作等建议。为植保机械的研究发展和实际应用提供参考。

甘肃根茎类中药材机械化生产现状及展望

中药材是甘肃省特色产业之一,近年来随着国家产业政策向特色产业转移,甘肃省中药材面积在逐年增加,种植中药材已成为广大农村和农民脱贫致富的有效途径,中药材生产全程机械化的需求日渐加剧。通过文献查阅与实地调研,结合根茎类中药材关键栽培农艺技术,针对当归、党参和黄芪等道地中药材,从耕种管收等作业环节,概述机械化研究及应用现状。指出机械化生产存在的问题:中药材种植区域多为丘陵山地,种植面积分散且较小;根茎类中药材品种繁多,种植方式和栽培农艺要求较多且复杂,农机农艺难融合;关键环节机具存在作业质量差等现象,中药材机具投入收益率不高,药农购买机具的积极性不高;现有机具技术含量低、创新性不足、易被仿制,企业对中药材机械化研发积极性低。提出中药材产业向规模化发展、种植模式向标准化发展、关键环节机具向高质高效发展、中药材机械生产企业向龙头企业发展的未来趋势,以期为中药材生产装备研发提供参考,助力中药材产业进一步发展。

大豆玉米带状复合种植机械化技术与装备研究进展

推广大豆玉米带状复合种植模式是振兴国产大豆、提升油料产能的重要措施之一,能有效缓解我国大豆对外依存度高、进口压力大等困难。在分析2022年西南、黄淮海、西北地区大豆玉米带状复合种植模式推广实施情况的基础上,对各地区大豆玉米带状复合种植全程机械化技术与装备的现状进行概述,提出大豆玉米带状复合种植机械化面临的问题主要有缺少除草剂喷施专用机具、收获专用机具,现有可用生产装备数量严重不足,机械作业质量不高、适用性差,机手操作不规范等;针对现有技术问题提出我国大豆玉米带状复合种植生产机械化技术与装备的阶段性发展建议,采取先部分后全部、先易后难的方式逐步推进,先解决黄淮海及西北地区全程机械化问题,再针对丘陵山区进行研发,实现全国大部分地区全程机械化,最后综合利用自主导航辅助驾驶技术、自主避让技术及遥感遥测技术等电子信息及传感器技术,提升机具的机械化技术水平,为推动我国大豆玉米带状复合种植模式全面全程机械化高质量发展提供参考。

植保机械强制性产品认证发展现状与展望

目前植保机械强制性认证的研究较少、相关文献陈旧,随着植保机械技术发展、强制性认证实施规则和细则的变化以及市场发展的需求,相关文献资料已经不能满足现有需求。总结植保机械强制性产品认证近20年发展现状,植保机械强制性产品认证制度从实施以来,3C认证实施规则、3C认证实施细则、3C认证产品范围及认证单元划分、指定认证机构和指定实验室等均不断发展完善,成为植保机械强制性质量监督管理的有效措施;植保机械3C认证呈现显著成效:获证企业数量由快速增加到基本稳定、获证植保机械的产品结构不断优化、植保机械的产品质量不断提高、为农机购置补贴政策的实施提供有力的支撑。植保机械3C认证发展过程中依然存在认证企业分类管理尚不完善、新产品认证范围难以界定、认证依据标准缺乏环境安全要求等问题。结合植保机械发展,提出植保机械3C认证企业实行分级分类、实施差异化管理方式发展,认证单元不断细化、智能化检验项目增加,认证依据标准不断完善、增强国际市场认可度,认证机构监管力度不断加大、指定实验室检测能力不断增强等发展趋势。

单行气吸式微型薯精密播种机设计与试验

针对我国丘陵山地小地块播种需求,及解决机械式微型薯播种机伤种严重、充种效果不佳等问题,设计了一种单行气吸式微型薯精密播种机,可一次完成开沟、播种、覆土作业。阐述了气吸式微型薯精密播种机的工作原理,确定了排种器、开沟覆土器和传动系统的主要结构参数,以"丽薯6号"微型薯为研究对象,采用单因素试验与二次回归旋转正交试验方法,选取振动频率、振动幅度、吸种负压、作业速度为试验因素,对播种机进行了播种性能试验,建立了合格指数、漏播指数、重播指数的数学模型,分析了各试验因素交互作用对合格指数的影响规律。经参数优化,确定最优参数为吸种负压10 k Pa、作业速度2. 5 km/h、振动频率5. 6~6. 8 Hz、振动幅度19. 6~20. 8 mm,并经田间试验验证,该条件下,播种机播种合格指数为93. 28%、漏播指数为3. 25%、重播指数为3. 47%,满足微型薯播种农艺要求。

基于离散元的三七种子仿真参数标定与试验

采用逆向工程技术,基于粘结颗粒模型,在EDEM软件中建立了三七种子离散元模型;结合台架试验和仿真试验,在EDEM软件中标定接触参数,通过碰撞弹跳试验、斜面滑移试验和斜面滚动试验,得到三七种子与ABS塑料之间碰撞恢复系数、静摩擦因数和滚动摩擦因数分别为0.611、0.473和0.067;基于二次回归正交旋转组合试验的响应面优化方法,确定EDEM仿真试验中三七种子之间最佳的接触参数,通过堆积试验,得到三七种子之间碰撞恢复系数、静摩擦因数和滚动摩擦因数分别为0.492、0.202和0.083;选取三七精密排种器进行验证试验,以排种器充种合格率、漏播率和重播率作为试验指标,在不同排种轮转速的试验条件下,分别对比试验指标的实测值和仿真值,得到试验指标的相对误差均小于5.0%,表明该三七种子离散元模型和接触参数可用于离散元仿真试验。

三七超窄行气吸式精密排种器设计与试验

三七播种行株距均为50 mm左右,属于密集型精密播种。为实现三七超窄行精密播种,设计一种超窄行气吸式精密排种器。通过理论计算与数值模拟,确定主要结构参数;以云南文山三七种子为播种对象,基于EDEM离散元软件,对水滴形窝眼孔加工倾角影响充种性能进行仿真模拟试验,得出较佳加工倾角为50°;以吸孔负压、排种轮转速和种层高度为影响因素,以合格指数、重播指数、漏播指数和各行排量一致性变异系数为试验指标,进行三因素二次回归正交旋转组合试验。试验结果表明:影响合格指数的主次顺序为吸孔负压、排种轮转速、种层高度;当种层高度为50 mm、排种轮转速为34～48 r/min、吸孔负压为560～660 Pa时,合格指数大于93. 0%,重播指数小于3. 5%,漏播指数小于3. 5%,各行排量一致性变异系数小于3. 0%,满足三七播种要求。

安徽省中药材全程机械化调研分析

安徽省中医药底蕴深厚、资源丰富,“北华佗、南新安”久负盛名。“十三五”以来,安徽省加强顶层设计和政策推动,先后出台了《安徽省促进中医药振兴发展行动计划》(2022—2024年)等10多个系列文件,积极引导产业快速有序发展,纵深推进中药材种植养殖、中药生产加工、中药贸易服务、中药研发创新、中医药服务、中医药人才队伍建设、中医药开放发展等7项重点任务,提升中药产业和中医药健康服务全产业链总产值,加快由中医药资源大省向强省的转变。

三七压穴精密排种装置设计与试验

三七播种株行距均为5 cm左右,属于密集精密播种,为实现三七高密度精密播种,克服开沟易堵塞的难题,设计了一种三七压穴精密排种装置。阐述了三七压穴精密排种装置的工作原理,确定了其主要结构参数,以云南省文山市三七种子为研究对象,采用二次旋转正交组合试验方法,对排种装置进行排种性能试验,选取压穴柱直径、前进速度、投种点到压穴点水平距离为试验因素,建立了合格指数、漏播指数、重播指数、各行排量一致性变异系数的数学模型,分析了各试验因素交互作用对合格指数的影响规律。结果表明,影响合格指数的因素主次顺序为:压穴柱直径、投种点到压穴点水平距离和前进速度。通过参数优化,确定了最优参数为压穴柱直径24. 5～29. 5 mm、投种点到压穴点水平距离330 mm、前进速度0. 44～0. 61 m/s,此时合格指数大于90%,漏播指数小于5%,重播指数小于5%。经2BQ-15型三七精密播种机整机试验可知,作业速度为0. 35 m/s时,播种机合格指数最高为93. 5%,满足三七播种要求。

河蟹养殖智能化投饵装备适用性能试验研究

针对虾蟹养殖过程中投饵采用沿塘抛洒、人工划船抛洒等无法做到均匀投喂,存在饵料利用率低、投饵作业效率低、影响水质、劳动强度大,饵料抛撒分布一致性和均匀性差等问题。开展颗粒饲料撒播无人机和智能投饵(药)船等智能投饵装备的投饵能力、投饵破损率、最大投饵幅宽、航线规划能力、自主控制模式行驶轨迹精度、续航能力的测定,测试机具作业性能;通过对生产率、投饵效率比、经济效益的测定,测试机具效能。试验结果表明:颗粒饲料撒播无人机和智能投饵(药)船投饵能力分别为2.04~35.10 kg/min和0.75~3.02 kg/min,破损率平均值分别为0.28%和2.07%,最大投饵幅宽平均值分别为14.85 m和10.402 m,航线规划能力分别为自动规划和人工规划,行驶轨迹精度最大水平偏航距分别为-0.17 m和-0.73 m,班次生产率分别为7.918 hm^(2)/h和3.841 hm^(2)/h,投饲效率比分别为53.24%和-25.66%,平均费用分别为1 867.05元/hm^(2)和5 244.6元/hm^(2)。两款机型均进行颗粒饲料智能化投饵作业。颗粒饲料撒播无人机可在多个池塘间连续投饵作业,无需人工搬运机具进行换塘作业,投饵作业效率、可靠性和转移灵活度高于智能投饵(药)船和人工投饵作业;不受池塘形状尺寸、水草覆盖率、增氧管路、电线排布等影响;智能投饵(药)船可在下雨、刮风等恶劣天气进行投饵作业;作业续航时间较长,充一次电可满足当日投饵作业;可一次同时完成投饵和施药作业。

根茎类中药材收获机械化应用及研究现状

近年来全球对中药材的需求日益旺盛,中药材种植面积逐年增加,根茎类中药材收获机的需求也随之增长。目前我国根茎类中药材收获仍以人工收获和中小型挖掘机收获方式为主,机械化水平较低、生产效率低,严重制约中药材产业的发展。从我国中药材种植现状出发,综合分析我国根茎类中药材收获机械化应用和研究现状,重点阐述关键部件挖掘机构、分离机构和输送机构的研究现状,总结归纳制约收获机械化发展的主要问题:农机农艺融合程度不足、联合收获机械的研发积极性不高、收净率和破损率缺乏系统性研究以及收获作业的智能调控技术缺乏研究。提出低耗深挖技术、柔性低损分离输送技术和智能调控技术是我国根茎类中药材收获机械化的未来发展趋势,为我国根茎类中药材收获机的研究提供借鉴和参考,以促进根茎类中药材收获机械化进一步发展。

喷杆喷雾机变量控制特性测试系统设计与试验

为精准高效地完成喷杆喷雾机变量喷雾控制系统的控制特性测试,研制一种喷杆喷雾机变量控制特性测试系统,通过网络RTK采集机具行进速度,采用高精度流量与压力传感器获取管路流量和压力,利用CAN总线和无线数传的方式完成数据和指令的传递,通过Android设备进行人机交互完成数据的实时监测,结合数据处理软件完成测试结果的统计分析等功能。数据采集精度试验表明,网络RTK测速平均偏差为-0.02 km/h,流量传感器的平均误差为0.99%,平均重复性为0.31%,瞬时流量示值的平均标准偏差为0.04 L/min;压力传感器平均偏差为0.02 MPa。测试系统验证试验表明,针对某款压力调节式喷杆喷雾机,系统记录加速和减速阶段流量调节的平均滞后时间分别为1.31 s和1.70 s,平均调节偏差时间为0.56 s和1.47 s。研发的系统各项数据能准确反映机具工作状态,满足喷杆喷雾机变量量控制特性测试需求。

雾滴粒径测量技术及激光粒度分析仪测量不确定度评定

雾滴粒径是评价植保机械雾化性能及作业质量的重要指标,是实现精准施药,农药零增长目标的关键技术参数。农药使用技术中的生物最佳粒径理论、雾滴飘移模型和雾滴蒸发沉积模型等重要理论的研究都与雾滴粒径的大小相关。本文针对各种雾滴粒径测试技术进行了总结分析,对植保机械常用圆锥雾系列喷头喷孔直径分别为Φ0.3 mm、Φ0.7 mm、Φ1.0 mm、Φ1.3 mm、Φ1.6 mm,采用激光粒度分析仪测量雾滴粒径的结果不确定度进行了评定,分析测量过程中的各项不确定度来源。结果表明当包含概率为95%时,其测量结果的最小扩展不确定度为6.63%,最大扩展不确定度为9.18%,平均扩展不确定度为7.38%。激光粒度分析仪测量雾滴粒径结果是准确可靠的,能满足植保机械雾滴粒径测试需求。

履带自走式草莓旋耕起垄施肥复式作业机设计与试验

为解决江苏、安徽等长江中下游地区草莓种植季节土壤含水率高,传统草莓起垄机具易打滑、起垄高度不够、效率低、功能单一等问题,研制一种履带自走式草莓旋耕起垄施肥复式作业机,以橡胶履带式底盘为动力,采用垄沟位开沟培土、形垄装置拢土、垄体仿形镇压综合起垄技术完成起垄作业,利用分层施肥装置完成垄体分层对位施肥作业,通过理论分析与三维建模,确定旋耕开沟装置、垄体仿形镇压装置、分层施肥装置等关键部件的结构参数。并对机具进行静态的排肥性能测试以及田间作业性能测试。试验结果表明,各行排肥量一致性变异系数为4.32%,总排肥量稳定性变异系数为3.45%;平均垄高为352 mm,平均垄间距为943 mm,施肥对位精度为11 mm。机具所起的垄体表面光滑、垄沟干净,能实现旋耕、起垄、垄体对位精准分层施肥等作业,满足草莓起垄施肥的农艺要求。