大豆联合收获机拨禾轮作用机理分析与参数优化

为降低大豆联合收获机割台损失率,本文通过分析收获过程得出拨禾轮作用范围、茎秆回弹、拨禾轮高度对割台损失率的影响规律;以最小割台损失率为目标,利用ANSYS-ADAMS联合仿真探究收获不同高度大豆的拨禾轮最优参数。使用ANSYS软件建立大豆植株柔性模型,在ADAMS软件中建立拨禾轮-大豆茎秆刚柔耦合模型,通过单因素预试验确定关键参数的范围,以大豆联合收获机拨禾轮高度、拨禾速比、拨禾轮前移距离和大豆植株高度为试验因素,以拨禾轮对大豆茎秆的碰撞力、拨禾轮作用程度为指标开展四因素五水平二次回归中心组合仿真试验,建立了试验因素与试验指标间的数学模型,建立以作用程度最大、拨禾碰撞力最小为目标的优化方程,确定大豆联合收获机拨禾轮最优拨禾速比、最优前移距离、最优高度与大豆植株高度之间存在线性对应关系,大豆联合收获机拔禾轮参数对碰撞力与作用程度影响主次顺序为:拨禾速比、拨禾轮高度、拨禾轮前移距离。开展以拨禾轮高度、拨禾速比、拨禾轮前移距离为因素,以拨禾轮对大豆茎秆的碰撞力、拨禾轮作用程度为指标的仿真试验和以割台损失率为指标的田间试验,模型计算与仿真的碰撞力偏差平均为1.18 N,拨禾轮作用程度偏差量平均为4.80%,仿真模型准确;在理论最优拨禾轮参数组合下,大豆联合收获机割台损失率最小,参数优化结果准确。本研究可为大豆联合收获机拨禾轮参数优化和降低割台损失提供参考。

大豆收获机割台高度自动控制系统设计与试验

针对现有大豆收获机割台高度自动控制系统成本较高、可靠性较差的问题,研制一种基于恶劣环境运动控制器的割台高度自动控制系统。该系统由割台、仿形机构、ECU控制单元、液压系统和HMI触摸屏等组成。在阐述控制系统工作原理的基础上,设计仿形机构及硬件电路。为提高系统可靠性,选用SPC-SFMC-X2214运动控制器为ECU,基于CODESYS软件编写自动控制程序,基于工业触摸屏开发人机交互界面。田间对比试验结果表明,开启割台高度自动控制系统作业时,割茬平均高度与设定的割茬高度偏差4 mm,割茬高度变异系数为0.1,相比人工对照组降低28.6%,割台高度控制精度为93%,相比人工对照组提高32.9%,该系统提高大豆割茬高度的整体稳定性,控制精度高,工作稳定性较好,能够满足大豆低割收获要求。

大豆机械收获损失的研究现状

大豆收获是大豆生产过程中一个关键环节,采用适当的收获机械适时完成大豆收获作业是大豆丰产丰收的重要保障。大豆机收损失一直是大豆机械化收获存在的一个严重问题,国内外针对损失问题进行了多年的研究,损失率也在不断的降低,但仍不能满足需求。为此,从减少大豆机收损失出发,对大豆割台、输送装置、脱粒清选装置等关键部件的研究现状以及大豆收获方式、机理研究方法等方面的研究现状进行了梳理和总结,并在此基础上,提出了大豆收获机械今后的研究重点。

基于多传感器的精准变量施肥控制系统

为实现田间精准变量施肥,设计基于多传感器的变量施肥控制系统。该系统以STM32F103ZET6微处理器为核心,搭配GPS定位模块、作物生理信息监测模块、温湿度与光照度监测以及施肥机构监测模块,可实现水稻田间精准变量施肥作业环境参数、地理位置信息、作物生长信息以及施肥机构的执行状态实时监测,系统根据内置施肥算法,结合采集的多源传感信息,实现实时变量施肥控制。系统测试结果表明,调速测试试验最大控制误差为6.25%,开度测试试验最大控制误差为11.1%,系统的控制精度达到88%以上,性能稳定,满足精准作业的要求。

全自动移栽机取送苗系统的设计与试验

针对目前全自动移栽机取送苗环节伤苗率高、取送苗机构运动轨迹复杂和效率低等问题,该文设计了一种全自动移栽机取送苗系统。该试验装置采用钵苗盘移位机构实现钵苗盘纵向、横向移动,集排式顶苗机构和取苗机构完成对钵体苗的顶出、夹取,接苗机构、拨苗机构、输苗机构和落苗机构等将钵盘中取出的苗输送至栽植器,整个系统作业过程中所有动作均由PLC控制气压缸和液压马达完成。通过理论分析和MATLAB仿真求解,并进行单因素试验验证,得到针对辣椒苗顶苗机构驱动气缸和苗夹夹片开合气缸最佳工作气压分别是0.4、0.25 MPa。对取苗频率、输送苗速度、移栽机前进速度理论分析得到三者之间的函数关系,进而对这3个因素水平进行优化,得到4组最佳因素水平组合并进行了多指标正交试验。试验结果表明:当取苗频率为7次/min、输送苗速度为42 m/min、移栽机前进速度为20 m/min时,该系统取送苗质量最佳,此时移栽漏苗率为2.4%、重栽率1.1%、倒伏率1.3%、伤苗率1.7%和取送苗合格率96.7%。该研究为移栽机自动化取苗提供了参考。

联合收割机后秸秆切碎抛撒研究现状与趋势

我国作为世界农业大国,但秸秆作为世界第四大能源物质,其在我国的综合利用率仅为70%,因此,有必要对其配套使用机具进行研究。通过各地调研和文献参考,概述了国内外联合收割机对秸秆切碎抛撒装置的使用现状,提出秸秆切碎抛撒装置存在的问题,并依据国情,对我国秸秆切碎抛撒综合利用发展趋势作出展望。

我国大豆机械化生产关键技术与装备研究进展

大豆是我国主要经济作物之一,大豆机械化生产水平关乎我国大豆业未来发展趋势。在分析我国大豆种植情况、大豆机械化生产情况及技术装备应用的基础上,重点介绍我国北方、黄淮海及南方大豆产区在大豆耕整地、播种、收获等主要生产环节机械化发展动态、技术特点及机具装备,分析我国大豆主产区在大豆机械化生产过程中面临的技术问题。针对北方大豆产区依赖进口机具、黄淮海大豆产区机收效果不理想、南方产区机械化生产水平低等现状和问题,提出加大国产大型农机具研发、完善黄淮海地区技术规程和优化种收机具性能、农机农艺结合缓解南方大豆机收问题的建议。

稻麦联合收获机秸秆撒布板调节方式试验与优化

目前,秸秆还田作为保护性耕作的重要一环,其各阶段技术均广泛引入我国稻麦联合收获机的设计与制造过程中。其中,在秸秆切碎后的抛撒环节,国内大部分收获机型采用撒布板形式,但其调节方式单一、调节角度范围较小,限制了秸秆的田间利用率和还田效果。为此,以久保田988机型为例,以撒布板抛撒位置为试验因素,设计了相应角度调节组合的田间试验,并以秸秆抛撒不均匀度为鉴定依据,分析了其撒布板角度对秸秆抛撒效果的影响。通过对实验数据进行分析,自行设计了一种可手动、电动调节的撒布板角度调节机构,且通过田间试验验证其有效可行,大大提高了秸秆还田利用率,促进了能源再生利用。

4LZ-1.5型大豆联合收获机设计与试验

为实现国内大豆大田生产低损收获同时兼顾大豆育种小区收获,该研究设计了4LZ-1.5型大豆联合收获机,针对大豆成熟期易炸荚的特性,分析了大豆拨禾作业过程,建立了拨禾轮结构和运动参数求解模型,并对拨禾轮半径、拨禾速度比、拨禾轮转速等参数进行优化;针对大豆结荚低、收割易铲土的特性,分析了大豆籽粒尺寸参数统计规律,并对割台除土机构进行优化;针对大豆成熟期易脱粒、易破碎特性,对脱粒分离装置、清选装置和气力卸粮装置进行优化;针对育种小区收获要求,建立了清种装置曲柄摇杆机构数字化设计模型,确定了清种装置结构参数。分别进行大田生产和育种小区收获试验,结果表明,大豆大田生产收获的损失率<3.5%,破碎率<1.5%,含杂率<1.0%;大豆育种小区收获的损失率<3.0%,破碎率<1.5%,含杂率<1.0%,混种率<0.2%,清种时间200~270 s,满足大豆大田生产和育种小区收获作业要求。与现有大豆收获机械相比,4LZ-1.5型大豆联合收获机收获损失率降低1.5~5.0个百分点、破碎率降低3.5~6.5个百分点、含杂率降低2.0~7.0个百分点,研究结果可为后续大豆收获机结构改进和作业参数优化提供参考。

黄淮海地区大豆茎秆力学特性的多品种对比试验研究

为了更准确地研究大豆收割机脱粒过程中大豆茎秆与大豆籽粒以及脱粒滚筒之间的作用力,利用万能材料试验机对5个品种的大豆茎秆分别做了三点弯曲试验和剪切试验,得到了5个品种的茎秆不同高度处的最大剪切力、最大弯曲力、最大切应力、惯性矩、弹性模量及抗弯刚度等力学参数,掌握了大豆茎秆不同高度承受弯曲力以及剪切力的一般规律。结果表明:随着茎秆高度的增加,除了阜豆15的抗弯刚度是先增大后减小之外,柳豆109、荷豆19、皖豆28、皖豆33的抗弯刚度和最大切应力都呈逐渐减小的趋势,为今后大豆收获机械相关部件的研究提供了理论依据。

联合收获机割台高度模糊控制系统的设计与试验

针对传统联合收获机调整割台高度实时性、准确性差的问题,提出1种基于模糊逻辑算法来控制割台高度的方法。通过研究割台角位移测试原理,建立割台高度测试模型。设计并实现基于割台高度模型的联合收获机割台高度模糊控制系统。对改装的星光至尊型试验样机进行割台高度自动控制田间试验,结果表明,设计的模糊控制系统具有较好的实时性、准确性与稳定性,且能较为准确、实时地调整割台高度,使其达到设定范围。

微量采血检测活动性结核标志物（ATB─M）

微量采血检测活动性结核标志物（ＡＴＢ─Ｍ）倪有亮，戈江源，常文民，刘其海（新疆库车解放军第１７医院８４２０００）结核病的控制和消除关键在于病人的早期发现和有效治疗，而诊断结核的可靠方法则为首要条件。我们引进了成都军区总医院胡娟等应用ＲＩＯ检测活动性结...

一例女性胸腔脓汁检出活动性结核标志物

活性性结核标志物（ＡＴＭ），是仅存于活动性结核患者体液中的一种特殊蛋白质，在特定的试验条件下，用ＲＩＤ—胡氏法进行试验可被检出，用于诊断和鉴别诊断肺内外结核病，准确特异，重复性好；加之方法简便，成本较低，既易于临床实验室开展使用，亦适宜大样本的流行病学调查。我院已将该方法广泛应用于各类结核病患者的样本检测，效果令人满意。我院于一例３２岁、女性肺结核合并结核性胸膜炎患者的胸腔脓汁中检出ＡＴＭ阳性，经查阅资料证明：ＡＴＭ在活动性结核患者的血清、血浆、胸水、腹水、脑脊液、尿液及精液中可被测出，而从脓汁中检出ＡＴＭ，我院为首次。

基于蚁群算法的清扫机器人路径规划设计

在国内外对蚁群算法理论研究与工程应用的基础上,采用蚁群算法对清扫机器人进行路径规划设计.通过分析蚁群算法原理,并结合家庭中清扫时清扫机器人所遇到的障碍物,通过环境建模实现清扫机器人的路径规划.清扫机器人硬件采用模块化的设计,将清扫机器人分成行走模块、清扫与吸尘模块、传感器模块.进行系统的综合调试.试验结果表明清扫机器人清扫面积重复率小于6%,避障成功率为93%,达到了工程精度的要求.

基于机器视觉的大豆机械化收获质量在线监测方法

针对大豆机械化收获过程中缺少联合收获机作业质量(破碎含杂率)在线监测装置的问题,提出了基于机器视觉的大豆机械化收获图像采集系统、大豆成分分类识别算法和谷物联合收获机作业质量监测方法。采用改进分水岭算法对大豆图像进行有效分割,筛选RGB和HSV颜色空间特征值,基于颜色特征值对分割后大豆图像各闭合区域进行分类识别,构建了量化评价模型,测试了算法的准确性,并进行了相关的田间试验。结果表明,R、S、H分量一阶矩特征值对大豆各成分具有较好的特征分离性,通过这3个分量颜色阈值能够很好地进行大豆成分分类;系统大豆完整籽粒查准率为87.26%、查全率为86.17%,大豆破碎籽粒查准率为86.45%、查全率为79.42%,大豆杂质查准率为85.19%、查全率为83.69%;在田间测试过程中,本文设计的检测方法对谷物联合收获机作业质量性能评定结果与人工检测一致。本文所提出的算法能快速、有效、稳定地识别完整籽粒、破碎籽粒和杂质,量化模型能准确计算出破碎含杂率,从而实现大豆机械化收获质量可视化监测与报警,可为智能谷物联合收获机参数在线监测及自适应控制策略研究提供技术支持。

大豆机收清选筛田间性能试验与分析

针对现阶段谷物联合收获机清选筛对大豆清选适用性较低以及大豆机收田间性能试验研究较少的现状,以久保田联合收获机PRO688D为试验机具,濉科20大豆为试验品种,以常规鱼鳞筛、加长鱼鳞筛、错位鱼眼筛、线性鱼眼筛和贝壳筛为上筛,网筛、圆孔筛和六棱孔筛为下筛,鱼鳞尾筛和栅格尾筛为尾筛,以清选损失率和含杂率为清选筛对大豆清选作业水平的评价指标,进行了大豆机收清选筛田间性能试验。利用模糊综合评价法对田间性能试验的数据进行了分析与评价,完成鱼鳞筛筛片开度、上筛、下筛、尾筛以及清选筛组合在大豆机收清选适用性方面的优化工作。清选作业水平评价结果表明,大豆机收清选适用性最佳的鱼鳞筛筛片开度是28 mm。进一步对不同尾筛、上筛、下筛和清选筛组合的清选作业水平进行评价,得出不同清选筛对大豆清选适用性情况为:栅格尾筛优于鱼鳞尾筛;贝壳筛和六棱孔筛是大豆机收清选适用性最好的上筛和下筛。大豆机收清选适用性最佳的上筛、下筛和尾筛组合为贝壳筛、六棱孔筛、鱼鳞尾筛,此时大豆机收田间性能试验的清选损失率为2.04%,含杂率为0.53%。试验结果表明,应用模糊综合评价法综合评价不同清选筛对大豆机收的清选损失率和含杂率,并进行清选作业水平的优选,可有效提高谷物联合收获机清选筛对大豆的清选适用性。该研究可为解决谷物联合收获机清选筛对大豆低适用性问题提供实际依据,对降低大豆联合收获机清选损失率和含杂率的田间试验研究起到推进作用,为研发适用于大豆收获的联合收获机清选装置提供参考。

基于MBD-DEM耦合的联合收获机割台仿形机构设计与试验

为提高联合收获机割台仿形机构对田间地形变化感知的灵敏度和对田间地形仿形的准确度,该研究设计了一种主-副板压紧式割台仿形机构。基于对仿形机构的理论分析,以割台对副仿形板作用力、土壤对主仿形板作用力和土壤下陷距离为试验指标,以弹簧刚度系数、弹簧初始长度、副仿形板长度和主仿形板长度为因素,设计了二次回归通用旋转组合优化试验。运用粒子群优化算法确定各因素水平范围,基于多体动力学(Multi-Body Dynamics,MBD)-离散元(Discrete Element Method,DEM)耦合方法进行仿真试验,建立了各因素与指标间的数学回归模型。对模型进行参数优化,得到最优参数组合为:弹簧刚度系数464 N/m,弹簧初始长度90 mm,副仿形板长度484 mm,主仿形板长度450 mm。主、副仿形板宽度200 mm,材料为301不锈钢,弹簧材料为碳素弹簧钢丝,直径2 mm,外径20 mm,有效圈数45圈。田间试验结果表明:割台对副仿形板作用力均大于0,表明仿形机构始终处于正常工作状态,土壤对主仿形板平均作用力分别为85.23、85.80和86.08 N,与预测值基本一致,表明仿形机构感知地形变化较灵敏,对应的土壤平均下陷距离分别为5.4、7.1和6.4mm,均小于10mm,表明仿形机构对田间地形仿形准确度较高,参数设计合理。研究结果可为联合收获机割台仿形系统设计提供参考。

小麦联合收获机双出风口多风道清选作业试验

针对小麦联合收获机双出风口多风道清选装置由于主要作业参数调整不当而导致清选损失率、含杂率、二次含杂率高的问题,该文通过台架试验分别对双出风口多风道清选装置主要作业参数(喂入量、风门开度、风机转速、上、下导风板角度)进行单因素与多因素优化试验,探究各试验因素对清选损失率、含杂率、二次含杂率的影响规律,寻找最优参数组合。参考市场上小麦收获机拥有量较大的久保田988机型相关参数,搭建联合收获机双出风口多风道试验台。双出风口4风道时,小麦清选损失率、含杂率最低,分别为0.78%与0.48%,通过单因素试验,得出喂入量4.5~5.8 kg/s、风门开度0°~20°、风机转速1 200~1 600 r/min、上、下导风板角度0~20°。利用Box-Behnken中心组合试验设计理论,进行五因素三水平正交试验。结果表明:对清选损失率影响较显著的因素有风机转速、喂入量、上导风板角度;对含杂率影响较显著的因素有风机转速、上、下导风板角度;对二次含杂率影响较大的因素有上导风板角度、风机转速、喂入量,通过对目标参数优化得到最优作业参数为喂入量4.5 kg/s、风门开度10.2°、风机转速1 548 r/min、上、下导风板角度分别为20°和0°,此时清选损失率、含杂率、二次含杂率分别为0.79%、0.40%与0.82%。台架试验验证得到清选损失率、含杂率、二次含杂率分别为0.75%、0.38%与0.76%,与优化结果误差分别为5.1%、5.0%与7.3%。此研究结果可为小麦联合收获机多风道清选装置作业参数调整提供理论参考。

多参数可调可测式清选系统设计与试验

为了改善国内谷物联合收获机风筛式清选装置清选作业参数的调控、监测与显示方式简单且自动化程度较低导致清选效率较低的问题。分析了谷物联合收获机风筛式清选装置4个清选作业参数(振动筛曲柄转速、风门开度、风机转速和鱼鳞筛筛片开度)的调节理论依据,对每个清选作业参数的调控与监测装置进行独立设计,在联合收获机风筛式清选装置基础上设计了多参数可调可测式清选系统,实现风筛式清选装置清选作业参数的自动化调控、监测与显示,整体系统采用电力驱动,实现了收获机风筛式清选装置的绿色环保作业。经准确性检测多参数可调可测式清选系统4个清选作业参数的调节精度均不小于97.17%,具有良好的鲁棒性,可实现4个清选作业参数的精确调控与实时显示。本文利用装配了多参数可调可测式清选系统的4LZ4型全喂入履带收获机,以总损失率和含杂率为清选性能评价指标,进行了大豆机收田间试验,试验时样机运行良好。试验结果表明,大豆机收田间试验总损失率和含杂率平均值分别为3.13%和2.70%,达到行业标准要求。

谷物联合收割机收获小麦含杂率高光谱反演研究

为了实现机械化收获小麦含杂率的快速检测,以金大丰4LS-7型自走式稻麦联合收割机收获的小麦样本为研究对象,利用ASD FieldSpec 4 Wide-Res型地物光谱仪获取小麦样本的原始光谱,经数学变换获得光谱原始反射率(raw spectral reflectance,REF)和光谱反射率倒数的对数(inverse-log reflectance,LR)2种光谱指标。通过主成分分析法(principal component analysis,PCA),利用贡献率高的成分的权值系数,优选出不同指标的小麦样本光谱的特征波长,并采用最小二乘支持向量机(least squares support vector machine,LS-SVM)构建了基于不同指标的小麦样本含杂率的反演模型,在此基础上对反演结果进行精度验证和比较。试验结果表明:建立的含杂率反演模型的建模决定系数均大于0.9,验证决定系数均大于0.85,均方根误差均小于0.29,相对分析误差均大于2,模型具有较强的拟合效果和预测能力;利用REF光谱数据指标建立的反演模型的反演效果优于LR光谱数据指标。该文建立的机械化收获小麦样本含杂率光谱反演模型能够实现含杂率的精准识别,可为后续构建便携式含杂率光谱检测仪提供参考,有助于客观、定量地表征机械化收获的小麦含杂率,为机械化收获的小麦的快速检测提供新途径。