葡萄园有机肥链式反转开沟施肥机研制与试验

针对葡萄园有机肥施用深度浅,施肥不均匀等问题,该研究设计了一种链式反转开沟施肥机。该机采用先切后抛的形式,实现开沟施肥回填一体化作业,开沟深度为600 mm,通过理论分析确定了影响切土角的关键参数,构建了正置和侧置式两种施肥模式的仿真模型,并分析了两种模式的排肥规律。通过单因素试验,分析了刮板高度、角度和间距对法向接触力和变异系数的影响,并优选了刮板高度、角度和间距,分别为20 mm,90°和180 mm。田间试验表明,排肥变异系数为8.34%,与仿真结果的误差为2.32个百分点,排肥量为0.8~6 kg/m;两次试验的开沟深度稳定性系数分别为93.57%和92.58%,开沟宽度一致性系数分别为96.16%和95.04%,满足农艺要求。研究结果可为其他果园施肥机设计提供理论参考。

基于多柔体动力学的葡萄挑藤机构参数优化与试验

针对目前中国北方露地葡萄栽培区缺乏春季葡萄藤上架作业机械的问题,该研究提出了曲柄摇杆式挑藤机构,该机构采用曲柄摇杆结构带动推藤杆和挑藤杆运动,推藤杆用于聚拢葡萄藤,挑藤杆按照既定轨迹进行挑藤。采用Matlab软件对挑藤杆的挑藤轨迹进行了参数优化,得到较优的挑藤轨迹。通过物理试验和计算确定了挑藤机构的弹簧预紧力、弹性系数等结构参数,分析了挑藤过程。其次,基于多柔体动力学(multi-flexible-body dynamics, MFBD)仿真技术建立了葡萄藤的柔性体模型与挑藤作业模型,以前进速度、弹簧预紧力和曲柄转速为试验因素,以平均挑藤角度和角度变异系数为评价指标,设计Box-Behnken仿真试验并进行回归分析。依据多目标优化原则,得到最佳参数组合;进一步基于土槽试验,验证曲柄摇杆式挑藤机构优化结果的准确性。仿真优化结果表明,当前进速度为0.2 m/s,弹簧预紧力为128 N,曲柄转速为67 r/min时,其平均挑藤角度最大、角度变异系数最小,分别为40.6°和6.0%。土槽试验的挑藤机构平均挑藤角度为43.2°,与仿真挑藤角度相对误差为6.4%,角度变异系数为14.8%。土槽试验结果表明仿真优化结果可靠,挑藤角度准确且挑藤均匀性较好,满足葡萄藤上架的角度要求。该研究可为后续葡萄藤挑藤绑藤一体机的研制提供参考。

温室风幕式施药装置设计与试验

[目的]目前温室植保作业多采用背负式摆动作业方式,喷施过量与不足并存,不均匀现象严重,针对此问题研制了一种适应于温室环境的风幕式施药装置,实现气、雾场均匀分布。[方法]以风幕系统各出风口风速相等为设计目标,利用“静压复得”原理,完成了渐缩式导流管的设计,其最大截面直径为120 mm,最小截面直径为57.5 mm,出风口直径为35 mm,间距为0.2 m,数量为7个。通过气流场分布试验分析出口风速对气流场气流特性的影响,雾场试验检验喷雾均匀性。[结果]风幕式施药装置在800~1300 m^(3)·h^(-1)出风量的出口风速变异系数小于11%;有效作业区中心位置与出口风速间呈现线性关系,在20~32 m·s^(-1)出口风速的有效作业区的高度为0.224~0.368 m;有效作业区内雾量水平空间分布变异系数小于12%,与传统背负式摆动作业方式相比,雾滴覆盖率平均提高48.71%,层内雾滴分布变异系数平均减小39.42%,各层间变异系数小于13%。[结论]该风幕式施药装置气、雾场均匀性较好,为温室气流辅助施药装置设计提供了技术支撑。