黑龙江省智能农机发展应用现状

随着我国农业现代化的发展,智能农业机械设备也在高速发展。智能农机是将农机与信息技术相融合,开发智能化的农机产品,从而促进农业生产、提高农民收入。智能农机的研发对于提高农机产业的发展水平、推动农业现代化具有重要意义。该文围绕黑龙江省主要农作物从耕种到收获阶段应用的先进智能农业机械进行分类阐述,并提出未来黑龙江省智能农机的主要趋势与目标。

基于EDEM的秸秆—土壤颗粒翻埋运动仿真及试验

水稻秸秆与土壤翻埋过程是影响秸秆还田的重要因素。在前期建立的还田刀辊—土壤—水稻秸秆三者仿真互作模型的基础上,进一步研究土壤颗粒的运动状态。在耕深为20 cm、刀轴旋转速度为240 r/min、单位秸秆量为3.5 kg/m2时,以秸秆翻埋率和还田深度为指标,分别进行仿真与室内模拟试验,翻埋率分别为87.5%、86.7%,还田深度分别为19.16 cm、18.68 cm,模拟试验验证仿真试验的有效性。仿真结果显示所标定颗粒152658与刀辊接触时,开始向后下方位移,到达最低点后随着刀辊的旋转向后上方抛洒,此时运动轨迹近似抛物线,随后在重力作用下回落到地表,与其他颗粒碰撞产生波动,直至最终停下。通过随机标定颗粒研究土壤受力情况,结果表明:当弯刀在开始接触土壤颗粒时,颗粒X、Y、Z方向受力均直线上升,最大值分别为15.61 N、37.2 N、50.37 N,直到该土壤颗粒团被弯刀切碎后,力逐渐下降为0。同理标定秸秆颗粒45 681,分析其运动轨迹,仿真结果表明:起初土壤颗粒对秸秆速度产生促进和抑制双重作用,随着土壤回落地表,秸秆在土层下主要受到土壤摩擦作用,直至秸秆速度降为0。仿真分析从微观角度揭示弯刀对秸秆翻埋还田的工作机理,为部件优化设计提供理论支持。

超级稻定量供种预测模型研究

针对定量供种装置工作时易发生堵种、供种不均匀等现象,以秀优5号超级稻为研究对象,进行供种理论及供种量预测研究。以Python为算法构架,应用BP神经网络、决策树以及XGboost算法模型对振动式水稻播种装置进行性能预测。为验证模型的有效性,结合测试集后14次数据,以决定系数R2和相对误差为评价指标,检验各模型的预测精度,对比分析得出最优供种量预测模型。结果表明:BP神经网络模型的R^(2)为0.87,相对误差为18%,决策树模型的R^(2)为0.91,相对误差为11%,XGboost模型的R^(2)为0.95,相对误差为5%,较其他两种模型相比,XGboost模型预测供种量,拟合程度更高,预测效果更显著,可为定量供种器确定工作参数提供依据,以利于生产者科学决策。

电动摆盘覆土机激光走直系统设计与试验

随着农业机械化和智能化的发展,智能和精准成为现代农业机械发展的目标,以技术代替资源,实施精准农业,是农业机械发展的必然趋势。目前,水稻育秧摆盘覆土机在工作过程中,需耗费人力来维持准直线式的行走,不仅浪费劳动力且靠人力来维持机器方向往往不能实现精准的准直线行走,相对误差较大。为此,采用了机光电一体化技术,研发了一款适用于大棚水稻育秧电动摆盘覆土机的激光走直系统,以单片机控制器作为核心,将动力系统、传动系统、行走系统、摆盘覆土系统和激光导航系统等有机结合一起,具有激光导航走直、摆盘覆土速度快和节能环保等优点。试验验证表明:在达到育秧摆盘覆土农艺要求前提下,直线度误差可控制在±30mm/46m。激光走直系统可以精确控制摆盘覆土直线度,从而提高土地利用率,减少资源浪费并且极大地提高工作效率,市场前景十分可观。

整株秸秆还田机刀轴载荷谱编制与疲劳寿命估算

利用DH5937应力测试系统和传感器技术,对刀轴的弯矩和扭矩进行了模拟实测,编制了刀轴弯扭复合载荷谱。通过迈内尔(Miner)线性累积损伤理论推导出刀轴在复合应力作用下的疲劳寿命估算式,并利用刀轴弯扭载荷谱估算出刀轴的疲劳寿命,较设计寿命提高了433 h。

水稻整株秸秆还田机刀轴可靠性灵敏度分析及优化

为使1ZT-210型水稻整株秸秆还田机刀轴的设计更趋合理,充分考虑设计中的模糊因素,通过模糊综合评判确定刀轴的壁厚;建立了影响刀轴功能的各随机变量的可靠性灵敏度矩阵,通过编写计算机程序得到各设计因素对于刀轴可靠性的灵敏度设计信息。依据灵敏度分析结果,选取可靠性设计参数,刀轴截面较常规设计减小39.17%。数值算例表明,计算结果与通常的定性分析结果完全一致,验证了本方法的有效性。田间试验表明,可靠性灵敏度设计使刀轴的寿命增加560h,埋草率提高到95%。

水稻整株秸秆还田机埋草刀轴的模糊可靠性优化设计

为使1ZT-210型水稻整株秸秆还田机埋草刀轴的设计更趋合理,充分考虑设计中的模糊因素,将可靠性与模糊优化设计方法相结合,以刀轴质量最轻和可靠度最高为目标函数,建立了刀轴的模糊可靠性优化设计模型。通过编写MATLAB程序,获得了埋草刀轴的模糊优化设计结果,与传统设计方法相比,刀轴横截面积减小了33.3%。试验证明,刀轴的寿命提高了38.5%,可靠度提高了0.8%;埋草刀的磨损量减小了40%。

还田机刀轴动态载荷模拟加载测试系统设计及试验

针对秸秆还田机还田刀轴寿命低的问题,设计了刀轴弯扭载荷模拟加载试验台并进行了载荷加载试验。通过磁粉离合器对刀轴施加扭矩载荷,电磁式加载器施加弯矩载荷,并采用雨流计数法及MATLAB软件处理弯矩和扭矩数据,得到刀轴的弯矩、扭矩载荷谱。在土壤坚实度为700kPa左右,土壤含水量为30%~35%的条件下,借助于动态应变测试系统进行载荷验证试验,对比载荷谱数据与验证试验数据,证明载荷谱数据真实可信,可根据数据差异情况,检查和修正刀轴的状态,提高刀轴可靠度（寿命）。本研究为提高和更精确估算刀轴寿命提供了理论依据。

液态施肥装置中椭圆齿轮可靠性设计及仿真

为减小液态施肥机的振动,实现平稳施肥作业,采用结构简单、运转平稳的椭圆齿轮机构作为液态施肥机的执行装置。本文在分析椭圆齿轮传动原理基础上,建立模糊可靠性优化模型。利用MATLAB软件编程,获得椭圆齿轮各优化参数。通过与期望值相比较,优化设计精度达到99.98%,可靠度提高2.551%。运用ADAMS进行仿真,得出从动轮角速度与主动轮极角之间的关系曲线以及传动比仿真值,与理想值相比较,误差精度符合实际工作要求,证明优化结果真实可信。此优化方法及仿真试验提高了椭圆齿轮设计的效率、精度和科学性,为机器的进一步研究提供理论依据。

典型表面工程技术在农机耕作部件上的应用现状

耕地是农业生产田间作业中最基本的环节,也是消耗能量最大的作业项目。土壤耕作部件磨损严重一直是亟待解决的技术难题。耕作部件的磨损会导致土壤耕深减少,牵引阻力增加,拖拉机燃油消耗增加等问题。提高部件的耐磨性措施包括表面处理及仿生学技术。本文综述了各种表面工程技术在农机部件上的研究现状、优点及前沿趋势,为进一步研究提供理论指导。

智能式双层自行车停放架设计

随着环境问题的日益严重,国际原油价格不断上涨,外出使用汽车作为交通工具的成本上涨,自行车作为低碳环保交通工具愈来愈受人们欢迎,而大量自行车的停放就成为了首要问题。针对这一问题,将自行车的停放架进行改造,使自行车的停放趋于自动化、立体化、智能化和美观化。双层自行车能节省大量的可使用空间,提供更多的汽车停车位,并且它还有着使用价格低廉、人性化设计、操作轻便等优点,可使其空间资源利用最大化。停放架分为底层与高层两部分,通过动力系统、传动装置、滑槽、滚轮、钢索实现自行车高层的停放;利用自行车固定架固定座、前后挡架、停车槽腔对停放好的自行车进行限位固定;采用基于GSM的防盗报警系统及时发送报警信息。

基于远程控制的智能型四翼飞行器研究

为实现飞行器的避障、远程控制和视频回传功能,从控制系统的硬件和软件两方面进行研究。通过路由模块实现远程控制与视频回传;单片机控制舵机云台实现多角度拍摄;串口通信和距离传感器控制智能飞行器的避障。经过智能飞行器模拟测试,各项指标均达到设计要求。设计思路及程序设计方法为智能飞行器的安全飞行与远程控制提供指导。

黑龙江省秸秆还田技术模式及可行性分析

中国是农业大国,也是秸秆资源最为丰富的国家之一。农作物秸秆数量大、分布广,富含有机质和氮磷钾等多种养分,是重要的可再生生物资源。全国每年生产秸秆8亿多t,而直接还田部分仅占10%。黑龙江省是农业大省,秸秆资源十分丰富,但还田量仅占3%,秸秆还田的潜力很大。本文通过对中国秸秆直接还田技术的综述分析,针对黑龙江省气候特点,提出相应的秸秆还田技术模式,并分析其技术推广的可行性和效益预测。

基于ABAQUS的秸秆还田机刀轴有限元应力仿真

秸秆还田机是秸秆机械化还田的主要机具,而埋草刀轴是承受扭矩及振动的关键部件.本文以1ZT-210型水稻整株秸秆还田机为研究对象,利用有限元软件ABAQUS对刀轴进行静力及瞬态动力仿真,得到刀轴薄弱部位在刀轴中部;确定了产生最大位移响应时的时间及响应,同时确定了梁的最大弯曲应力,并利用模态扩展确定了不同弯刀入土时,刀轴中部所受的应力.试验数据为刀轴结构的改进设计提供理论依据.

黄瓜采摘机械手系统研究

果蔬收获工作劳动繁重，人工收获成本占总成本33％～50％，研究开发智能型采摘机器人势在必行。智能黄瓜采摘机械手，根据黄瓜果实与叶片果梗在颜色深度上的差异，识别黄瓜果实。控制系统采用G分量RGB传感器进行图像分析，在特征提取后判断黄瓜是否满足成熟果实及采摘点位置，具有相当高的灵敏度和可操控性的特点。机械手末端采摘执行装置装有压力传感器，可以自动控制采摘力的大小，避免果实破损。机械采摘可实现长时间的连续工作，实现经济效益最大化。

太阳能自驱式避障小车控制系统设计

随着经济的飞速发展,石油的需求量越来越大,而石油是不可再生资源,且存在环境污染等问题。太阳能无疑是理想的替代能源。设计了以太阳能作为动力的智能自驱式避障小车模型,以单片机作为核心控制系统,通过传感器接收环境信号,进而控制步进电机转向,实现小车的自动行驶和转向。模型中太阳能电池板具有自动转向功能,保证能量的最大供给。为下一步行驶试验提供理论支持。

无人驾驶智能公交车模型循迹、转向单元程序设计

为实现无人驾驶智能公交车模型的正常行驶,采用Keil uVision2软件开发系统进行程序的编制。通过控制红外循迹传感器、步进电机,实现模型的自动循迹功能和转向功能。

旋耕机类型及研究方向探讨

旋耕机是耕整地作业中应用广泛的农业机械,具有切土效果好、碎土能力强的特点而被广泛应用。本文在综述旋耕机类型及研究热点的基础上,提出旋耕机存在的亟待解决的关键性问题及研究方向,为进一步的理论及实验研究提供支持。

基于合作的高校教师专业发展策略研究

高校教师专业学习共同体是促进高校教师专业发展的有效途径之一,它不仅为高校教师专业发展提供了资源和情感上的支持,也为高校教师专业发展构建了实践、合作、反思的平台。本文针对教师合作文化视域下,高校教师专业学习共同体的发展策略进行了分析。

凸头式水稻排种装置性能试验及参数优化

为使排种器的排种性能更好地满足水稻毯状秧苗育秧的播种要求,对凸头式水稻排种器的排种性能及试验进行了探讨。以自行设计的凸头式水稻排种装置为研究对象,选择凸头高度、毛刷间隙和多级链轮传动比为试验影响因素,以凸头每转播种密度和播种合格率为考察指标,采用正交试验设计的方法进行了试验,并推导出播量调节方程。研究结果表明:凸头排种器的最优参数组合为A2B2C3,优化后的参数可以较好地满足播种密度及播种合格率的要求。