在线实时混药喷雾系统设计与试验

在线混药喷施技术具有喷施效率高、用药精准、环境污染小等特点。针对在线混药系统混药比范围小和农药小流量检测难等问题,设计了一种在线实时混药喷雾系统,作业过程中直接将混药注入喷雾泵的入口端实现混药的在线喷雾。设计了一种螺旋蜂孔板式混药器,蜂孔板有左旋和右旋两种,且交替安装。设计了一种碟形混药箱,由混药器流出的水药混合液在混药箱中进一步混合。系统使用精量柱塞泵供药,将药液直接注入喷雾系统;采用基于STM32嵌入式控制器实时检测到的水箱和混药箱的液位信息,通过电磁开关阀控制水的流量;水和药在螺旋蜂孔板式混药器中混合,切向流入碟形混药箱,最终由喷雾泵抽取进行喷施。为实现精准控制,对水箱出口的流量计和底部的压力计进行标定,得到水箱水位和压力计输出电压的关系模型及压力传感器输出电压和流量计之间的变化关系,并对水流量的控制精度进行了试验;对精量柱塞泵的转速与控制信号的脉冲频率以及转速和流量进行了标定,得到了转速与控制信号脉冲频率的变化关系,并对精量柱塞泵的供药精度进行了试验。在精量柱塞泵的工作流量范围内,采用同时对水和药分别进行测量的方法对混药比进行了试验,得到了混药比误差变化曲线。采用毒死蜱作为试验药液,对在线混药系统进行了混药试验,采用岛津液相色谱仪对采样点进行了浓度检测,得到各采样点实际浓度值,并与人工充分混药效果进行了对比。试验表明:混药比为150∶1~1 000∶1时,混药比误差最大为6.75%;水流量平均误差为1.35%,最大误差为7.15%;农药流量平均误差为2%,最大误差为3%;在毒死蜱混药试验中,药水混合液浓度平均误差为11.7%。

短程高强度横向轴流脱粒装置参数优化

以微型小麦联合收获机采用的横向轴流脱粒装置为研究对象,在额定喂入量下,对其滚筒转速、凹板间隙、导向板升角、筛孔尺寸等参数进行了正交试验和回归试验,并通过DPS等软件对试验数据进行统计分析,得出试验范围内滚筒转速、凹板间隙、导向板升角、筛孔尺寸对凹板分离物中含长茎秆率、籽粒破碎率、夹带籽粒率、脱不净率等指标的影响规律,优化确定了该脱粒装置的最佳参数组合:筛孔尺寸为14 mm、导向板升角为10°、凹板间隙为16 mm、滚筒转速为660 r/min,含长茎秆率、含杂率、夹带籽粒率、脱不净率、籽粒破碎率分别为3.1%、39.5%、0.6%、0.01%、0.01%。

一种小直径横向轴流脱粒装置的参数优化

研究小直径短程高强度横向轴流脱粒装置。在规定喂入量下,按照回归试验方法对其凹板间隙、导向板升角和滚筒转速进行了试验。然后用统计软件对试验数据进行统计学分析,得出凹板间隙、导向板升角和滚筒转速在试验范围内对损失率、含杂率等性能指标的影响规律。最后优化并确定了该脱粒装置三因素的最佳参数组合。

水稻精量旱穴播机穴距电液比例控制系统的设计与试验

针对目前国内水稻精量旱穴播机普遍采用多组链轮或多组齿轮改变传动比，实现株（穴）距调节，但株距调节范围有限的问题，为了增加穴距调节范围，实现穴距的无级调节，研制了一种基于可编程逻辑控制器（programmable logic controller，PLC）与触摸屏的电液比例控制系统，实时调整液压马达转速，实现播种作业的实时调节。液压系统主要由液泵、液压马达和比例流量阀等组成；控制系统通过Delt WPLSoft V2.37编程软件，编制PLC梯形图程序，采用监视与控制通用系统（monitor and control generated system，MCGS）组态软件开发出人机交互界面，可在交互界面上输入地轮直径大小和穴距，以及设定比例流量阀初始值和阈值，调整比例积分微分（proportion integration differentiation，PID）参数，并通过人机交互界面实现播种作业时的穴距调节和作业速度监测。通过台架试验和田间试验表明，在作业速度2.8～3.2和〉3.2～3.6 km/h时，台架试验穴距合格率和田间试验播种穴距合格率均为100%，满足播种要求；在作业速度〉3.6～4 km/h范围内，台架试验穴距合格率达到89%，田间试验穴距合格率为70%，根据NY/T987－2006《铺膜穴播机作业质量》农业行业标准，田间试验穴距合格率＜80%，不能满足穴播机作业质量标准。研究结果表明，水稻精量旱穴播机选用型孔轮式排种器，但田间播种作业成穴性效果受风阻、机架振动和种子下落速度等影响较大，作业速度应控制在2.8～3.6 km/h为宜，当作业速度增大对成穴性影响尤为显著。台架试验和田间试验结果都表明电液比例控制穴距系统的可行性，为播种机株（穴）距调节技术提供了科学依据，为播种机的相关设计研究提供技术参考。

玉米果穗螺旋摩擦输送装置的输送性能试验

为解决小型玉米联合收获机上难于配置果穗输送装置的问题,该文利用自制玉米果穗输送试验台,试验研究了玉米果穗螺旋摩擦输送搅龙的叶片高度、导向侧板倾角、导向侧板位置角、搅龙升运角和搅龙转速等对玉米果穗输送性能的影响,验证了玉米果穗输送装置对不同状态果穗的适应性。果穗处于下降侧输送、螺旋叶片高度20mm、转速300r/min、侧板位置角70°、侧板倾角75°的情况下,可以较好的完成玉米果穗的输送,有效避免了传统螺旋输送装置输送过程中引起的果穗损伤。

基于ARMA的插秧机田间行驶姿态预测

为减小水田不平度对农业机械精准作业品质的影响,进一步提高农机装备工作效率,从系统控制角度出发,提出将预测算法应用于农机具的姿态补偿控制。在分析自回归滑动平均模型(Auto-regressive and moving average,ARMA)建模原理和适用性的基础上,对车载GPS/INS组合导航系统采集的插秧机田间行走侧倾角序列进行ARMA建模及提前预测,单次预测时长为1 s和2 s,预测总时长为30 s;对GPS/INS组合导航系统所采集的原始值以2 Hz、5 Hz和10 Hz 3种频率输出,以比较不同频率的数据建模对姿态预测精度的影响。结果表明:ARMA模型可有效预测插秧机未来1~2 s内的姿态变化趋势;对于同一频率的样本,提前2 s预测精度均低于提前1 s预测精度,但差异不明显;以3种频率数据分别作样本时5 Hz样本预测效果最好,其提前1 s预测均方根误差和误差标准差分别为0.656 7°、0.656 5°,提前2 s预测均方根误差和误差标准差分别为0.671 2°、0.676 9°。

预应力混凝土管桩焊接机器人研发应用

预应力管桩人工焊接接桩存在焊接质量不稳定、劳动强度大和施工效率低等问题。课题组针对当前管桩人工焊接工艺存在的不足,发明了适用于预应力混凝土管桩接桩的焊接机器人。本文介绍了管桩焊接机器人的基本构造和操作方法,通过室内焊接测试试验和大直径管桩现场焊接试验,检验了该设备的可靠性。试验测试和工程应用结果表明:焊接机器人采用拉马式快速锁紧机构,可实现设备行走轨道快速锁紧;采用三道层焊的焊接模式,能够有效保证焊缝施工质量;该焊接机器人能有效提升大直径管桩焊接施工效率,降低工人劳动强度。管桩焊接机器人的工程应用显著提升了我国预应力混凝土管桩智能焊接技术水平,该技术也可推广到钢管桩等其他钢结构焊接领域,应用前景广阔。