Evaluating Model and BeiDou Based Management System for Scale Operation of Cotton-Pickers

For scale cotton-picker operation, combination of production resources including field, machine, and drivers, should be organized reasonably both in temporal and spatial dimensions. Xinjian Agri. is such a scale cotton picking service company, which owns more than 400 cotton-pickers, hires nearly 1000 personnel, and works for more than ten big farms each season. The total operation area is about 90,000 ha. In this paper, a Cotton-picker Operation Scheduling & Monitoring System (CPOSMS) was developed for Xinjian Agri. CPOSMS is a WebGIS and BeiDou based management software, which includes four main function modules. Overall scheduling module aims to help the company to create machine fleets for the farms based on operation demands and operation capacity. A real-time evaluation model was studied to adjust the rationality. Local scheduling module is to dispatch machines and personnel to form machine unit. Central navigating module is to guide staff to specific field. Operation monitoring module is to monitor and analyze operation process. Experiments in 2015 showed that the CPOSMS is the necessary tool for the company, and the evaluation model and BeiDou based system can improve management efficiency.

基于ANSYS的采棉机分风箱应用研究

气力输送系统是采棉机工作部件中的重要系统之一,分风箱是气力输送系统中重要的组成部分,分风箱将风机出口处的风量分配给采棉机的采摘装置,分风箱结构对风机风量的分配起到重要作用。构建了两种不同结构的分风箱模型,采用ANSYS软件对不同结构的分风箱内部风速和风压的差异进行数值模拟,对分风箱的速度矢量云图、风压云图及各个出口平均风速进行了分析。结果表明,在能满足风速要求的前提下,模型Ⅱ的结构更加合理。

一种面向对象方法的智能采棉机控制研究

以智能采棉机行驶速度控制为研究对象,对采棉过程中输棉管路流量进行监测,当满足输棉管路负荷堵塞条件时,调整采棉机行进速度,保持最优输棉管路流量。基于面向对象技术,以输棉管路流量是否堵塞为控制目标,采用PID模糊控制器对采棉机行进速度进行自适应调整。仿真与田间试验结果表明:此控制方法能够有效实现采棉机的行驶速度自适应调节,且能够根据输棉管路流量负荷程度自主进行行进速度调节,保证采棉机高效作业。

基于传感控制的自动采棉机系统设计

为了实现棉花依据成熟度进行采摘,基于图像传感器设计图像处理方法,完成棉桃图像特征提取,进而实现棉花成熟度评估和空间棉桃定位。采用HSV方案进行图像灰度处理,采用二维大津法进行图像分割,提取棉桃特征参数。对成熟棉花和未成熟棉花图像样本分析发现,棉桃图像轮廓周长L和面积S比大于0.31时棉花成熟,从而建立棉花采摘标准,并采用双目图像系统,实现目标棉桃的图像坐标向空间坐标的转换。对图像分割精度,棉桃提取精度和视觉定位精度进行测试,结果表明:系统具有较高的可靠性。

采棉机输棉系统的研究现状与分析

输棉系统是采棉机的核心系统,对其研究可提高输棉系统输送能力、降低堵塞率和提高作业效率等方面起着重要作用。本文介绍了采棉机输棉系统的分类和工作原理,系统阐述了采棉机输棉系统的研究发展现状,分析了输棉系统存在问题并提出解决方法,这为今后我国采棉机输棉系统的研制和发展提供技术支持。

基于平行轨迹导航的采棉机自动对行控制方法

为解决传统人工操作采棉机长距离对行作业时存在劳动强度大、作业速度受限和效率较低的问题,利用棉花采用卫星导航平行精准播种的特性,提出了一种基于平行轨迹导航的采棉机自动对行控制方法。首先,人工驾驶采棉机完成首行对行作业,记录RTK定位轨迹数据,并进行线性拟合,得到参考导航线斜率;然后,对后续各行收获时,在任意起点对齐待收获的棉花行,由起点坐标和参考斜率计算得到平行导航基准线;最后,采用速度自适应纯追踪算法,实现采棉机自动对行。田间试验表明,该方法能够从任意行起始位置开始自动对行,不同速度下,平均绝对横向偏差为2.91cm,最大绝对横向偏差为9.22cm,平均标准差为1.80cm,控制性能均优于手动对行,满足采棉机对行精度要求。相对机械触碰式自动对行方法,该方法不受缺株歪株影响,并且在较高速7km/h行驶时仍能保持良好的对行精度。

专利视角下采棉机关键技术分析

采棉机是支撑农业现代化的重要高端装备,产业发展前景广阔。梳理了采棉机关键技术专利申请脉络,分析采棉机关键技术发展现状及发展趋势,为掌握采棉机行业发展态势、把握技术热点提供建议,为采棉机专利布局和相关研究提供新思路。

采棉机风机叶片优化与流场分析

风机作为采棉机气力输送系统的核心部件,其性能优劣将影响采棉机的作业效率。为提高采棉机气力输送系统的最大风量,针对采棉机用多翼离心风机叶片进行优化设计。为了获得代理模型所需的基本数据,建立了CFD数值模型并采用拉丁超立方实验在设计空间内生成20组样本。基于样本数据,建立了出口风量与设计变量的近似模型,采用智能优化算法获得最优设计方案。优化后的设计方案相较于原型机,出口风速明显增大。CFD数值计算分析风机的动态特性,结果表明,在多转速工况下风量均有明显提升,其在额定转速工况下,风量提升17.27%。

采棉机机架模态分析与优化

采棉机在工作时,会因载荷激励而导致机架振动,当激励频率在机架固有频率范围内,会产生共振现象,对采棉机产生影响。为提高采棉机工作性能,对采棉机机架进行模态分析,得到机架前6阶模态参数,通过分析振源激励特性,发现机架一阶和四阶模态频率处在振源激励区间,将其与机架质量设为优化目标,机架各尺寸设定为设计变量;对机架进行灵敏度分析,基于CCD抽样设计并运用Kriging方法拟合响应面,运用多目标遗传算法得到5个优化方案,结合熵权法与线性加权法,其中方案1综合得分最高是最佳设计方案。优化后机架一阶模态频率97 Hz降低到91 Hz,四阶模态频率225 Hz增加到230 Hz,远离发动机激振频率100 Hz和220 Hz;质量为688.8 kg降低1.5%。经静力学与谐响应分析验证,优化后的机架满足工作要求。

采棉机动力换挡液压系统仿真与试验

为保证采棉机动力换挡过程中动力输出的连续性,以多个离合器为研究对象,提出区域交叉控制策略,设计采棉机动力换挡传动方案及换挡液压系统,分析并搭建采棉机液压传动系统模型,分析离合器、制动器、马达、行车速度与其电磁阀阀芯位移量响应情况。试验结果表明:采棉机速度曲线平滑上升,换挡过程无动力中断,无明显动力换挡冲击,验证了策略的有效性。

4MZ-4自走箱式采棉机风送歧管流体分析及结构优化

针对最新研制的4MZ-4自走箱式采棉机,为分析其风送系统流动特性,并使风量在四个输送管路中分配均匀,利用Hypermesh、Fluent软件对四行机离心风机及一分四歧管进行了流体域建模及数值分析,分析得到离心风机出口流量数据,以风机出口流量作为歧管入口边界条件计算歧管各出口流量及流量配比,并根据歧管内空气流动状态对歧管结构进行优化,优化后歧管的风量配比均匀性得到显著改善。

4MZ-4自走箱式采棉机的研制与试验

为满足不同种植行距下的棉花采收需要,研制了4MZ-4自走箱式采棉机,该机具有采收行距可调的特点,经田间试验验证,作业过程中的平均采净率为95.1%,平均含杂率为6.8%,平均撞落棉损失率为1.65%,平均籽棉含水率增加值为2%,通过试验证明该机的性能优良,各方面均能够满足采收的作业指标需求。

水平摘锭式采棉机采摘系统研究现状与展望

棉花是重要的战略物资,水平摘锭式采棉机是当前主流的机械化收获工具,且采摘系统是采棉机的核心部件。为此,通过在新疆南北疆地区实地考察,综合阅读文献,对我国水平摘锭式采棉机采摘系统关键部件和机理研究现状进行了综述和分析,指出了现阶段我国水平摘锭式采棉机采摘系统研究的不足。结合实际采收情况,指出我国水平摘锭式采棉机采摘系统稳定性低、智能程度低、采头堵塞原因与机理分析研究不足等短板,并给出了未来发展建议,以期促进我国水平摘锭式采棉机采摘系统的快速发展。

基于有限元方法的采棉机集棉筒气流场分析与优化

这里针对垂直摘锭式采棉机采摘头集棉筒堵塞问题,引用Fluent软件和风洞实验平台,对集棉筒结构和工作参数进行了改进。首先,改变集棉筒入口几何尺寸,建立了几种优化模型,并进行了仿真分析,仿真结果表明,改变入口几何尺寸是不能够避免集棉筒堵塞问题;其次,改进集棉筒边界条件,并在仿真过程对集棉筒底部施加了正压速度入口,仿真结果表明,改变集棉筒边界条件是解决其堵塞问题的最佳手段;最后,建立了风洞实验台,制作了集棉筒实物,并实际测试了集棉筒内部气流场速度值,再将实验数据与仿真数据相对比,验证了仿真结果的可靠性;这里对采棉机气力输送系统的设计与优化提供了科学的依据。

采棉机动力换挡液压行走系统设计与仿真研究

为解决采棉机传统传动方式在采摘过程中容易出现发动机与传动部件的扭矩不匹配,变速过程繁琐、换挡挫顿等缺点,无法完全适应棉花采摘的复杂作业环境等问题,根据采棉机的作业要求,设计了动力换挡液压行走系统。运用AMESim仿真软件验证了采棉机动力换挡液压行走系统的合理性。仿真结果表明:所设计的自动控制模式采棉机动力换挡液压行走系统在换挡时比手动切换模式系统中的压力波动小,流量波动冲击减小43.56%,车速加速时间缩短47.74%,换挡后压力及流量快速稳定,在作业、运输模式换挡时无明显换挡冲击,可满足采棉机的作业要求。

基于燃油经济性的采棉机变速箱速比匹配控制策略

为提高装有自主设计的液压机械无级变速箱的采棉机的燃油经济性,使采棉机发动机在采摘和运输时的两种典型工作情况下均工作在最佳燃油经济性转速调节特性曲线,提出一种基于燃油经济性的发动机-变速箱速比匹配控制策略,速比匹配控制模块用于采集发动机油门踏板开度信号,并计算此发动机油门踏板开度下的发动机最佳燃油经济性转速,然后向变量泵排量比控制模块和换段控制模块发出控制信号,对采棉机液压机械无级变速箱速比进行调节,使发动机转速在调速特性作用下稳定于目标燃油经济性转速。仿真结果表明:在此控制策略下,采棉机发动机实际转速在给定的负载转矩以及发动机油门踏板开度下能够稳定在目标燃油经济性转速附近,为实现装有自主设计的液压机械无级变速箱的采棉机的燃油经济性控制提供理论依据。

4MZD-6采棉打包机的研制及试验

目前国内大多数采棉机都是箱式采棉机,散装籽棉不便于运输和田间堆放,同时不利于棉花机械化生产的规模化应用。现有的打包式采棉机都源于国外进口。为实现采棉机国产化,我公司研发设计了4MZD-6采棉打包机,文中介绍了其结构组成、工作原理以及主要技术参数,分析了关键部件技术,阐述了主要技术特点和试验情况,结果表明4MZD-6采棉打包机采净率为95%,含杂率为10%,棉包密度为200 kg/m^(3),满足国内采棉技术要求。

采棉机火灾发生机理研究综述

【目的】为避免采棉机在采摘作业过程中发生棉花燃烧引起的采棉机火灾事故,亟需开发一种应用于采棉机的火灾预警装置,而研制该装置首要解决的问题是明晰采棉机的火灾机理。【方法】课题组阐述了国内外火灾监测研究现状及国内采棉机火灾预警的研究现状,详细分析了采棉机火灾发生的原因,通过研究棉花的燃烧特性、摩擦蓄热特性、冲击摩擦引燃特性、棉花与采棉机采摘部件的摩擦及传热物理特性变化规律,提出研究采棉机火灾机理需从探明棉花受热过程中关键温度节点所释放化学组分及其含量入手,利用热传导模型及基于摩擦碰撞振动系统的动力学模型,进而揭示采棉机棉花在机械摩擦状态下的物理特性及起火机理,完成采摘部件动力学分析及摩擦过程的热能分析等。【结果】采棉机火灾发生机理可为采棉机火灾预警系统中传感器的选取、火灾特征量的分析及火灾预测模型的建立提供理论基础。

采棉机上复合角型材加工工艺研究与优化

针对复合角型材加工难点,通过设计专用工装,优化刀具及路径,改进工艺方案,并结合实践经验,选取合理切削参数,解决了复合角型材加工难度大,效率低的问题,实现了工件批量生产,大幅度降低了生产成本。

采棉机测产系统数据采集与处理的试验研究

收获过程中自动实时采集产量数据,并通过应用软件对所获得的数据进行处理获得产量数据分布图是精细农业的重要基础工作之一。介绍进口采棉机自动测产系统的组成和基本原理,以及棉花测产系统在实际收获中的试验方法。