自走式果园割草机切割器的设计与试验

山地丘陵果园障碍物密集、地形复杂,一般的切割器无法实现高效除草作业。本文结合传统果园行距、株距较小等特性,实地调研青岛山地丘陵地带果园地势起伏情况、杂草类型等,设计符合山地作业需求的自走式果园割草机切割器。通过对刀盘进行模态分析以及运动学仿真,验证其结构合理性以及作业可靠性,并在青岛果园对切割器割草性能进行实地试验验证。结果显示实地作业的平均割茬高度为24.15 mm,割幅利用系数为98.96%,漏割损失率为1.54%。试验证明所设计的切割器能提高山地丘陵地形果园除草管理效率,降低除草劳动强度,满足果园除草的作业要求,对助力推动林果生产机械化的进一步提高具有重要意义。

纯电动新能源割草机的车速控制

基于一款纯电动新能源割草机的整机行走驱动系统开发,介绍一种控制割草机行走驱动的驱动方式和车速控制策略。主要从整机驱动方式的构型和驱动过程中车速及车辆转向的控制方法和控制策略等方面进行了阐述,整机进行数轮持续测试和优化后,各个方面满足相关标准要求,且技术层面上具有先进性,整机性能优异。

基于系统动力学的机场割草机需求仿真研究

为控制机场草坪高度符合机场环境安全使用要求,建立机场割草机数量配置模型。分析机场割草作业存在的问题及影响因素,基于系统动力学理论,以机场草坪面积、割草机数量性能、机场草生长情况为基础,建立机场割草作业过程的存量流量图和数学模型;以北方某机场草坪为背景进行实例验证。结果表明:模型运行结果与机场割草机实际使用数量及作业情况基本吻合,可为机场管理人员配置割草机数量和安排作业时间提供理论依据和技术支撑。

丘陵山地智能混动割草机控制系统设计

针对我国高原和丘陵山地果园、茶园等农业生产活动中,生草制管理所面临的割草机械作业效率低、时间短及自动化程度低的问题,结合自主设计的丘陵山地智能混动割草机,设计一种可实时识别工况并自动完成能量管理的割草机控制系统。该系统以割草机实时接收的行驶工况识别信号为切入点,采用实时工况识别算法程序,依据不同类别工况的特点采取相应的能量管理控制策略。通过搭建控制系统并结合作业工况,进行该控制系统的性能试验。试验结果表明:该控制系统能够快速、准确的响应割草机动力性与割草性能要求,且相比于同耗油量下无能量管理的油电混合割草机,其单次作业时间约增加18%。同时验证该工况识别系统的合理性,工况正确识别时长精度达到90%以上。

电子电路抗干扰技术在智能割草机中的应用

由于智能割草机结构复杂,电气设备较多,数据采集过程中容易出现信号提取和识别困难,受边界干扰和噪声干扰大,导致数据采集精度低,影响智能割草机工作性能。为解决智能割草机信号采集容易受干扰影响问题,将电路抗干扰技术应用在智能割草机上,设计了智能割草机的控制系统。通过分析割草机信号采集与处理存在的边界干扰和噪声干扰问题,完成了相邻边界抗干扰技术和抗噪声干扰技术的研究。同时,优化设计了传感器信号处理电路、主放大电路和数字信号采集电路,对割草机信号采集和处理过程中的相邻边界干扰和噪声干扰进行处理,最后进行相邻边界抗干扰性能测试。结果表明:运用电力电路抗干扰技术优化的智能割草机信号采集和处理具有较高的准确性,可以有效解决相邻边界干扰问题,从而大大提高了割草作业效率。

坐骑式割草机后翻工况驾驶员伤亡程度的研究

针对坐骑式割草机在坡道后向作业时容易发生倾覆与翻滚造成驾驶员伤亡的问题,采用Hypermesh建模建立了坐骑式割草机有人作业时的模型,对割草机发生后翻时驾驶员的伤亡程度进行了研究,获得了驾驶员头部、颈部和胸部的损伤值。研究数据显示,坐骑式割草机在后向坡道发生后翻时,驾驶员在两点式安全带的保护下,头部损伤与胸部损伤均在安全阀值范围之内,头部3ms加速度超出安全阀值72.5%,颈部受到的轴向拉力超出安全阀值142.42%。此项研究可以为坐骑式割草机驾驶员保护领域提供理论基础,从而更好地降低驾驶员损伤度,提升坐骑式割草机的市场占比。

基于激光雷达的果园割草机避障方法研究

针对果园割草机在山地丘陵果园工作过程中面临障碍物阻碍前进路线的问题,设计了基于激光雷达的果园割草机避障方法。以激光雷达测距为基础,首先将矢量场直方图算法(VFH)改进阈值,确定割草机的可行进方向;当割草机遇到障碍物时,使用动态窗口法(DWA)进行避障,确保割草机行驶的安全性和高效性,两种算法的融合保证割草机完成避障作业。MatLab仿真和田间试验表明:所采用方法提高了割草机的运行效率,降低了割草机的漏割率,设计方法合理,满足割草机在山地丘陵果园的避障需求。

基于虚拟雷达和两级神经网络的割草机路径跟踪算法

为提高果园内小型双电机驱动履带式割草机恶劣路面下路径跟踪精度,提出了一种基于虚拟雷达路径感知和两级深度神经网络的路径跟踪控制算法。首先搭建了两级串联的人工深度神经网络,一级深度神经网络通过虚拟雷达路径感知算法,计算得到履带式割草机与目标路径的相对位置关系。二级深度神经网络根据履带式割草机跟踪偏差、航向角、横向偏差影响因子、折算履带滑转率以及履带式割草机与目标路径的相对位置关系,计算得到两侧驱动电机的控制转速,实现路径跟踪控制。在灌溉翻浆的果园路面,开展了履带式割草机U形路径跟踪实车试验,当车速分别为0.4、0.8 m/s时,该算法路径跟踪的最大横向偏差分别为0.064、0.072 m,平均横向偏差分别为0.026、0.033 m。与传统的纯追踪控制算法相比,最大横向偏差分别减小31.18%、20.88%,平均横向偏差减小35.00%、29.79%。基于虚拟雷达和两级深度神经网络的路径跟踪控制算法可有效提升履带式割草机在恶劣路面下的路径跟踪精度。

主干型果园株间避障割草机的设计与试验

为解决新疆主干型果园株间杂草难割除的问题,本研究设计了适用于主干型果园种植模式的避障割草机。阐述避障割草机的整机结构及工作原理,在对机具关键部件避障杆、机架进行有限元分析的同时,对影响机具工作性能的因素进行了交互试验及田间试验验证。结果表明,避障杆最大等效应力为179.72 MPa,最大应变为9.25×10-4,最大变形量为34.418 mm,机架的前6阶固有频率范围为39.806~95.562 Hz,而机架外部激振频率不在固有频率范围内,作业时机架不会出现共振现象。试验得出样机的最佳参数组合为机具前进速度1.5 km/h、液压缸压缩速度225 mm/s、复位弹簧弹性系数29 N/mm,此时果园株间漏割率平均值为7.64%,实际值与理论值较接近且回归模型准确可靠,可满足主干型果园的株间避障割草作业,同时可为果园避障割草机的设计与优化提供理论参考。

平地与侧坡一体化割草机的设计与分析

南方丘陵地区果园通常修整成梯田形式栽种果树,这种地形的果园需要对平地和侧坡割草。目前常规割草机难以适应,只能采用人工背负式割草机进行割草,效率低,劳动强度大,为此设计一款能同时对平地与侧坡割草的一体化割草机。通过对割草机功能要求进行分析,设计出割草机的整机方案。整机采用四把圆盘甩刀进行割草,前面两把用于平地割草,侧边两把用于侧坡割草,根据割幅,割刀直径分别选为575、525 mm,采用300 W电机驱动,电机由一台3 kW发电机供电,采用履带式行走装置,由一台5.6 kW发动机为行走装置和发电机提供动力。应用Solidworks进行结构设计和整机装配,得到整机模型,通过Solidworks软件分析,对各部分材料定义确定各部分质量及质心位置,在丘陵果园梯田平面存在0°~20°倾斜角的情况下,整机在对下侧坡作业时,整机的抗倾覆安全系数最小为4.6>3,满足工程机械的稳定性要求。

可翻转运输避障割草机避障杆的设计与有限元分析

为解决新疆主干型果园株间杂草无法清除的问题,设计了适用于新疆主干型果园种植模式的避障割草机。文中介绍了避障割草机的整体结构及工作原理,并用ANSYSWorkbench对关键部件避障杆在割草作业过程中的总变形及应力和应变进行有限元分析。结果表明:避障杆最大等效应力为179.92MPa,最大应变为9.25×10^(-4),最大变形量为34.418mm,均在要求范围内,结构参数符合实际工作需求。

智能割草机路径规划研究现状

近十年来国内草坪面积逐年增加,智能割草机需求不断提高,而目前对智能割草机工作性能有重要影响的路径规划技术还存在不足之处。文章从智能割草机的实际应用出发,首先对智能割草机的国内外研究现状和点到点路径规划、遍历路径规划、全区域覆盖路径规划等各类路径规划进行综述,其次对各类路径规划方式进行分析,重点分析了各类算法的优缺点,总结出智能割草机全区域覆盖路径规划技术的发展方向,最后对智能割草机路径规划未来发展趋势进行展望,为智能割草机路径规划研究提供一定的思路。

草坪割草机高度调节机构对作业质量的影响分析及其优化设计

绿化管理是城市化建设体系中比较重要的环节之一,对于城市形象建设、生态环境管理等都具有积极的帮助作用。在绿化管理过程中需要使用到草坪割草机,割草机的作业质量会直接影响到草坪的美观性与整体效果。为进一步探究草坪割草机中的高度调节机构对机械作业质量的影响情况,本研究利用综合分析方法展开深入探讨,并对草坪割草机和高度调节机构进行了简单阐述,以此分析草坪割草机高度调节机构对于割草机作业质量的具体影响效果,并提出了具有一定合理性与可行性的优化设计对策。通过本次研究能够得出结论,草坪割草机的高度调节机构的参数如果设计不合理,就会导致作业质量出现降低变化,基于四连杆式的高度调节机构能够实现优化设计的目的,进而提高草坪割草机的综合运行效果。

果园割草机的现状及发展策略研究

果树生长时若周围杂草过多,会与果树争夺养分,影响果树健康生长,也无法保证果实品质。针对果园杂草问题,根据果园内部特点设计专门的除草机械,可对杂草进行及时清理。但是这类机械设备在实际应用过程中还存在较多问题,要想提高除草效率,还应不断提升果园割草机的技术水平,充分结合果园内部环境特点和果树的生长特性以及杂草种类等,进行功能升级,融入多种先进技术,提高自动化、智能化水平,为果园割草作业安全稳定开展提供保障。本文首先对果园割草机的关键部件进行了分析,对比了国内外果园割草机的发展特点,了解了国外割草机的技术优势,而后根据果园割草机的应用现状和存在的不足,提出了推动该机械设备创新发展的相关策略,以期为果园割草机质量提升和性能优化提供参考。

简析割草机刹车驱动结构设计

割草机一般采取电机或引擎驱动,通过皮带或齿轮等传动机构带动装有主轴的刀片进行作业。随着全球割草机市场需求量不断加大,各国不断注重割草机产品的安全要求,制定了相关的法规和准入制度。在满足相关测试要求下,分析割草机中采用的刹车结构方式,便于后续产品设计选用。

多功能智能割草机设计

针对传统的发动机驱动割草机存在环保性能差、转向不灵活、人机交互和智能互联水平低、应用场景限制较大、工作效率低等问题,提出了一款可全自动化操作、能实现自动避障和智能报警的新型智能割草机的设计。主要包括外型机械设计、自动避障功能设计、智能报警功能设计、自适应坡道割草功能设计、驱动方案设计以及整体控制逻辑的设计。将传统割草机械与智能控制技术以及自动化技术相融合,探究未来农业机械可能的发展方向。

小型果园割草机的研制

果园生草覆盖技术是一项正在推广的、先进的果园土壤管理技术。它是将果园中自然生长的草定期割下,覆盖住果树根部土壤,用以保持水土,增加土壤有机质,改善果园土壤生态条件。鉴于我国果园有机质偏低,风蚀、水蚀现象严重的状况,大力推广生草覆盖技术,用以取代目前通用的清耕方法势在必行。为此,研制了小型果园割草机。

草坪割草机的检测分析和技术参数的设计与选择

以草坪割草机行业检测的基本情况为基础,分析了现有产品检测的技术参数状况,为建设我国城市绿色生态环境和促进草坪养护机械化,在草坪割草机械设计和改进上提供参考和建议。

小型多功能割草机设计

针对割草机使用过程中出现的污染环境、功能单一、人力耗费较大等主要问题,文章依据机械设计理论、控制设计理论,采取三维机械仿真及控制系统模拟的方法,设计小型多功能割草机。割草机主要由传感器件、机械本体及控制系统三部分组成,其中机械本体部分包括行进机构、割草机构、集草机构及其他辅助机构组成,文中对各个部分做了详细论述。小型多功能割草机可除尘降噪、节省人力、安全可控。

小型自走式割草机仿形装置仿真分析与试验

为解决山地丘陵地区苜蓿收获难题,对集成了滑掌、浮动弹簧、连杆臂和提升液压缸的小型自走式割草机联合仿形装置进行了理论分析。建立仿形装置虚拟样机模型,利用模型进行四因素三水平正交试验,通过回归分析和规划求解对最优参数组合进行预测,得出在山区地势较恶劣的起伏路面上工作时,仿形装置最佳设计和工作参数为:滑掌长度188 mm,割台倾角4.06°,拉力重力比0.85,前进速度2 m/s。利用优化试制后的割草机进行田间试验,验证了仿真试验和回归预测模型的有效性。与优化前的样机相比,在同等条件下,割茬高度降低了7%,工作速度提高了75%。