油菜直播机组无人播种作业远程监测系统设计

为解决油菜直播机组无人播种作业过程中田间播种质量信息难以实时直观展示的问题,本研究以雷沃804拖拉机及其搭载的2BYQ-8型气送式油菜直播机为试验平台,设计一套油菜直播机组无人播种作业远程监测系统。该系统由油菜直播机组无人播种作业平台、无人播种作业数据采集系统和播种质量监测云平台三部分构成,通过对雷沃804拖拉机档位、离合、动力输出装置(power take off,PTO)、悬挂机构进行电控液压改装,设计相应控制策略实现直播机组的无人播种作业;利用车载路由器组建播种监测终端和车载计算机之间的局域网,实现对播种数据与导航数据的融合同步,并通过网络连接传输给云平台进行数据存储与实时展示;云平台计算播种质量数据及其对应的田间位置数据,基于网页端高精度地图生成田间作业区域的播种状态图。结果显示,直播机组无人播种作业段横向平均偏差0.037 m,最大偏差0.125 m,电控液压改装系统运行稳定、可靠,满足直播机组无人作业要求,4G网络条件下,云平台通信最大数据传输时延不超过100 ms,云存储数据完整无遗漏,各播种通道田间播量检测准确率不低于96.16%,满足远程监测系统实时性和准确性要求。研究表明,该系统可实现油菜直播机组的田间无人播种作业和对作业区域播种信息的精确采集与直观展示。

油菜直播机开沟犁体曲面优化与试验

为减小油菜直播机开畦沟系统牵引阻力并分析机组不同作业速度对牵引阻力影响的规律,开展了开畦沟犁体曲面参数与作业速度的试验研究。建立了EDEM离散元土壤仿真模型,以犁体牵引阻力为试验指标分别开展以铧刃起土角、导曲线开度、直元线起始角、直元线最大角及作业速度为试验因素的试验;构建了犁体曲面优化模型,并开展了犁体曲面的3D打印及试制加工。仿真试验结果表明:在试验范围内,牵引阻力随铧刃起土角增大而减小,分别随导曲线开度、直元线起始角、直元线最大角增大而增大,随作业速度的增大而急剧增大,作业速度从1.0 m/s增加到2.0 m/s,牵引阻力及功耗分别为前者的1.98倍及3.97倍;仿真优化结果表明:当犁体在一定工作参数条件下,铧刃起土角为15°,导曲线开度为190 mm,直元线起始角为35°,直元线最大角为40°时,犁体牵引阻力最小为241.11 N,比优化前减少11.26%。为考察优化犁体实际田间作业效果,对犁体进行3D打印及试制加工并与原有犁体进行田间对比试验,结果表明优化犁体作业的畦沟沟底大块土垡少,残留土壤质量减少62.87%,沟底干净,T型沟明显。

油菜直播机深浅旋组合式种床整备装置的设计与试验

为降低油菜直播机作业功耗,设计一种深浅旋组合式种床整备装置。该装置旋耕弯刀采用多区段双头螺旋线对称排列安装方式,作业时将厢面分为交错排列的种床带和灭茬带,实现种床带深旋播种、灭茬带浅旋灭茬的功能。结合油菜种植农艺要求,确定种床带和灭茬带主要设计参数和刀片的整体排列方式。田间试验表明,在试验工况一致前提下,直播机作业幅宽全旋耕作业功耗占直播机耕整部件功耗的72.53%~82.20%;与油菜直播机作业幅宽全旋耕相比,深浅旋组合式种床整备装置作业功耗减少14.13%~18.04%,其作业质量指标中植被埋覆率、碎土率及耕后地表平整度仍满足旋耕作业标准要求;对安装有深浅旋组合式种床整备装置的直播机作业后的厢面进行地表轮廓分析,所得厢面平整,畦沟沟型稳定。研究结果表明,深浅旋组合式种床整备装置能有效降低直播机整机作业功耗,为直播机整机结构改进和作业功耗优化提供参考。

油菜直播机导航路径识别方法研究

针对油菜直播机视觉导航路径识别效果受天气、稻茬噪声等影响的难题,提出一种结合小波变换和改进随机抽样一致性(RANSAC)的导航路径识别方法。首先,对原始图像灰度化后进行小波变换,在大尺度低分辨率下凸显导航路径宏观轮廓;然后利用直播机作业区与未作业区图像对比度大的特点获取导航路径上的特征点集合;最后针对获取的特征点集合运用结合预检验和后处理校正的改进随机抽样一致性算法区分内外点,并对内点集运用最小二乘法进行导航路径直线拟合,从而获取导航路径参数。田间图像测试表明,该方法可以稳定、准确地检测出导航路径,正确率达到96.7%,同时每帧图像的处理时间在31 ms以内,能为油菜直播机的视觉导航提供技术支撑。

油菜直播机组自动对厢作业控制器设计与试验

针对基于视觉的油菜直播机组自动对厢作业控制,本研究提出了结合模糊控制和带死区的PD控制的组合控制器,其中模糊控制器作为对厢作业路径跟踪控制器,带死区的PD控制器作为直播机组转向控制器。根据直播机组运动模型和相机成像模型,分析了图像路径参数跟随直播机组运动的变化规律,并设计模糊控制器的控制规则。同时,在图像中将直播机组与目标厢沟相对位置没有偏差时的图像路径标定出来作为图像目标路径,据此以图像实时检测路径与图像目标路径的角度偏差和截距偏差设计为模糊控制器输入,前轮目标转角为模糊控制器输出。对直播机组前轮转向控制则设计了带死区的PD控制器,通过两者的有机结合实现了直播机组的自动对厢作业。田间试验结果表明:油菜直播机以0.5或0.8m/s的速度行驶时,直线导航跟踪的横向偏差小于6cm,以1.0m/s的速度行驶时,横向偏差小于10cm。

履带联合收获机式动力平台油菜直播机设计与试验

针对长江中下游稻油轮作区油菜播种作业常因前茬稻收后秸秆量大,机具一次进地难以完成播种作业所有工序,且土壤含水率较高时易打滑沉陷,而联合收获机专用收获利用率较低等问题,提出了一种以联合收获机为动力平台配置油菜播种机组合式方案,设计了一种履带式联合收获机为动力平台的油菜直播机,该机通过前置收获平台收集浮草残茬,后置耕播系统实现旋耕播种,能用于稻收后未处理地表直接进行油菜播种作业,一次进地能完成秸秆还田、种床旋耕、作畦开沟与播种覆土等工序。设计了导轨式悬挂升降系统,基于ANSYS Workbench、Matlab优化工具箱开展了静力学分析,校核了悬挂升降系统强度并优化了链传动参数,确定了整机各部分结构与参数。通过对整机纵向稳定性进行分析,得到其纵向稳定性储备利用系数为0.198,符合履带式机组质量配置要求。以耕深稳定性系数、碎土率、旋耕层深度合格率以及机具通过性与工作稳定性为指标进行田间试验,试验结果表明,工作参数设置为作业速度0.6 m/s、发动机转速2000 r/min、导草装置风机转速3500 r/min时,在留茬与土壤含水率较高工况下作业机具通过性和工作稳定性较好,耕深稳定性系数和旋耕层深度合格率均达90%以上,碎土率达83.7%,可满足稻油轮作区水稻收获后地表直接开展油菜播种作业农艺要求。

基于经典力学的油菜直播机旋耕功耗分析与仿真

由湖南农业大学自主研发的2BYD-6型油菜直播机,采用T245型国标旋耕刀,左右弯刀各20把,以阿基米德螺线排布,旋转半径为0.287 5 m。基于经典力学,提出旋耕作业过程中切割土壤体积的计算方法以及其受力平衡方程,计算刀片在作业过程中的切土扭矩和抛土扭矩,建立了旋耕功耗的计算模型,分析了旋耕功耗与直播机运动参数的关系。旋耕功耗模型计算结果表明,旋耕刀作业过程中,水平方向受力随着刀轴转速和直播机前进速度的增大而增加,垂直方向受力变化较小,直播机前进速度分别为0.4、0.5、0.6 m/s时,旋耕功耗与刀轴转速呈线性关系,拟合方程分别为y=-4.481+0.101 6x、y=-4.947+0.109 0x、y=-4.466+0.113 0x。采用EDEM仿真模拟计算油菜直播机旋耕功耗,在前进速度分别为0.4、0.5、0.6 m/s,刀轴转速为100~160 r/min条件下,与功耗模型计算结果的误差为2.51%~6.69%。

油菜直播机犁式正位深施肥装置设计与性能试验

研制一种犁式正位深施肥装置,采用类铧式犁面开沟,施肥犁柱中间落肥,与油菜联合直播机旋耕装置相配合,可实现正位深施肥,提高肥料利用率。对类铧式犁面、施肥犁柱、犁侧板等结构进行设计,分析确定起土曲面与导土平面的结构参数,采用室内数字化土槽试验考察前进速度对施肥深度和施肥后沟深的影响。结果表明,在前进速度为1.1、2.2、3.3km/h下,施肥深度合格率达到95%,稳定性系数在90.37%以上。将犁式施肥装置安装于油菜联合直播机的田间试验表明,犁式施肥装置田间施肥深度合格率为94%,各行稳定性系数为96.87%。对正位深施肥和带状混施的2种施肥方式下播种的油菜苗期根系和产量分析表明,用犁式施肥装置正位深施肥有利于油菜根系生长和产量提高。

上海2BGKF—230U型油菜直播机的研制与试验研究

本文介绍了上海2BGKF—230U型油菜直播机的结构特点、操作要点及测试结果,分析了油菜直播机的经济效益和社会效益。

2BG-6B型油菜直播机

由江苏省镇江市农业机械技术推广站承担完成的油菜直播机研制项目取得了突破性进展．研制的2BC-6B型油菜直播机经法定机构检测．各项主要性能及技术经济指标达到计划设计任务书的要求，于2004年9月15日通过了镇江市科技局组织的科技成果鉴定。该机能一次完成旋耕碎土、开沟、播种、施肥、覆土等多道工序，配套动力为东风12型手扶拖拉机；作业幅宽为1200mm；工作行数为3行，可同时施肥；行距400mm(可调)；播深10～30mm：工作效率0．2～0．33hm^2／h；1人操作。

影响油菜直播机收的主要因素与对策

随着社会的不断发展和科学技术的不断革新,我国的农业产业也迎来了广阔的发展空间和理想的发展前景。油菜是我国的重要的农业作物之一,油菜油也是公众的主要食用油之一,因此油菜种植业发展的重要性不容忽视。基于此,探究影响油菜直播机收的主要因素与对策措施,全面提升油菜直播机收的技术水平,可有效地促使我国的农业种植行业获得更加广阔的发展和更为良好的发展前景,丰富人们的物质资源。

2BG-6B型油菜直播机

油莱生产被普遍认为是一个发展潜力大、市场前景好的朝阳产业油莱种植具有显著的经济效益和社会效益，也是致富农民的重要途径但是油菜种植长期以来一直沿用传统的手工劳作方式，劳动强度大，生产率很低，随着油菜种植面积的不断扩大，农民对实现油菜生产机械化的要求已经越来越迫切。

油菜直播机械化栽培技术模式初步试验

油菜作为丹阳市第3大农作物,目前仍延用传统人工作业栽种方式,费工费时,是目前丹阳市农业现代化过程中一个软肋,为了推进油菜现代化种植模式进程,丹阳市在去年秋播设置了油菜机械化直播技术模式初步探索试验,为今后油菜机械化生产总结经验,也为大面积推广提供科学依据。

油菜机械直播机开沟浅旋装置设计与试验

针对长江中下游稻油轮作区油菜轻简高效生产需求及目前机具作业易出现厢面不平、碎土质量不高及“晾种”,导致油菜出苗率低的问题,设计了一种油菜机械直播机开沟浅旋装置,实现中间开畦沟,畦沟土壤抛送覆盖两侧厢面,浅旋匀土部件匀土、细碎厢面土壤及埋覆土壤和秸秆功能;基于滑切减阻原理及挤压力学理论,确定了中间开畦沟部件、清沟整形部件及浅旋匀土部件结构参数,得出中间开畦沟刀盘安装弯刀数量为4,切土节距为60 mm,清沟整形部件整形面侧面倾角为67°,前面倾角为3°,浅旋弯刀侧切刃偏心圆半径为182 mm,滑切角为42.4°;运用EDEM软件开展正交旋转组合试验,确定了螺旋匀土叶片的最佳结构参数:螺旋半径为100 mm、螺距为350 mm、螺旋头数为1,并确定了浅旋弯刀及螺旋匀土叶片结构布局;田间试验表明,当机组前进速度为7 km/h时,安装有开沟浅旋装置的油菜直播机作业后厢面平整,畦沟沟型完好,秸秆埋覆率为84.38%,碎土率为86.41%,厢面平整度为30.18 mm,畦沟沟深及沟宽稳定性均大于85%,出苗率为75.47%,油菜生长状态良好,装置作业效果满足油菜直播作业要求。

油菜宽幅折叠式浅旋精量联合直播机设计与试验

针对长江中下游稻油轮作区油菜播种作业工序复杂、效率低的问题,设计了一种油菜宽幅折叠式浅旋精量联合直播机,可实现开畦沟、浅旋灭茬、油菜精量播种、种床覆土等功能。分析确定了整机基本结构和工作过程,对液压折叠机构进行了运动学和动力学分析,利用Matlab软件确定了液压缸结构参数以及承受的最大负载,基于拖拉机液压油路设计了液压折叠控制系统;根据开畦沟深度、宽度、耕深、覆土均匀性等作业要求,确定了刀轴转速为360~480 r/min,开沟刀、浅旋刀辊旋转半径分别为320、175 mm,开沟刀盘开沟刀数量为8;分析了分土导流板结构参数的取值范围,应用EDEM软件开展了分土导流板不同结构参数组合下的覆土均匀性正交试验,建立了覆土均匀性与分土导流板安装距离、导流板长度和分土板角度的回归数学模型,试验结果表明,当分土导流板安装距离为200 mm、导向板长度为600 mm、分土板角度为60°时,覆土均匀性可达93.33%。田间试验结果表明,当机组前进速度为3.6 km/h、畦沟深度为150 mm、刀轴转速为480 r/min时,油菜宽幅折叠式浅旋精量联合直播机作业后种床碎土率为91.62%,秸秆埋覆率为90.72%,厢面平整度为13.17 mm,成苗率为73.89%,整机作业效果满足油菜直播作业要求。该研究为设计油菜宽幅高效播种机提供新途径。

安徽沿江地区油菜机械直播及机收高产高效栽培技术

我国目前大面积生产的油菜机械化移栽技术尚未突破,结合油菜自身特点,油菜机械直播及机收现代农艺技术解决了传统油菜移栽生产上费工、费时、劳动强度大的问题。机械直播油菜根系发达,主根粗长入土深,有利吸收土壤中的水分和养分,因而抗旱、耐瘠、抗倒伏能力强。只要结合相应栽培技术,机械直播油菜同样能达到稳产高产,为此,合理应用高产优质杂交油菜机械直播及机收高产高效栽培技术,可减少劳动用工,降低生产成本,增加收入。

高茬黏重稻茬田油菜直播埋茬防堵深施肥复合装置研究

针对长江中下游稻油轮作区油菜直播作业时,因土壤黏重板结,地表前茬水稻留茬高、留存秸秆量大,导致旋耕部件易缠绕,秸秆埋覆率低,致使深施肥铲易挂草壅堵,作业厢面拖堆不平,难以实现深施肥作业。本文设计一种适应高茬黏重稻茬田的油菜直播埋茬防堵深施肥复合作业装置,确定埋茬防堵部件深旋弯刀、浅旋弯刀、防堵直刀和深施肥铲的结构参数及刀片和深施肥铲排列安装方式。利用EDEM仿真分析了机具作业后的秸秆埋覆、空间分布及颗粒肥料深施后的分布深度,结果表明:作业速度为2.5 km/h、耕作深度为150 mm、埋茬防堵部件刀辊转速为345 r/min时,秸秆埋覆率为86.53%、施肥深度为83~106 mm。开展了油菜直播机4种田间作业工况验证试验,结果表明:埋茬防堵深施肥复合作业装置田间作业性能良好,实现了肥料深施,秸秆埋覆率为86.69%~90.35%、厢面平整度为16.48~22.65 mm、施肥深度为87.4~109.5 mm、碎土率为81.24%~92.13%。

油菜精量直播机播种监测系统传感装置改进及通信设计

针对油菜播种作业质量实时监测、播种量计量的问题,设计了油菜精量直播机播种监测系统。该监测系统由多路油菜种子流传感装置和油菜播种监测显示终端装置组成,油菜种子流传感装置安装于油菜精量排种器下方输种管道上,利用MSP430单片机系统的时间捕获中断程序及定时计数程序实时记录油菜种子流的排种时间间隔序列、排种频率、排种总量并根据国家标准计算获得漏播指数、合格指数,采用"多对一"传输方式无线发送至油菜播种监测显示终端装置。监测显示终端实时显示多路播量信息、排种性能指标信息以及每一路的排种频率曲线。设计了应答模式的轮询数据通信协议实现监测系统在数据传输过程中的可靠性、容错性、准确性。播种监测系统台架试验及田间试验结果表明:该播种监测系统工作稳定可靠,播种质量监测准确率达96%以上,在田间较空旷场地传输距离达60 m,满足播种监测的需要,并为油菜播种状态图的生成提供了技术支撑。

油菜联合直播机组合式船型开沟器设计与开沟质量试验

针对冬油菜机械化播种需开畦沟避免渍害的要求,解决长江中下游地区土壤黏重板结、含水率波动大,导致播种时同步开畦沟的稳定性难以保证的实际问题,设计了油菜联合直播机开畦沟系统,提出了一种配合铧式前犁完成开畦沟功能的组合式船型开沟器。根据土壤切削、挤压和犁体曲面形成原理,分析了组合式船型开沟器的触土曲面力学特性,确定了其主要结构参数。以工作幅宽为2 300 mm的2BFQ-8型油菜联合直播机为试验平台,对铧式后犁、船式开沟犁、组合式船型开沟器3种不同结构型式开沟器,在平均土壤含水率为21.4%、31.4%、46.6%,与之对应的平均土壤坚实度为1 320、846、539 k Pa的3种工况下的稻茬田开展了开畦沟性能比较试验,并测绘畦沟沟型断面。试验结果表明:3种工况条件下,组合式船型开沟器均能开出沟宽244.0~271.7 mm、沟深194.0~229.5mm的梯形沟,沟宽和沟深稳定性系数均达90%以上。开沟后种床带厢面宽度稳定,宽度达2 039.0~2 051.5 mm,满足油菜种植开畦沟的农艺要求。

油菜精量联合直播机深施肥装置设计与试验

针对长江中下游稻油轮作区油菜直播时,土壤黏重板结且前茬水稻收获后秸秆残茬量大,机具易壅土、挂草堵塞,难以实现深施肥的难题,设计了一种油菜精量联合直播机主动防堵深施肥装置。基于主动刮削防堵原理,分析确定施肥铲入土部位曲线为与旋耕刀轴回转中心同心、包络旋耕刀末端运动轨迹的圆弧;根据深施肥铲防堵功能及铲体内肥料颗粒运动分析,确定过渡段下圆弧直径、入土段圆弧圆心角、过渡段上圆弧直径等施肥铲结构设计关键参数及其许用范围;以施肥铲末端肥料流出瞬时速度最大为优化目标,以施肥铲关键结构参数为设计变量、其许用范围为约束条件,构建施肥铲结构优化设计的数学模型;通过施肥过程离散元仿真分析,以施肥铲体入土段上端圆弧圆心角、过渡段圆弧直径为试验因素,以施肥铲末端肥料流出瞬时速度为响应指标,进行二次回归正交旋转组合试验,建立该数学模型的目标函数,求解得到施肥铲结构优化设计最佳参数为:入土段上端圆弧圆心角为36°、过渡段上端圆弧直径为93 mm、过渡段下端圆弧直径为66 mm。田间试验结果表明,安装深施肥装置的直播机作业后厢面平整度为17.96~21.37 mm,单个施肥铲黏附质量保持在1.5 kg以下,施肥深度平均值为91.10 mm,施肥深度合格率为93.33%,施肥断条率为1.08%,机具通过性良好,可满足稻油轮作区油菜种植施肥播种农艺要求。