基于角度检测的拖拉机悬挂耕深电液监控系统研究

针对长江中下游农业区土壤黏重潮湿、机具碾压导致地表平整度差、耕作时耕深不稳定等问题,提出了一种基于拖拉机车身俯仰角与悬挂装置提升臂转角的耕深监控方法。首先,对旋耕作业机组姿态进行分析,确定了耕深与角度之间的几何关系,建立了耕深控制模型,并利用角位移传感器和倾角传感器分别测量提升臂转角和拖拉机车身俯仰角的变化,从而间接确定耕深;然后设计了耕深电液监控系统,该系统可预设耕深和实时显示耕深;最后,选用Simulink软件通过仿真对耕深电液监控系统进行响应速度检验,仿真结果显示,系统能在0.6 s达到稳定状态,满足耕深控制要求。进行了耕深自动监控系统准确性试验,结果表明,系统能检测因倾仰导致的三点悬挂下拉杆悬挂点高度的变化量,调控高度稳定在设定值,验证了系统的准确性。为检验耕深电液监控系统田间作业性能,选择所设计的电液监控系统与原机械调节系统进行了对比试验,结果表明,利用电液监控系统进行旋耕作业时,其在各工况中耕深稳定性变异系数不超过4.28%,耕深标准差和耕深稳定性变异系数均低于机械调节系统。

基于EDEM的自走式螺旋深耕机耕作仿真与试验

为解决丘陵山区土地长期缺乏翻耕导致耕层变薄及无法使用拖拉机翻犁造成土壤板结的问题,设计了一款履带自走式双轴螺旋深耕机,采用两根螺旋轴的相互对转实现对土壤的深耕。利用EDEM软件对螺旋深耕刀切削土壤过程中不同转速下轴向受力、水平方向扭矩与消耗功率等进行仿真综合分析,以得到理想耕作效果时的最佳转速值。仿真结果表明:螺旋深耕刀转速为180r/min、导程为350mm时,深耕效率较高,耕地效果好。设计的自走式螺旋深耕机性能进行田间试验,结果表明:与仿真结果变化趋势基本一致,耕深可以达到30cm,耕深稳定性为93.5%。研究结果可为自走式螺旋深耕机设计及改进提供参考。

基于积分分离式PID控制的耕深调节系统研究

耕作过程中保持耕深稳定是提高耕作质量的重要措施之一.以小型耕耘机的后悬挂旋耕部件为研究对象,提出了一种基于积分分离式PID控制的耕深自动测量和调节的系统,采用双倾角传感器检测耕深,消除了田块自身与绝对水平面倾角的误差影响,通过在误差信号的处理中使用积分分离式PID控制算法,利用Simulink中的SimHydraulic模块对耕深控制系统进行动态仿真研究,与未加入PID控制算法时的仿真结果进行比较,发现几乎消除了系统的耕深超调现象.同时,将响应时间由4.0s左右缩短到1.4s左右,使耕深控制系统的动态响应达到较好的效果.田间试验结果表明,当耕深设定为10cm和16cm时,实测耕深稳定性变异系数分别为6.05%和3.54%,均低于10%,达到了农业机械作业标准所规定的旋耕作业农艺要求.

丘陵山区低矮树型果园立式微耕机的设计与试验

针对现有微耕机在丘陵山区低矮树型果园作业时,存在的机型过高、耕深不稳定以及无法同时施肥的问题,设计了一种由螺旋刀、减速器、耕深控制机构、施肥机构等组成的新型立式微耕机。通过对微耕机减速传动装置的结构优化使机器能适应低矮果树要求;设计了伸缩轴式耕深调节机构使三套立式耕刀在垂直方向相互独立,根据刀具的入土阻力,优选弹簧刚度以解决山区作业耕深不稳定的问题;研制了一套简易施肥机构,工作中施肥滚子角速度与行走轮行进速度同步,实现了均匀施肥。田间试验表明,所研制的新型立式微耕机具有400mm的机型高度、平均耕深为106mm、测定面积内平均施肥量为24g,能够较好适应丘陵山区低矮树型果园的作业需求。