分层防寒土与接触式清土机具相互作用的离散元仿真参数标定

为了获取西北地区不同土层的防寒土以及与接触部件(Q235钢)的离散元仿真参数,构建准确的EDEM仿真模型,将防寒土分为3层,选用Hertz-Mindlin(no slip)作为接触模型,采用堆积角试验和直剪试验,并结合Plackett-Burman方法确定显著因素、最陡爬坡试验缩小范围、Box-Behnken响应面分析法确定回归方程,逐步确定不同层土壤颗粒间的弹性恢复系数、滚动摩擦因数和静摩擦因数.通过土壤滑落试验和二因素通用旋转中心组合仿真试验获得不同土层土壤颗粒与刮板之间的弹性恢复系数、静摩擦因数和滚动摩擦因数的值.为验证离散元参数标定的准确性,对比分析田间试验和仿真试验后的土垄高度,其相对误差为5.78%,在可接受的范围内,验证了分层防寒土土壤标定的仿真参数以及研究方法的准确性.

前置式防寒土清除机的研制与试验

针对我国西北及北方葡萄主产区春季对葡萄防寒土清除的需求,研制出一种以拖拉机为动力源、适用于葡萄园作业的前置式防寒土清除机。该机通过动力输入轴与拖拉机动力输出轴连接,动力一路经变速箱、传动链传递给平地搅龙,平地绞龙将防寒土均匀摊铺到葡萄行间;同时另一路动力沿安全离合器、清土搅龙传动箱、链轮链条驱动清土搅龙工作。作业过程中清土搅龙遇到障碍物时,避障装置驱动清土搅龙回缩,避开障碍物后再返回作业位置继续作业。田间试验测试了防寒土清除机的残留覆土厚度、葡萄枝蔓损伤及除土效率。结果表明:该防寒土清除机残留覆土厚度均不超过5cm,能够清除防寒土总量的90%,枝蔓损伤较少、除土效率能够达到设计要求且是人工除土效率的30倍以上,能够实现埋藤防寒土清除及行间地面平整的目的。

葡萄藤防寒土与清土部件相互作用的离散元仿真参数标定

为系统地研究中国北方地区沙壤土质地的葡萄藤防寒土及其与清土机清土部件常用材料(Q235钢、橡胶)相互作用的离散元仿真参数,以构建准确的土壤离散元仿真模型,该文选用整合延迟弹性模型(hysteretic spring contact model,HSCM)和线性粘附模型(liner cohesion model,LCM)作为土壤颗粒间的接触模型;基于土壤堆积试验,以土壤颗粒间恢复系数、静摩擦系数、滚动摩擦系数和土壤粘附能量密度为因素,以土壤堆积角为指标,利用EDEM进行通用旋转中心组合模拟试验,采用Design-Expert软件对试验数据进行回归分析,以实测的土壤堆积角作为优化目标值,获得土壤颗粒间的最佳接触参数组合;利用土壤屈服试验获得HSCM模型参数;基于斜面滑动法原理,利用倾斜板试验台测得土壤与Q235钢和橡胶之间的静摩擦系数,并以此为基础,采用土壤滑落试验,以滑动摩擦角为响应值,对土壤颗粒与Q235钢和橡胶之间的恢复系数和滚动摩擦系数进行寻优,得到最优解参数组合。为验证标定优化的离散元模型参数的准确性,采用刮土板土槽试验和仿真试验进行对比分析,获得刮土板在土槽试验和仿真试验中的水平前进阻力分别为228.36 N和213.79 N,两者之间的相对误差为6.38%,表明仿真模型中土壤的物理力学特性与实际土壤基本一致,验证了葡萄藤防寒土离散元仿真参数标定结果和研究方法准确可靠。研究结果可为基于离散元法研制适用于北方地区沙壤土质地的葡萄藤防寒土清土机提供理论基础和技术支撑。

自动避障式葡萄藤防寒土清土机研制

针对目前葡萄藤防寒土清土机自动化程度低、清土不彻底和易伤藤等问题,该研究基于多体动力学软件RecurDyn和离散元软件EDEM耦合仿真的方法,面向中国北方砂壤土地区葡萄园内的葡萄藤防寒土清除,提出采用柔性刷子与橡胶组合的清土作业部件,并设计了一种自动避障式葡萄藤防寒土清土机,主要由机架、避障摆动机构、避障信号采集机构、控制器、清土部件、挡土板、传动部件和限深轮等部分组成,在机具前进作业过程中,通过触杆感知自动避开水泥柱,并将葡萄藤上覆盖的防寒土清除干净。采用耦合仿真试验,模拟整机避障清土的作业过程,以机具前进速度、避障油缸速度、清土部件转速和触杆转动角度阈值为试验因素,以土壤清除率为试验指标,进行四因素二次回归正交旋转中心组合模拟试验,采用Design-Expert软件对试验数据进行回归显著性分析,确定了对试验结果影响显著的因素,以土壤清除率最大为优化目标,获得了机具的最佳作业参数组合:机具前进速度0.43 m/s、避障油缸速度60 mm/s、清土部件转速550 r/min、触杆转动角度阈值10°,此时仿真优化的土壤清除率为54.65%。加工物理样机并进行田间验证试验,得到田间试验的土壤清除率为59.73%,与仿真试验的土壤清除率相对误差约为8.50%,田间试验结果与仿真优化结果基本一致,满足自动避障式葡萄藤防寒土清土作业要求。研究结果可为触土机具避障机构的整体设计及优化提供理论依据和技术支撑。

葡萄防寒土清除机研究现状及展望

阐述了我国葡萄防寒土清除机的主要机型和机型特色,并分别对其动力输出、传动系统、清土部件、调节机构以及机械适用性进行了分析。总结了葡萄防寒土清除机的研究现状,并对未来发展趋势作出展望。

分层交错式葡萄防寒土弧形清土叶轮的设计与试验

针对目前中国北方葡萄防寒土清土部件作业功耗高和相关理论研究较少的问题,设计了一种葡萄防寒土弧形清土叶轮,主要由花键连接轴套、叶轮轴、弧形叶轮片和叶轮片连接板等组成,采用分层交错式结构,以十字交叉形式排布。首先,依据中国北方葡萄防寒土清除农艺要求,确定弧形清土叶轮的外形尺寸和叶轮片数量。通过理论分析弧形清土叶轮的运动和受力,确定影响其作业功耗的主要因素。并基于EDEM软件,以弧形清土叶轮前进速度、转速和叶轮片弯曲角为试验因素,以叶轮扭矩和水平前进阻力为试验指标,进行三因素二次回归正交旋转中心组合模拟试验,以扭矩和水平前进阻力最小为优化目标,获得最优参数组合;进一步基于土槽试验,验证弧形清土叶轮仿真优化结果的准确性,并与直板式清土叶轮作业进行对比分析。仿真优化结果表明,当弧形清土叶轮前进速度为0.38 m/s,转速为450 r/min,叶轮片弯曲角为18°时,其扭矩和水平前进阻力最小,分别为9.99 N·m和27.09 N;土槽试验结果表明,弧形清土叶轮扭矩和水平前进阻力分别为11.56 N·m和31.82 N,与仿真优化结果的相对误差分别为13.58%和14.86%,同时,与直板式清土叶轮作业对比,弧形清土叶轮扭矩和水平前进阻力分别降低了9.40%和15.37%。研究结果可为后续葡萄藤防寒土清土机的整体设计提供理论依据和技术支撑。

适时清除防寒土可减少红富士苹果幼树抽条

适时清除防寒土可减少红富士苹果幼树抽条方树昌，苏春田（辽宁省兴城市林业果树局１２５１００）红富士苹果幼树早春容易抽条，结冻前在根际培上防寒土是防止冻害和抽条的有效措施之一。近年，我们发现很多虽经培防寒土的幼树春季仍有抽条现象发生。致使一些果农误认为培...

6FC-120型风力撤防寒土机的研究与试验

论述了样机的结构特点、工作原理、以及样机的性能与生产试验。

刮刷组合式葡萄藤防寒土清土机设计与试验

针对我国北方露地葡萄藤防寒土春季清除机械化作业清土不彻底、易伤藤和机具适应差等问题,设计了一种刮刷组合式葡萄藤防寒土清土机。该机采用双翼式刮土板部件、刚性叶轮部件和柔性刷丝部件分别将葡萄藤的上方防寒土、侧边外围防寒土和根部附近防寒土一次性清除。对关键部件进行设计,搭建基于STM32F103的控制系统,实现双翼式刮土板部件的自动避障和机具的自动调平。调平性能试验表明,当调平机架向左倾斜到最大角度或向右倾斜到最大角度时,均能在1 s内完成自动调平过程,且没有明显的超调量;当拖拉机行驶在不平整的葡萄行间时,即使拖拉机车身发生较大的倾斜变化,挂接在后侧机具上的清土部件仍能保持期望的水平状态(±2°以内)进行作业;田间清土试验表明,各清土部件运行稳定,不存在相互作业干涉的情况,清土作业后的清土率约为81.96%,葡萄藤损伤率约为1.67%,满足我国北方露地葡萄藤防寒土清除作业要求。

塞罕坝地区樟子松高效造林及覆土防寒技术

樟子松是塞罕坝地区主要的速生用材林,树形美观、材质较好,能够起到保持水土、防风固沙、绿化环境的作用。对塞罕坝地区高效育苗技术、高效造林技术及覆土防寒技术进行重点介绍,以期实现寒冷干旱环境下的速生丰产目标,进一步提升林业产业的经济效益及应用价值。

葡萄机械化埋土技术要点

介绍了新疆吐鲁番地区葡萄机械化埋土技术整个流程,包括葡萄架式的要求、埋土前的准备、埋土时间和土壤条件要求、埋土机要求、埋土操作流程、注意事项等,为机械化埋土技术推广应用提供一定参考。

葡萄清土与防寒布回收机械化技术研究现状与展望

目前葡萄清土与防寒布回收作业仍以人工作业为主,劳动强度大、效率低下、成本高,且该作业环节时效性强,过早过晚都不利于葡萄生长,因此亟需研究切实可行的葡萄清土与防寒布回收机。阐述国内外葡萄清土与防寒布回收机及关键部件的主要类型、工作原理及特点,提出机械化发展的制约因素和现有机具存在的问题,从农艺方面指出种植模式的不规范降低机具的通用性,从农机方面指出单边作业模式、垄上作业模式以及智能化程度低等不利于进行高质量清土作业,清土机构的材质及清土方式导致葡萄藤损伤和低清土效率,卷布机构不合理的结构形式和作业角度及其转速与行进速度的不匹配导致防寒布卷收质量低。针对现有的问题提出了培养耐寒葡萄新品种,南方产区发展葡萄大棚、设施栽培,规范葡萄种植、管理模式,研发新型防寒材料以取代防寒土,推行垄行作业式机械,研发分动力双边作业机械或翻转式作业机械,采用刚柔组合式清土部件,采用PID控制技术调节卷布机构转速,融合机电液技术提高自动化、智能化程度等解决措施,旨在为葡萄清土与防寒布回收作业提出新的思路,促进葡萄春季清土环节机械化水平的提高。

越冬期埋土防寒层厚度对贺兰山东麓葡萄园土壤温度的影响

2019/2020年和2020/2021年冬季于贺兰山东麓葡萄园开展不同埋土防寒层厚度试验,结合不同深度土壤温度监测结果,研究越冬期葡萄园埋土防寒层覆盖下根区土壤温度变化规律,明确不同埋土防寒层厚度对根区土壤温度和葡萄越冬冻害的影响,为葡萄越冬冻害监测、评估及葡萄园冬季埋土管理提供参考。结果表明:(1)酿酒葡萄越冬期(12月-翌年2月)土壤温度呈先下降后上升的趋势;土壤温度随土层深度的增加而增加,波动随深度增加而缩小,埋土防寒层的覆盖,进一步减少了土壤温度的波动。(2)土壤温度随着埋土防寒层厚度的增加而增加,与不埋土处理(H0)相比,埋土防寒层厚度60cm(H60)处理,20cm日最低土壤温度冬季可提高0.2~2.7℃,冬季平均可提高1.1℃;40cm土壤温度冬季可提高0.1~1.3℃,冬季平均可提高0.6℃。(3)0cm、20cm、40cm土壤温度日较差随着埋土防寒层厚度增加而减小,且极值出现时间依次滞后,60cm土壤温度几乎恒定。(4)20cm土壤温度,根干(C0)处显著高于距根干50cm(C50)、距根干100cm(C100)和距根干150cm(C150)(P<0.05),距离根干越远土壤温度越低。土壤温度最低日,埋土防寒层厚度30cm、40cm、50cm三个处理根干(C0)处20cm土层温度较C50、C100和C150分别提高1.7~2.2℃、1.7~3.3℃、2.4~3.4℃。可见,根系受冻风险随土壤深度增加而降低,增加埋土防寒层厚度可提高土壤温度,减少土壤温度的波动,最低温度出现的时间随着埋土防寒层厚度增加而出现滞后。越冬冻害发生程度随埋土厚度增加而减少,其中副根受冻率高于主根。

适于埋土防寒地区露地栽培葡萄的高光效省力化树形和叶幕形

国家葡萄产业技术体系调查结果显示,目前在埋土防寒地区,无论是鲜食葡萄还是酿酒葡萄大多采用多主蔓扇形、直立龙干形和独龙干形等传统树形,配合直立叶幕或水平叶幕。上述传统树形和叶幕形存在埋土防寒不便、通风透光差、副梢管理费工、果实品质不一致等问题，影响了葡萄产业的健康可持续发展，为此国家葡萄产业技术体系栽培研究室东北区栽培岗位团队进行了科研攻关，提出了适于埋土防寒地区露地栽培葡萄的高光效省力化树形和叶幕形，有效解决了上述问题，现简述如下。

适于埋土防寒区葡萄露地栽培机械化作业的高光效省力化树形和叶幕形--斜干水平龙干形配合水平叶幕

根据国家葡萄产业技术体系调查结果显示，目前在埋土防寒地区，无沦是鲜食葡萄还是酿酒葡萄，大多采用多主蔓扇形、直立龙干形和独龙十形等传统树彤。配合直立叶幕或水平叶幕。上述传统树形和叶幕彤存在埋土防寒不便、

埋土防寒区抑制根系侧冻的葡萄栽植技术

据国际粮农组织(FAO)统计,截至2016年底,我国葡萄栽培总面积已经达到84. 06万公顷,产量1476. 30万吨。自2011年起我国鲜食葡萄产量已稳居世界首位,从2014年起葡萄栽培面积已跃居世界第2位,我国已经成为世界葡萄生产大国。最低气温低于-15℃的地区冬季均需要埋土防寒以保证葡萄的正常越冬。而埋土防寒时取土位置离主干较近,根系露出地表的情况时有发生。

葡萄机械埋土防寒选用的树形和叶幕形

2010年农业部颁布了《农业部关于加强农机农艺融合加快推进薄弱环节机械化发展的意见》，指出农业机械化是发展现代农业的重要物质基础，是农业现代化的重要标志。国内外实践表明，农机农艺融合、相互适应、相互促进是建设现代农业的内在要求和必然选择。

埋土防寒区篱架酿酒葡萄斜干水平式新树形

宁夏贺兰山东麓酿酒葡萄基地葡萄树形单一,皆为直立龙干形。课题组参照国内外葡萄树形,设计了斜干水平式新树形。经过5年试验证明:该树形比直立龙干形便于冬季埋土防寒,葡萄质量与产量稳定,树势均衡,修剪简单。但因稀植,前期产量不如直立龙干形。

葡萄覆盖防寒和埋土防寒越冬比较试验

以无核白、新郁、紫霞、贝达等为试材,研究了天津产膨胶棉加双层塑料膜、乌鲁木齐棉被加塑料膜、双层无纺布加塑料膜、连木沁棉被覆盖及埋土防寒对葡萄越冬的影响。结果表明,采用棉被加塑料膜进行的葡萄覆盖防寒越冬在无核白和火焰无核两个品种上取得了良好的效果;而贝达采用几种覆盖物均可安全越冬。