Bending vibration analysis of rotating machineries using multibody dynamics technology — development of computer program RotB

This paper examines a computer program developed to analyze the vibration of rotating machineries based on theories of vibration and multibody dynamics （MBD）. Bending vibration problems of rotating machineries have generally been categorized as either linear or nonlinear. Linear problems can be formulated by standard methods and nonlinear problems can be formulated by MBD methods. In our study, nonlinear problems are treated by the use of a general-purpose computer program, RecurDyn （RD）. In the program we developed, rotor bending vibration analysis （RotB） structural properties such as shafts, rotating rotary disks, unbalanced masses and foundation structures are modeled as multibody elements. Also, nonlinearities such as contact, non-symmetrical shaft effects, bearing characteristics, nonlinear restoring and damping characteristics in the bearings are taken into account. The computational results demonstrate the validity of RotB.

中国大田无人农场关键技术研究与建设实践

智慧农业是现代农业的发展方向,无人农场是实现智慧农业的重要途径。为了探索和推广无人农场在现代农业中的应用,华南农业大学对大田无人农场的关键技术进行了深入研究,包括无人农场作业环境、作业对象和作业机械装备信息的数字化感知技术;土地整治、耕整、种植、播种、田间管理和收获方案的智能化决策技术;农机自动导航和农机精准作业的精准化作业技术;农作物生长、农机运维和农场经营管理的智慧化管理技术。2020年在广东增城创建全球首个无人农场,实现了五大功能,包括耕种管收生产环节全覆盖,机库田间转移作业全自动,自动避障异况停车保安全,作物生产过程实时全监控,智能决策精准作业全无人。取得了显著的经济、社会和生态效益,2021年广东增城水稻无人农场种植的优质丝苗米十九香产量达到9934.35 kg/hm^(2),比当地的平均产量高32%;2023年湖南益阳千山红镇再生稻无人农场两季产量达到17988 kg/hm^(2),说明了人不下田也能种地,也能种好地。截至2023年11月,在国内15个省启动了30个无人农场的建设,包括水稻、小麦、玉米和花生4种作物,实践结果证明了无人农场和智慧农业发展的巨大潜力,为解决“谁来种地”和“如何种地”提供了重要途径。

草莓移栽机控制系统设计与试验

针对草莓高起垄定向移栽农艺要求,设计一种机械打穴、人工识别草莓苗弓背方向后定向穴栽的移栽机。基于可编程控制器(PLC)设计整机控制系统,包括移栽机定速行走控制系统、前轮转向控制系统、打穴控制系统等任务模块。整机采用直流无刷电机作为底盘的驱动元件,根据电机自带编码器的输出值进行行走速度、栽植株距和打穴频率的协调控制,采用步进电机作为打穴机构的驱动元件,由接近开关对打穴机构进行定位,通过二者配合完成打穴过程,在人机协同作业下,完成草莓苗移栽。试验结果表明:当单行移栽效率为15株/min,株距为150 mm、200 mm、250 mm时,株距合格率、孔深合格率、孔径合格率均在95%以上,其变异系数均小于5%,打穴成功率均大于95%,符合移栽机行业标准,打穴移栽效果满足农艺要求。

离心式高速玉米精量排种器T形槽型孔设计与试验

针对离心式高速玉米精量排种器双粒种子并排填充导致重播严重的问题,该研究提出利用型孔槽对称凸台结构降低玉米种子并排填充概率的方法,设计了一种T形槽型孔。通过构建充种阶段玉米种子的力学模型,并结合玉米种子的形状特征确定了T形槽型孔基本结构参数。借助EDEM离散元仿真软件,以型孔槽前端长度、型孔槽后端面倾斜角以及型孔槽底部倾斜角为因素,以合格指数、重播指数与漏播指数为评价指标,设计二次正交旋转回归组合仿真试验。仿真试验结果表明:在作业速度18 km/h条件下,型孔槽前端长度为9.31 mm,型孔槽后端面倾斜角为43.37°与型孔槽底部倾斜角为70.5°时,排种质量最优,排种合格指数、重播指数与漏播指数分别为94.03%、1.72%与4.25%。台架验证试验结果表明:作业速度为15 km/h时,T形槽型孔的合格指数最高为95.16%,在此作业速度下,排种器的重播指数为1.42%,漏播指数为3.42%,满足高速精量播种要求;作业速度在12~21 km/h内时,T形槽型孔的平均合格指数为94.77%,相较于矩形槽型孔提升了3.13个百分点,相较于蹄型槽型孔提升了1.80个百分点,T形槽型孔的平均重播指数为2.06%,相较于矩形槽型孔降低了3.41个百分点,相较于蹄型槽型孔降低了2.49个百分点。该研究可为离心式高速玉米精量排种器优化提供参考。

“三教”改革背景下高职“汽车机械基础”教学改革研究

【目的】提高“汽车机械基础”课程教学效果,培养学生的工程实践能力和职业素养。【方法】针对“汽车机械基础”课程存在涵盖知识面广,知识点零散;课程教学目标与企业对接不够深入,学生对新技术、新方法、新思路掌握不足;教学过程中的学生兴趣不是很高,课堂参与率低,学生解决问题的能力欠缺等问题,课题组开展“三教”改革背景下高职“汽车机械基础”课程教学改革。课程教学改革可以从三方面着手,即以学生为中心,以学习成果为导向,从教师、教材、教法三方面,依靠“学习通”平台,精准完成学情分析;改革教学模式、教学内容、教学方法、教学评价;开展第一课堂教学实施。【结果】通过改革,学生主体地位得到贯彻,学生积极性不断提高,课堂参与度将持续上升;学生的创造性得到尊重,能够提高机械设计能力、创新设计能力;学生的主体性得到强化,团队协作精神、工匠精神等获得了训练和提高。【结论】高职“汽车机械基础”教学改革模式对其他课程改革,有着十分可行的可复制性和广泛的应用前景。

农业机械电气自动化系统的远程监控与控制技术研究

农业安全问题是农业生产中的关键问题,农业机械电气自动化系统可以减少农业机械设备的故障频发,增加农业机械的使用寿命,在农业生产中至关重要。基于总线技术、无线通信技术的农业机械远程监控系统是智能化的管理系统,由监控中心、通信网络、农业机械系统终端组成。将监控设备与监控中心建立连接,中心服务器通过移动通信技术获取农业机械传感器信息,并储存在服务器数据库中,通过监控设备实现对农业机械的远程监控。提高了农业生产的安全性和农业机械的工作效率。

烟草农机农艺融合现状及发展趋势

随着中国烟草行业的蓬勃发展,烟草在社会上的需求也越来越大。烟草农艺标准化和作业机械化的结合程度较差,总体水平不高,专用机械匮乏,烟草机械设备与产业需求还有很大的差距,烟田作业成本连年上升,烟草机械化发展缓慢成为影响烟草行业的主要原因。基于此,主要对国内外烟草生产机械化发展现状进行分析,就烟草农机与农艺融合的必要性展开研究和探讨,针对目前烟草农机与农艺的发展和融合现状,以及其目前对融合的迫切要求,并对烟草的农机与农艺融合的发展方案进行了展望。

数字赋能工程机械企业供应链低碳转型发展对策研究

数字技术助推低碳发展是当下热点话题,众多目光聚焦于数字技术对低碳转型的赋能作用。现有对数字赋能低碳化的研究成果多在金融、能源和建筑等行业,针对制造业特别是工程机械行业的研究较少。文章首先对数字赋能一般企业低碳转型的作用机制和驱动机制进行分析;其次引入到工程机械企业低碳转型之中,并从核心企业低碳转型拓展到整条供应链的转型升级,在动力、协同和保障机制三个方面进行探讨;最后提出数字赋能工程机械企业供应链低碳转型的对策。即坚持“走出去,引进来”的转型方式,健全数字赋能工程机械企业供应链低碳转型的支持体系,同时要降低数字技术运用对环境的负面影响。

基于机电一体化技术的精准农业机械应用研究

随着我国实体制造业和农业机械化水平的不断提高,农业机械逐渐向着更加智能化、精准化的方向发展,其中,机电一体化技术作为推动农业机械发展进步的关键技术之一,可有效提高我国农业机械的技术水平,促进农业生产的标准化程度。基于此,该文结合机电一体化在精准农业机械领域的运行模式,阐述机电一体化对精准农业机械的影响,分析了机电一体化技术在该领域的应用现状,并对机电一体化技术在精准农机领域发展方向进行了展望。

新基建背景下电机学课程思政建设探索

国家新基建战略背景下,电机学课程思政建设被赋予新的时代要求。立足本校教研,对标金课标准,从适应课程思政改革要求的新教学模式构建、多样化教学资源建设、多元化教学手段融合等方面对西南石油大学电机学课程思政建设进行探索与实践,最终实现对学生“知识传授-能力培养-价值塑造”三重教学目标的综合达成。

从ITMA ASIA+CITME 2022看织造机械的技术进步

总结2022中国国际纺织机械展览会暨ITMA亚洲展览会上织造机械及织造准备的最新技术进展。织造机械的结构与性能不断优化,发展更加贴近市场需求。国产剑杆、喷气、喷水织机的制造水平发展迅速,提高了国产设备的核心竞争力。随着人工智能的爆发式增长,织造机械的数字化转型步伐加快,先进的信息技术和自动化工具的运用使织造机械呈现出个性化、智能化、绿色化发展新趋势。认为:近几年织造机械在高速化、自动化、绿色化方面进步显著。

不同机械压实条件下黑土性质及入渗特征变化研究

为探究不同机械压实条件对黑土土壤性质入渗特征的影响,以克山县典型黑土为研究对象,设置3种不同型号机械(华夏HX2104-C:154 kW、约翰迪尔554:40 kW、中国海山:19 kW)和不同压实次数(0,1,3,5,7,9次)对秋收后大豆耕地垄沟开展模拟压实,通过测定土壤容重、含水率、孔隙及土壤入渗特征,分析不同机械压实条件对土壤物理性质及土壤入渗特征的影响。结果表明:在0~10 cm土层,大型、中型、小型机械压实后土壤容重分别增加54.17%、56.25%、46.88%;总孔隙度分别减小31.58%、28.07%、29.82%;含水率分别下降19.35%、16.13%、9.68%。首次压实对土壤性质的影响最显著,容重均增加32.29%以上,土壤总孔隙度均减小15.8%以上,只有大型机械使土壤含水率显著减小9.6%。随压实次数增加,各机械压实后10~20 cm土层土壤容重从1.25 g·cm^(-3)增加至1.58 g·cm^(-3),总孔隙度从52.16%减小至38.22%,土壤含水率从27.33%下降至20.67%,其中,大型机械在首次压实使容重及孔隙特征产生显著影响,而中型及小型机械对土壤物理性质的影响主要依靠压实次数的增加对土壤起到压实的累积作用。首次压实,中型及小型机械使2 h累计入渗量分别减少87.16%、50.81%,初渗速率分别减少87.59%、70.93%,中型机械使稳渗速率显著减少92.90%;3次压实,大型机械使2 h累计入渗量、初渗速率分别显著减小73.29%、75.67%,大型及小型机械使稳渗速率分别显著减少74.07%、66.97%;至5次压实后土壤各入渗特征无显著差异。0~20 cm土层土壤容重及土壤孔隙特征均影响机械压实土壤入渗特征,其中,0~10 cm土层土壤容重是影响综合土壤入渗特征的主导因素。

“电机学”课程虚拟仿真实验建设

电机学实验是工程基础课程“电机学”必要环节。针对理论教学中存在概念难理解、现象直观性差,实物实验内容全面性不足的问题,将有限元虚拟仿真技术应用于实验教学中,直观展示电机的运行机理和电磁特性,解决教学难题。在阐述虚拟仿真实验建设思路的基础上,以变压器仿真实验建设为例说明虚拟仿真实验设计方法和开展过程。教学实践证明,在电机实验教学中开展虚拟仿真实验,保证了实验内容的全面性和系统性,学生的工程实践能力和创新意识得到提高。

核桃机械化收获装置研究现状与展望

核桃是我国重要的经济作物,其收获具有采收时间短、收获环境复杂等特点。随着近年来我国核桃产量的快速增长,现有的收获技术制约着核桃产业的发展,核桃机械化收获存在的问题逐渐凸显,核桃机械化收获体系亟需完善。国内外现有的核桃机械收获装置可分为分段式与采收一体式,通过总结核桃机械化收获装置的结构、特点以及工作原理,指明现阶段核桃机械化收获装置存在自动化水平不足、装置集成化程度低、地形适应能力不足、作业效果差等问题,并对核桃机械化收获装置未来的发展提出建议,为核桃机械化收获装置的改进与创新提供方向与思路。未来核桃收获机械的发展应全面面向自动化、智能化、集成化、拥有更强的适应性与可靠性,以满足不断发展的核桃产业的需求。

耕整播农机装备触土部件表面耐磨强化研究进展

耕整播农机装备是影响中国耕地耕种作业质量与效益的关键农机装备,随着农业机械化的快速发展,耕整播农机装备对其配套的旋耕刀、犁铧、深松铲、耙片、开沟器等触土部件耐磨性和使用寿命提出了更高的要求。该研究系统分析了触土部件主要的磨损失效形式及磨损机理,综述了提高触土部件耐磨性常用的表面熔覆、表面堆焊处理、表面热喷涂、激光表面强化处理、化学热处理、钎涂等表面处理工艺,从磨损机理、材料研发、结构设计和制造工艺4个方面对比分析了国内外技术差距,针对现阶段耕整播触土部件失效机理、材料、结构、工艺等短板环节的难点问题,从触土部件耐磨性、基体及涂层材料、结构设计、工艺体系研究方面展望农机触土部件未来研发方向,拟为表面耐磨强化的相关研究和工程应用提供理论依据与技术支撑。

气吸式杂交稻单粒排种器研制

针对气力式水稻精量排种器充种不稳定、单粒播种精度不高和播种量大的问题,该研究设计了一种具有矩形吸种孔和辅助充种装置的气吸式杂交稻单粒排种器。根据“吉田优”型杂交稻的长短轴重力分布情况,确定排种盘吸种孔形状;基于CFD-DEM(Computational fluid dynamics,Discrete element method)流固耦合理论,以吸附力为指标,进行5类具有相同面积的吸种孔单因素仿真试验,确定吸附力最大的吸种孔规格为0.8 mm×2.25 mm;以该型吸种孔为基础,选取辅助充种角、工作转速和工作负压为试验因素,以单粒率S、多粒率M和漏播率L为试验指标,开展Box-Bhnken台架试验,对试验结果进行响应曲面分析和多目标优化,得到排种盘辅助充种角为80.90°、工作转速为42.65 r/min、工作负压为621 Pa时,排种器的单粒率为86.91%,漏播率为3.63%。验证试验结果的排种器单粒率为86.36%、漏播率为3.41%,与优化结果吻合。研究结果可为后续气吸式杂交稻单粒排种器的优化设计和直播机整机作业精度的提高提供指导。

农药喷雾系统建模与仿真技术研究综述

农药使用效果与农药喷雾过程密切相关,农药喷雾过程的建模与仿真可弥补因植物生长周期差异、病虫害发生程度不同以及田间作业自然环境不可控等造成的试验研究困难。分析农药施用的抗性、再增猖獗、残留(resistance,resurgence,residue,3R)/效果、效率、生态(efficacy,efficiency,eco-environment,3E)/方法、模型、测试(method,model,measurement,3M),重点综述农药喷雾过程的雾化、输运、沉积等关键环节的模拟仿真研究状况。根据模拟仿真技术发展趋势,提出农药喷雾半实物仿真系统设计的建议,并提出雾化模型及新型喷头雾化机理、群体农药雾滴多相流场模拟、靶标定制与识别模型、综合农药雾滴飘移模型、植物生长模型与农药喷雾系统耦合等建议,以促进原创农药精确喷雾技术研究和高质量植保机械研发。

双碳目标下农业机械发展趋势探究

随着我国绿色农业经济的发展,人们对绿色农业机械的发展更加关注。目前绿色农业机械技术仍处于起步阶段,但是农业机械低碳化、智能化依然是未来的发展趋势。该文重点分析了中国农业机械低碳化发展的关键环节,并从中国农机发展历程、农机低碳化发展现状、农机低碳化核心技术创新及农机低碳化应用推广等方面阐述其阶段性特征和发展方向,对未来低碳化农业机械技术发展及市场推广应用提出几点建议。文章指出通过创新驱动、市场驱动、政策驱动促进低碳农业机械快速、高质量发展,推动农业产业结构优化升级,加快落后产能装备快速淘汰,构建绿色农业经济体制,助推中国农业经济绿色转型及国家“双碳”指标顺利达成。

荸荠收获机弹簧辊式泥果分离装置研制

针对荸荠收获泥果分离难、果实损伤率高的问题,根据旱地环境下荸荠采收作业需求,该研究提出一种由正反旋弹簧并排布置的荸荠收获机弹簧辊式泥果分离装置。通过对荸荠与弹簧辊的相对运动过程动力学分析,确定了影响荸荠收获泥果分离的关键因素为弹簧外径、螺距、相邻弹簧间距、高度差及弹簧转速、线径、作业速度。利用EDEM软件建立泥果混合物离散元模型,对弹簧辊结构参数与工作参数进行单因素试验,分析各因素对泥果分离效果的影响。以荸荠筛分率和土壤筛分率为指标进行二次回归正交试验,得到弹簧辊最佳参数组合为外径100 mm、螺距30 mm、间距9 mm、转速420 r/min,该参数组合下荸荠筛分率为80.00%,土壤筛分率为80.69%。进行仿真验证试验,对比试验结果与模型预测值,荸荠筛分率平均相对误差为2.09%,土壤筛分率平均相对误差为2.42%。以明果率、伤果率、破皮率、挖净率为指标开展模拟采挖试验,分析不同线径弹簧辊的泥果分离能力,确定12 mm线径弹簧兼具较好的振动筛分性能和较低的损伤率。通过实际收获试验测得作业速度0.21 m/s,作业效率0.19 m^(2)/s,碎土率75.61%,明果率82.42%,伤果率14.73%,破皮率7.01%。研究结果可为荸荠收获机研制和优化改进提供参考。

绿色加工技术在农业机械制造中的应用

随着现代化农业的快速发展,农业机械需求量日益增加。在国家“节能减排”“碳中和”“碳达峰”的政策要求下,绿色加工技术是现代化农业机械生产发展的新方向。该文通过介绍绿色加工技术的概念和意义,说明农业机械制造中利用绿色加工技术的作用,从原料、加工方式、切削技术等角度出发,阐述绿色加工技术在农业机械制造中的具体应用,并进行展望,为绿色加工技术在农业机械制造的发展提供一定的思路。