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大豆玉米带状种植模式下玉米摘穗机设计与试验

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中国农机化学报 2024年第2期45卷 7-12,70页

作者：王鹏谢守勇李明生陈行政张小亮刘伟西南大学工程技术学院重庆市400715 丘陵山区农业装备重庆市重点实验室重庆市400715

针对丘陵山区大豆玉米带状种植模式的玉米果穗收获有机难用、无机可用的现状,设计一款自走式小型玉米摘穗机。该机采用纵卧式摘穗辊实现果穗摘取,并通过输送装置收集装袋;采用“Y”型布局的L型小甩刀实现茎秆粉碎。对摘穗过程进行动力... 详细信息

针对丘陵山区大豆玉米带状种植模式的玉米果穗收获有机难用、无机可用的现状,设计一款自走式小型玉米摘穗机。该机采用纵卧式摘穗辊实现果穗摘取,并通过输送装置收集装袋;采用“Y”型布局的L型小甩刀实现茎秆粉碎。对摘穗过程进行动力学分析、对粉碎过程进行静力学分析,确定其核心装置设计参数并进行样机试制。以茎秆粉碎长度合格率、果穗损失率、籽粒破碎率为试验指标进行田间试验,来验证该机设计的合理性。试验表明:在生产率为0.8 hm^(2)/d、果穗籽粒含水率为26.38%、茎秆含水量为71.25%的条件下进行试验,茎秆粉碎长度合格率为92.4%、果穗损失率为2.06%、籽粒破碎率为0.61%。该机设计各项指标符合国家相关标准,能够满足丘陵山地地区玉米机械化收获需求。

关键词：摘穗茎秆粉碎甩刀玉米大豆玉米带状种植

丘陵山区小型玉米收获机单行去穗机构设计与试验

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中国农机化学报 2024年第1期45卷 28-34页

作者：向旺孙玉华王鹏王佩根龙海天谢守勇西南大学工程技术学院重庆市400715 丘陵山区农业装备重庆市重点实验室重庆市400715

玉米作为我国主要农作物之一,在丘陵山区玉米的产量并没有较大提升,其原因是丘陵山区玉米收获机械化程度较低。因此,针对丘陵山区玉米机械化收获的问题,设计一款单行不平行去穗机构。通过受力分析,玉米脱离方向的合力大小是决定玉米是... 详细信息

玉米作为我国主要农作物之一,在丘陵山区玉米的产量并没有较大提升,其原因是丘陵山区玉米收获机械化程度较低。因此,针对丘陵山区玉米机械化收获的问题,设计一款单行不平行去穗机构。通过受力分析,玉米脱离方向的合力大小是决定玉米是否从穗柄脱离的关键,摘穗辊的转速与植株结穗位置直径大小是影响合力的关键参数。同时,设计适应于丘陵山区的三角履带底盘,通过受力分析知道由三角履带底盘承载的玉米收获机能够在最大坡度19.2°的山坡作业,并通过试验验证。由Adams仿真得到玉米穗在受到竖直方向拉力时玉米穗脱离穗柄的力在100~200 N之间。同时,利用拉力试验机对随机选取的郑单958玉米进行5种不同拉力速度试验,验证仿真结果的准确性。基于试验与仿真的结果,确定摘穗辊的转速应大于473 r/min。最后在自制的小型单行玉米收获机上进行去穗试验,试验结果表明:籽粒破损率为0.69%,玉米穗撞击损伤率为0.83%,断穗率为6.7%,所设计的去穗机构去穗效果良好,同时搭载三角履带底盘能够满足玉米收获机在较大坡度山地的作业要求,可靠性较高。

关键词：丘陵山区玉米去穗机构动力学仿真拉力试验抗倾覆试验

双螺旋振动式马铃薯供种装置离散元仿真及优化

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中国农机化学报 2024年第4期45卷 23-31页

作者：周百冬牛琪喻炜谢守勇王丽红李成松西南大学工程技术学院重庆市400715 西南大学丘陵山区农业装备重庆市重点实验室重庆市400715

对丘陵山区马铃薯切块种薯播种机械化程度低的问题,提出一种双螺旋振动式供种装置,通过EDEM仿真试验对切块薯在料斗内输送过程进行研究,并设计正交试验通过响应面法对切块薯振动式供种装置关键参数进行优化,提高供种速率。通过理论分析... 详细信息

对丘陵山区马铃薯切块种薯播种机械化程度低的问题,提出一种双螺旋振动式供种装置,通过EDEM仿真试验对切块薯在料斗内输送过程进行研究,并设计正交试验通过响应面法对切块薯振动式供种装置关键参数进行优化,提高供种速率。通过理论分析和仿真试验表明,影响切块薯物料输送效率的因素包括振动装置工作电压、单个轨道螺距以及底面倾角,其中工作电压和单个轨道螺距通过改变物料在螺旋轨道上的运动速度来调整输送速率,而底面倾角通过改变物料分散进入螺旋轨道的速度来提高。通过正交试验和响应面法,得到较优参数:工作电压200 V,单个轨道螺距186.626 mm,料斗底面倾角为5.075°时,输送速率最高为214粒/min,满足马铃薯切块薯排种器供种需求。该研究为后续丘陵山区马铃薯精量播种技术提供理论参考。

关键词：马铃薯振动排种供种装置离散元法正交试验

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收获期黄连原位机械拔取力学试验研究

西南大学学报（自然科学版） 2024年第3期46卷 84-91页

作者：姚亮华李敏赵世龙陈迅王跃曾百功谢守勇西南大学工程技术学院重庆400715 重庆三峡学院机械工程学院重庆万州404100 重庆市农业技术创新方法工程技术中心重庆400715 丘陵山区农业装备重庆市重点实验室重庆400715

黄连是一种常见的名贵中药材,为了研制黄连收获机械,实现黄连生产过程的机械化,分析黄连拔取过程的力学特征规律必不可少.通过黄连拔取过程的受力分析,自主设计黄连原位机械拔取测试装置,对收获期黄连进行拔取力学试验,统计试验数据并... 详细信息

黄连是一种常见的名贵中药材,为了研制黄连收获机械,实现黄连生产过程的机械化,分析黄连拔取过程的力学特征规律必不可少.通过黄连拔取过程的受力分析,自主设计黄连原位机械拔取测试装置,对收获期黄连进行拔取力学试验,统计试验数据并进行对比分析,预测拔取速度、拔取方向、坡度及根土复合体表面积与黄连拔取力之间的关系.结果表明:黄连拔取力主要分布在10~50 N之间,平均拔取力为27.38 N,整体呈现正态分布.黄连的拔取力随拔出时根土复合体表面积增大而增大,二者满足二次多项式函数关系,决定系数为0.76,拔取力随着拔取速度的增大而增大,但较快的速度会导致黄连根茎或茎秆的断裂,因此在保证黄连样品完好的前提下,以20 mm/s的速度拔取效果最佳.黄连多种植在坡地上,相较于铅直方向,垂直于地面方向拔取力平均降低了15.5%;拔取力随着种植坡度的增大而增大,且坡度增加,拔取力的增长幅度也随之增加.研究结果可为黄连生产机械化装备研发提供基础理论依据.

关键词：黄连根土复合体拔取力拔取速度拔取方向坡度

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轻型马铃薯收获机分离升运装置设计与试验

西南大学学报（自然科学版） 2024年第4期46卷 189-201页

作者：刘伟谢守勇李明生王元俊陈柯霖鄢玉林西南大学工程技术学院重庆400715

针对西南丘陵山区马铃薯收获机械短缺、分离升运效果差等问题,设计了一种适宜丘陵山区黏重土壤的链式分离升运装置.通过对分离升运装置薯土分离过程中的力学、运动学、碰撞过程进行理论分析,确定了关键部件结构和工作参数.以机具前进速... 详细信息

针对西南丘陵山区马铃薯收获机械短缺、分离升运效果差等问题,设计了一种适宜丘陵山区黏重土壤的链式分离升运装置.通过对分离升运装置薯土分离过程中的力学、运动学、碰撞过程进行理论分析,确定了关键部件结构和工作参数.以机具前进速度、一级分离升运装置线速度、振动机构频率为试验因子,以明薯率、伤薯率作为试验评判标准进行田间试验,建立各评判标准与因子的回归数学模型,分析试验因子对试验评判标准的影响并进行参数优化.结果表明:机具前进速度为0.78 m/s、一级分离升运装置线速度为1.10 m/s、振动机构频率为4.50 Hz时,该收获机明薯率为98.4%,伤薯率为0.7%,理论值与试验值接近,满足马铃薯收获作业要求,优于国家行业标准.

关键词：马铃薯收获机分离升运装置黏重土壤参数优化

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密集烤房倾斜夹取式装烟机设计与试验

中国农机化学报 2024年第10期45卷 119-125页

作者：符德龙张小亮孙希文罗贞宝赵二卫谢守勇贵州省烟草公司毕节市公司贵州毕节551700 西南大学工程技术学院重庆市400715

针对密集烤房装烟劳动强度大、装烟效率低、装烟设备不适用等问题,基于密集烤房及烟竿的结构特点,设计一种倾斜夹取式装烟机,主要由动力平台、升降装置、夹取装置组成。提出一种由夹取机构和倾斜机构组成的烟竿夹取装置,阐述其工作原理... 详细信息

针对密集烤房装烟劳动强度大、装烟效率低、装烟设备不适用等问题,基于密集烤房及烟竿的结构特点,设计一种倾斜夹取式装烟机,主要由动力平台、升降装置、夹取装置组成。提出一种由夹取机构和倾斜机构组成的烟竿夹取装置,阐述其工作原理,对倾斜过程进行运动学分析。设计一种由提升机构和举升机构组成的升降装置,分析门架系统的受力情况,并利用ANSYS Workbench软件对门架系统进行有限元分析。在密集烤房内进行装烟试验,并分别设置人工和举升式装烟机装烟两组对照试验。结果表明,倾斜夹取式装烟机能够满足密集烤房装烟要求,平均装烟成功率为96.7%,平均烟竿偏移率为4.8%,平均装烟速率是人工装烟的4.1倍,从而验证该倾斜夹取式装烟机理论分析与设计的准确性及合理性。

关键词：烟叶烘烤装烟机升降装置倾斜夹取装置

基于模型预测控制的静液压变速器转速控制研究

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西南大学学报（自然科学版） 2024年第10期46卷 188-199页

作者：姚丽萍陈阳戴卓辰张军辉李明生谢守勇西南大学工程技术学院重庆400715 丘陵山区农业装备重庆市重点实验室重庆400715

为提高静液压变速器(HST)控制系统的自适应性和鲁棒性,结合模型预测控制(MPC)与粒子群优化(PSO)算法对HST转速控制性能进行仿真和实验研究.首先,基于状态扩展空间方程建立HST的预测模型,引入PSO确定MPC的最佳超参数,获得综合性能指标最... 详细信息

为提高静液压变速器(HST)控制系统的自适应性和鲁棒性,结合模型预测控制(MPC)与粒子群优化(PSO)算法对HST转速控制性能进行仿真和实验研究.首先,基于状态扩展空间方程建立HST的预测模型,引入PSO确定MPC的最佳超参数,获得综合性能指标最佳的模型预测控制器模型.然后,对HST进行阶跃响应与加减速控制仿真,同时搭建静液压传动实验平台对模型预测控制HST的可行性进行验证.结果表明:在阶跃响应和期望转速突变条件下,模型预测控制HST的输出转速均在较短时间内稳定在期望转速附近,且超调量最大不超过5%,具有较好的静态特性.期望转速突变时,MPC亦能快速准确地调控变量泵的排量,使马达转速迅速达到新的稳定状态,且调控过程的转速波动较小.所得实验结果与仿真结果一致,表明MPC在HST转速控制方面具有可行性.最后,针对更为复杂的工况(变化的输入功率、多变的期望转速以及突变的外部负载),采用仿真手段研究了MPC对HST的转速控制性能.结果表明:在复杂工况下,MPC亦能使HST具有较好的静动态特性,其转速波动得到有效降低,马达输出转速能稳定在期望值附近.

关键词：模型预测控制粒子群优化算法静液压变速器转速控制

基于微纳仿生结构的可穿戴植物传感器制备及其性能研究

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西南大学学报（自然科学版） 2024年第8期46卷 198-208页

作者：黄窈谢守勇高鸣源姚凌云田松王新黄园园西南大学工程技术学院重庆400715

模拟了具备超灵敏感知能力的蝎子缝感受器,提出一种高效、低成本的微纳传感器制备工艺,制备了高灵敏度、高稳定性的可穿戴植物传感器,用于植物生长状态动态监测,该传感器表现出162.38的高灵敏度、300 ms的快速响应时间和超过2000次的优... 详细信息

模拟了具备超灵敏感知能力的蝎子缝感受器,提出一种高效、低成本的微纳传感器制备工艺,制备了高灵敏度、高稳定性的可穿戴植物传感器,用于植物生长状态动态监测,该传感器表现出162.38的高灵敏度、300 ms的快速响应时间和超过2000次的优异循环稳定性.此外,通过开发无线传输单元实现对柠檬生长的无线实时监测,验证了可穿戴传感器实际应用的可行性,为动态监测农作物生长提供了新思路和方法.

关键词：可穿戴植物传感器仿生策略高性能实时监测

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振动深松技术及装备研究现状分析

拖拉机与农用运输车 2024年第3期51卷 1-10,14页

作者：李明生鄢玉林谢守勇王元俊刘伟李相西南大学工程技术学院重庆400715 丘陵山区农业装备重庆市重点实验室重庆400715

对振动深松技术的研究是为了减少振动深松机具的耕作阻力和降低能耗;将从土壤与耕作部件的作用机理等基础理论研究、振动机构设计与振动机理研究、振动深松机具设计及其作业效果的研究三个部分的国内外研究现状进行分析;归纳了近几年振... 详细信息

对振动深松技术的研究是为了减少振动深松机具的耕作阻力和降低能耗;将从土壤与耕作部件的作用机理等基础理论研究、振动机构设计与振动机理研究、振动深松机具设计及其作业效果的研究三个部分的国内外研究现状进行分析;归纳了近几年振动深松技术研究的发展现状与振动深松装备的作用机理。对目前振动深松技术及装备现存问题进行了研究分析。

关键词：振动深松振动机构深松机具研究现状