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微纳米颗粒添加剂在镁合金微弧氧化涂层中的应用研究现状

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稀有金属 2021年第10期45卷 1230-1240页

作者：雍家惠李宏战李争显王毅飞耿娟娟东北大学材料科学与工程学院辽宁沈阳110819 西北有色金属研究院陕西西安710016 陕西省稀有金属材料表面工程技术研究中心陕西西安710016

镁合金由于其密度低等优势受到研究者的广泛关注。然而,镁自身化学性质活泼且其表面自然生成的氧化膜疏松多孔,无法有效保护镁基体,严重的腐蚀、磨损等问题限制了镁合金在工业中的应用,而对镁合金进行表面改性可进一步拓宽镁合金的使用... 详细信息

镁合金由于其密度低等优势受到研究者的广泛关注。然而,镁自身化学性质活泼且其表面自然生成的氧化膜疏松多孔,无法有效保护镁基体,严重的腐蚀、磨损等问题限制了镁合金在工业中的应用,而对镁合金进行表面改性可进一步拓宽镁合金的使用范围。微弧氧化(MAO)技术作为一种有效的表面改性技术,可在镁合金表面制备耐磨、耐蚀等特性的陶瓷涂层。电解液的化学成分被认为是影响镁合金陶瓷涂层性能的重要因素之一,通过加入微纳米颗粒添加剂调整电解液的化学成分可获得性能更加优异的陶瓷涂层。综述了近年来微纳米颗粒添加剂对镁合金微弧氧化陶瓷涂层的微观结构、涂层厚度、相组成的影响,以及含有微纳米颗粒添加剂涂层腐蚀行为和磨损行为的变化,简要介绍了微纳米颗粒添加剂嵌入微弧氧化涂层的机制,并展望了该领域未来的发展方向。

关键词：镁合金微弧氧化添加剂耐蚀性耐磨性

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郁闭果园图传遥控式割草机的设计与性能试验

吉林大学学报（工学版） 2024年第1期54卷 281-293页

作者：杨福增孙景彬李亚男张亚洲刘志杰西北农林科技大学机械与电子工程学院陕西杨凌712100 农业农村部苹果全程机械化科研基地陕西杨凌712100 农业农村部北方农业装备科学观测实验站陕西杨凌712100

针对传统郁闭果园内部空间狭窄密闭,现有割草机难以进入作业,面临无机可用的生产难题,设计了一种适用于郁闭果园环境、割茬高度可调且株间避障灵活便捷的小型图传遥控式割草机。在分析郁闭果园种植模式和割草农艺要求的基础上,确定了割... 详细信息

针对传统郁闭果园内部空间狭窄密闭,现有割草机难以进入作业,面临无机可用的生产难题,设计了一种适用于郁闭果园环境、割茬高度可调且株间避障灵活便捷的小型图传遥控式割草机。在分析郁闭果园种植模式和割草农艺要求的基础上,确定了割草机的总体设计方案,然后对割草机关键部件(刀盘高度调节机构、株间避障切割机构、遥控及图传系统等)进行了设计与匹配选型,最后完成了整机集成与性能试验。基本性能试验结果表明:割草机整机尺寸(长×宽×高)为1.9 m×1.7 m×0.7 m,割茬高度调节范围为30~110 mm,株间避障通过率为100%,遥控和图传距离均大于110 m。同时以前进速度、刀盘转速和割茬高度为试验因素,割茬稳定系数、割幅利用率和漏割率为试验性能指标开展正交试验,并对试验结果进行显著性分析。结果表明,各因素对割茬稳定系数、割幅利用率和漏割率性能指标影响的主次顺序均为前进速度、刀盘转速和割茬高度;确定的较优方案为前进速度0.6 m/s、刀盘转速3000 r/min、割茬高度70 mm,并对该较优方案进行了验证试验,结果表明:设计的新型割草机在该方案下割茬稳定系数为93.2%,割幅利用率为99.3%,漏割率为0.5%,能满足郁闭果园实际作业要求。

关键词：割草机郁闭果园割茬高度调节株间避障遥控图传

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分布式高可用工业消息中间件数据采集模型

计算机集成制造系统 2023年第2期29卷 372-384页

作者：谢鹏志杨威司守钰中国航空制造技术研究院北京100024

为了解决异构设备中多协议、大规模集群设备的数据采集,以及高价值设备数据的数据采集高可用问题,提出分布式高可用工业消息中间件数据采集模型。该模型以消息队列作为消息中间件的实现载体,定义了工业数据采集消息队列(IdcMQ)架构,以... 详细信息

为了解决异构设备中多协议、大规模集群设备的数据采集,以及高价值设备数据的数据采集高可用问题,提出分布式高可用工业消息中间件数据采集模型。该模型以消息队列作为消息中间件的实现载体,定义了工业数据采集消息队列(IdcMQ)架构,以及通过IdcMQ分布式集群运行实现数据采集高可用的模式。根据定义,架构由协议适配、数据处理与服务提供组成,说明了多协议异构设备的连接与数据采集过程;模式由数据同步规则、数据同步级别与数据同步过程组成,描述了数据采集高可用的实现原理。基于该模型,开发了工业数据采集消息中间件软件IdcSentry,进行了性能测试实验,并给出应用案例,证明了该模型的有效性。

关键词：分布式高可用数据采集消息中间件工业物联网

不同原料生物炭的理化特性及其作炭基肥缓释载体的潜力评价

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环境科学 2022年第5期43卷 2770-2778页

作者：邢莉彬成洁耿增超张宏伟梁宏旭王强孙倩倩李艳西北农林科技大学资源环境学院农业部西北植物营养与农业环境重点实验室杨凌712100 陕西省耕地质量与农业环境保护工作站西安710000

生物炭作炭基肥缓释载体的能力与其理化性质密切相关,因此在制备炭基肥前有必要对不同原料和热解温度制备的生物炭的理化性质进行评价.以苹果枝条、棉秆和杜仲枝条为原料,通过生物质干馏设备在400、500、600和700℃热解温度下制备生物炭... 详细信息

生物炭作炭基肥缓释载体的能力与其理化性质密切相关,因此在制备炭基肥前有必要对不同原料和热解温度制备的生物炭的理化性质进行评价.以苹果枝条、棉秆和杜仲枝条为原料,通过生物质干馏设备在400、500、600和700℃热解温度下制备生物炭,并对生物炭的pH、比表面积及孔隙结构、表面官能团和矿物组成等理化性质进行表征和灰色关联度分析,结合生产成本评价生物炭用于炭基肥缓释载体的潜力.结果表明,3种原料制备的生物炭的产率均随热解温度的升高而降低,其中400℃制备的苹果枝条生物炭的产率最高(37.4%).所有生物炭的pH值均>10,表现出强碱性.在400~500℃热解温度范围内,苹果枝条、棉秆和杜仲枝条生物炭的比表面积和总孔容随温度的升高增大,最大比表面积分别为265.2627、107.4491和316.1854 m^(2)·g^(-1);当热解温度>500℃时,比表面积和总孔容减小.FTIR和XRD图谱分析表明,所有生物炭具有丰富的芳香结构,其中苹果枝条和棉秆生物炭含有较多的矿物组分,杜仲枝条生物炭为非晶生物炭.灰色关联分析表明当热解温度为500℃时,杜仲枝条生物炭的理化性质最优,苹果枝条生物炭次之,棉秆生物炭最差.然而,杜仲枝条生物炭的生产成本最高,苹果枝条生物炭次之,棉秆生物炭最低.综合考虑,苹果枝条生物炭作炭基肥缓释载体的潜力更大.

关键词：生物炭灰色关联度炭基肥缓释载体杜仲枝条经济评估

山地履带拖拉机坡地等高线作业土壤压实应力研究

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农业机械学报 2022年第7期53卷 30-42页

作者：孙景彬褚宏丽刘琪雒鹏鑫杨福增刘志杰西北农林科技大学机械与电子工程学院陕西杨凌712100 农业农村部北方农业装备科学观测实验站陕西杨凌712100

山地履带拖拉机(配备姿态调整机构)具有良好的稳定性和越障性能,特别适宜在丘陵山区坡地作业,然而由于坡地角的存在导致拖拉机两侧履带下的应力分布极不均匀,使得拖拉机附着性和通过性均降低。本文针对山地履带拖拉机坡地等高线行驶/作... 详细信息

山地履带拖拉机(配备姿态调整机构)具有良好的稳定性和越障性能,特别适宜在丘陵山区坡地作业,然而由于坡地角的存在导致拖拉机两侧履带下的应力分布极不均匀,使得拖拉机附着性和通过性均降低。本文针对山地履带拖拉机坡地等高线行驶/作业时,坡地土壤内部应力分布规律不明确以及如何提高应力均匀性缓解土壤压实等问题,在深入分析坡地工况下履带最大接地比压与应力传递基本规律的基础上,采用EDEMRecurDyn耦合方法进行了仿真试验,并采取土压力盒埋设法分别开展了基于小型坡地土槽的静态试验和坡地试验田的动态试验;其中,静态试验探究了不同深度土壤在含水率、初始紧实度、加载质量及坡地角等影响下的垂直应力分布规律;动态试验探究了山地履带拖拉机坡地等高线行驶/旋耕作业时履带下方土壤应力随作业速度、车身状态(调平/未调平)及牵引负载的变化规律;并分析了履带张紧力对土壤垂直、水平应力分布的影响。试验结果表明:履带下垂直应力在各支重轮的轴线处呈现一个应力峰值;水平应力在各支重轮轴线的前、后方分别出现一个应力峰值;适当增大作业速度,可减小土壤内部垂直和水平应力峰值,拖拉机速度由0.5 km/h增加到1.5 km/h,垂直应力峰值减小了35%,水平应力峰值减小了27%;车身调平可以较好地提高拖拉机两侧履带下土壤垂直、水平应力分布的均匀性,坡低、坡高两侧的垂直应力峰值分别降低13%和增加18%,坡低、坡高两侧的水平应力峰值分别降低28%和增加23%;履带张紧力由1.2×10^(4) kPa减小到8.0×10^(3) kPa时,履带下的垂直及水平应力峰值分别减小了31%和22%,即适度减小履带张紧力可降低土壤压实程度。该研究可为山地履带拖拉机相关参数的优化提供理论依据,可提高坡地土壤应力分布均匀性、缓解土壤压实效应。

关键词：山地履带拖拉机坡地等高线作业压实应力

典型钼合金在简谐振动中的能量消耗与失效机理

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中国有色金属学报 2023年第10期33卷 3264-3275页

作者：安毅赵秦阳贾致远张勇陈永楠徐义库强迪张晓安耿长安大学材料科学与工程学院西安710064 西安金堆城钼业股份有限公司西安710077

本文以纯Mo、Mo-Re和ODS-Mo三种典型钼合金材料为研究对象,利用动态热机械分析仪在25~350℃对不同合金进行频率为200 Hz的简谐振动实验,分析了高温简谐振动过程中典型钼合金的模量变化及断裂行为,揭示了典型钼合金在简谐振动过程中的能... 详细信息

本文以纯Mo、Mo-Re和ODS-Mo三种典型钼合金材料为研究对象,利用动态热机械分析仪在25~350℃对不同合金进行频率为200 Hz的简谐振动实验,分析了高温简谐振动过程中典型钼合金的模量变化及断裂行为,揭示了典型钼合金在简谐振动过程中的能量消耗机制与失效机理。结果表明:晶粒尺寸、第二相颗粒和位错运动是影响典型钼合金减振性能的主要因素;细小的Mo-Re合金晶粒拥有更多的晶间摩擦项,使得Mo-Re合金在高温下的减振性能优于其他两种钼合金;晶界处的第二相颗粒会降低ODS-Mo合金的晶界结合力,因此简谐振动引发的微裂纹优先在此处萌生;螺型位错交叉滑移和多晶粒协调微转动是纯Mo和Mo-Re合金简谐振动断裂失效的主要机制,而第二相颗粒钉扎位错和晶界强度的降低是ODS-Mo合金简谐振动断裂失效的机制;细晶强化和弥散强化能通过增加典型钼合金简谐振动回弹能力,有效提升合金的减振性能。

关键词：典型钼合金简谐振动裂纹扩展位错运动失效机制

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山地拖拉机坡地等高线旋耕土壤侵蚀规律研究

农业机械学报 2022年第5期53卷 44-56页

作者：孙景彬刘琪雒鹏鑫杨福增刘志杰王峥西北农林科技大学机械与电子工程学院陕西杨凌712100 农业农村部北方农业装备科学观测实验站陕西杨凌712100 西北农林科技大学林学院陕西杨凌712100

针对黄土高原丘陵山区坡地等高线旋耕作业时土壤耕作侵蚀(土壤由坡高侧向坡低侧迁移)严重及其机理不明等问题,通过理论分析、仿真试验、土槽及实地试验相结合的方法,深入开展山地拖拉机坡地旋耕侵蚀规律研究。首先,构建了H245标准型常... 详细信息

针对黄土高原丘陵山区坡地等高线旋耕作业时土壤耕作侵蚀(土壤由坡高侧向坡低侧迁移)严重及其机理不明等问题,通过理论分析、仿真试验、土槽及实地试验相结合的方法,深入开展山地拖拉机坡地旋耕侵蚀规律研究。首先,构建了H245标准型常用旋耕刀在坡地工况下的扰土体积参数方程,完成了旋耕刀坡地扰土过程的经典力学分析,确定了导致坡地旋耕土壤侵蚀的主要影响因素:坡地角、耕作深度、刀轴转速以及旋耕作业速度;然后,基于EDEM离散元仿真软件研究了单把旋耕刀和旋耕机整机的坡地扰土规律,得出土壤颗粒在旋耕刀侧切刃的动态滑切作用下有水平向后运动的行为,浅层土壤颗粒位移最大,深层土壤颗粒位移最小,并且深层靠近旋耕刀回转中心的土壤颗粒位移最大;土壤的侧向位移方向受旋耕刀正切刃朝向的影响;随着旋耕刀的入土,土壤颗粒在垂直方向的位置呈先变深后变浅的趋势。最后,选取旋耕刀轴转速、旋耕作业速度和坡地角作为试验因素,进行了实地旋耕单因素和正交试验,单因素试验得到土壤水平、侧向位移随着上述3个因素变化的规律;正交试验方差分析得到影响土壤侧向位移的主次因素为坡地角、旋耕刀轴转速、旋耕作业速度,影响土壤水平位移的主次因素为旋耕作业速度、坡地角、旋耕刀轴转速;拟合得到土壤侧向位移、水平位移与自变量之间的回归方程,并经参数寻优确定在5种随机设定坡地角下旋耕机最优作业参数组合。该研究可为现有旋耕机在黄土高原坡耕区低侵蚀作业提供技术指导,为坡地专用旋耕机的设计提供研究思路。

关键词：山地拖拉机坡地等高线旋耕耕作侵蚀规律

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遥控全向调平山地履带拖拉机设计与性能试验

农业机械学报 2021年第5期52卷 358-369页

作者：孙景彬楚国评潘冠廷孟宠刘志杰杨福增西北农林科技大学机械与电子工程学院陕西杨凌712100 农业农村部北方农业装备科学观测实验站陕西杨凌712100 黄土高原土壤侵蚀与旱地农业国家重点实验室陕西杨凌712100

针对传统拖拉机坡地行驶及作业时稳定性差、安全性不高、操纵复杂等问题,设计了一种遥控全向调平山地履带拖拉机(简称山地拖拉机)。首先,在分析山地拖拉机调平原理的基础上,提出基于平行四杆机构的车身横向调平方案和基于双车架机构的... 详细信息

针对传统拖拉机坡地行驶及作业时稳定性差、安全性不高、操纵复杂等问题,设计了一种遥控全向调平山地履带拖拉机(简称山地拖拉机)。首先,在分析山地拖拉机调平原理的基础上,提出基于平行四杆机构的车身横向调平方案和基于双车架机构的纵向调平方案;其次,对山地拖拉机的全向调平装置、行走系、基于静液压驱动装置(HST)的无级调速传动系统、多功能液压系统、坡地适应液压悬挂装置等关键部件进行设计和相应的匹配选型;最后,对山地拖拉机进行了整机性能试验。试验表明,拖拉机在0°~15°的横向坡地和0°~10°的纵向坡地可以实现车身横、纵向的调平,有效提高了拖拉机坡地行驶和作业的稳定性;拖拉机可实现0~8 km/h的无级调速,满足平地行驶、爬坡、等高线作业等多种工况的速度要求;可遥控实现山地拖拉机行车、制动、转向、全向(横向和纵向)调平、农具升降及姿态调整等动作,极大地提高了操纵的便捷性;山地拖拉机的接地比压为0.025 MPa,在松软路面和沼泽地均具有良好的通过性;山地拖拉机的转向机动性能良好,最小转弯半径为1 728 mm,可适应丘陵山地相对狭小的坡地作业环境;山地拖拉机的平地偏驶率为5.5%,在15°坡地车身调平后的偏驶率为5.75%,小于车身未调平时偏驶率8.62%,均满足相应国家标准(≤6%)要求;液压悬挂装置的最大提升力为8.2 kN,满足基本的作业需求;坡地旋耕的耕深稳定性满足国家标准(≥85%)要求。

关键词：丘陵山地履带拖拉机遥控调平性能试验

基于CenterNet的密集场景下多苹果目标快速识别方法

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农业机械学报 2022年第2期53卷 265-273页

作者：杨福增雷小燕刘志杰樊攀闫彬西北农林科技大学机械与电子工程学院陕西杨凌712100 农业农村部苹果全程机械化科研基地陕西杨凌712100 农业农村部北方农业装备科学观测实验站陕西杨凌712100

为提高苹果采摘机器人的识别效率和环境适应性,使其能在密集场景下对多苹果目标进行快速、精确识别,提出了一种密集场景下多苹果目标的快速识别方法。该方法借鉴“点即是目标”的思路,通过预测苹果的中心点及该苹果的宽、高尺寸,实现苹... 详细信息

为提高苹果采摘机器人的识别效率和环境适应性,使其能在密集场景下对多苹果目标进行快速、精确识别,提出了一种密集场景下多苹果目标的快速识别方法。该方法借鉴“点即是目标”的思路,通过预测苹果的中心点及该苹果的宽、高尺寸,实现苹果目标的快速识别;通过改进CenterNet网络,设计了Tiny Hourglass24轻量级骨干网络,同时优化残差模块提高了目标识别速度。试验结果表明,该方法在非密集场景下(即近距离场景)测试集的识别平均精度(Average precision,AP)为98.90%,F1值为96.39%;在密集场景下(即远距离场景)测试集的识别平均精度为93.63%,F1值为92.91%,单幅图像平均识别时间为0.069 s。通过与YOLO v3、CornerNetLite网络在两类测试集下的识别效果进行对比,该方法在密集场景测试集上比YOLO v3和CornerNetLite网络的平均精度分别提高了4.13、29.03个百分点;单幅图像平均识别时间比YOLO v3减少0.04 s、比CornerNetLite减少0.646 s。该方法无需使用锚框(Anchor box)和非极大值抑制后处理,可为苹果采摘机器人在密集场景下快速准确识别多苹果目标提供技术支撑。

关键词：采摘机器人密集场景多苹果识别 Tiny Hourglass24 CenterNet