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丘陵山区油菜移栽机仿形及高度自行调整研究

中国农机装备 2024年第4期 46-48页

作者：张今旗朱祺杰吴垚浦敏杰王梦龙张栩畅江苏省无锡悦田农业机械科技有限公司无锡214125 江苏省无锡市农业装备技术推广中心无锡214131 江苏省无锡市大桥实验学校无锡214111

移栽机仿形及高度自行调整技术是提高移栽机作业效率和作业质量的关键,尤其在丘陵山区,对于移栽机底盘有着更高的要求。针对丘陵山区农业机械通过性差、车身难以保持稳定等问题,研究设计了油菜移栽机仿形及高度自动调整技术,为丘陵山区... 详细信息

移栽机仿形及高度自行调整技术是提高移栽机作业效率和作业质量的关键,尤其在丘陵山区,对于移栽机底盘有着更高的要求。针对丘陵山区农业机械通过性差、车身难以保持稳定等问题,研究设计了油菜移栽机仿形及高度自动调整技术,为丘陵山区油菜移栽机的推广应用提供了参考。

关键词：丘陵山区油菜移栽仿形自行调整

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特大型圆锥滚子轴承外圈仿形锻造工装设计

锻造与冲压 2024年第1期 41-43页

作者：陈兰王魁徐建强赵强洛阳洛轴精锻重工有限公司

本文通过特大型圆锥滚子轴承外圈仿形锻造工装的设计,实施特大型圆锥滚子轴承外圈(φ1500~φ3000mm)仿形锻造,仿形锻造改善了锻件的流线走向,提高了轴承滚道的抗疲劳剥落性能,在同等条件下可有效延长轴承的使用寿命,而且可减少车加工余... 详细信息

本文通过特大型圆锥滚子轴承外圈仿形锻造工装的设计,实施特大型圆锥滚子轴承外圈(φ1500~φ3000mm)仿形锻造,仿形锻造改善了锻件的流线走向,提高了轴承滚道的抗疲劳剥落性能,在同等条件下可有效延长轴承的使用寿命,而且可减少车加工余量,提高材料利用率,降低生产成本。

关键词：加工余量圆锥滚子轴承仿形工装设计锻造轴承滚道特大型外圈

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果园割草机研究现状与展望

南方农机 2024年第3期55卷 1-5页

作者：潘蔚铮王菊霞付夏辉王毅凡张峰滋张宇山西农业大学农业工程学院山西晋中030801 旱作农业机械关键技术与装备山西省重点实验室山西晋中030801

【目的】我国果园机械化程度和机械化普及率较低,果园机械化割草机的应用有助于提升果园割草的高效性。【方法】课题组综合阐述了果园割草机切割装置、行走系统、仿形装置等关键部件以及导航、避障和自动识别等关键技术的研究现状,并对... 详细信息

【目的】我国果园机械化程度和机械化普及率较低,果园机械化割草机的应用有助于提升果园割草的高效性。【方法】课题组综合阐述了果园割草机切割装置、行走系统、仿形装置等关键部件以及导航、避障和自动识别等关键技术的研究现状,并对果园割草机的发展进行了展望。【结果】割草机的研发设计应注重与农艺相融合,并将传感器技术和信号处理技术应用到割草机的自身优化上,以提高割草机具的使用性能与耐久度,提升全机器生产效率、切割刀具的应用效益与使用年限。【结论】未来需加强对割草机核心部件的研发创新、生产制造,提升割草机的生产制造水平,实现割草机自动化、智能化、信息化应用,推进果园智能机械化割草进程。

关键词：果园割草行走切割仿形避障导航

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丘陵山地甘薯膜上仿形扦插移栽机研制

农业工程学报 2023年第16期39卷 26-35页

作者：李慧何腾飞刘虎史嵩周纪磊刘学串汪宝卿山东省农业机械科学研究院济南250100 农业农村部黄淮海现代农业装备重点实验室济南250100 山东省农业科学院济南250100

针对北方丘陵山地甘薯膜上移栽机械缺乏这一产业难题,该研究基于甘薯覆膜栽培“浅栽、多埋节”农艺需求,以理论扦插角度、栽植深度、膜下薯苗长度、穴口长度的最优综合得分为目标,对薯苗栽植单元取植动作时空配合参数和工作参数进行分析... 详细信息

针对北方丘陵山地甘薯膜上移栽机械缺乏这一产业难题,该研究基于甘薯覆膜栽培“浅栽、多埋节”农艺需求,以理论扦插角度、栽植深度、膜下薯苗长度、穴口长度的最优综合得分为目标,对薯苗栽植单元取植动作时空配合参数和工作参数进行分析,并设计了丘陵山地仿形扦插甘薯移栽机,进行了室内外试验。室内取苗试验结果表明,在40~50 r/min植苗速度下,栽植单元对黄淮海地区常用薯苗品种取苗效果较好,取苗率在99%以上,满足田间作业需求。以作业速度、薯苗基部形态、薯苗伸出夹苗刷长度为影响因素,以膜下薯苗长度、栽深合格率和漏苗率为考核指标,进行田间移栽正交试验。结果表明,影响薯苗栽植指标综合评分的主次因素为薯苗伸出夹苗刷长度、薯苗基部特征、作业速度,最优参数组合为作业速度0.5 km/h、薯苗基部形态优、薯苗伸出长度60 mm。验证试验结果表明,最优参数组合下,平均薯苗扦插深度为73.6 mm,膜下薯苗平均长度为205.4 mm,平均穴口长度为76.5 mm,薯苗栽植后与地面平均夹角为53.8°,扦插株距变异系数为8.9%,栽深合格率为93.7%,漏苗率为3.5%,扦插效果良好,满足北方膜上船底形插的农艺需求。研究结果对开发适合北方丘陵山地甘薯膜上扦插的实用机具以及甘薯产业的可持续发展具有重要意义。

关键词：农业机械仿形甘薯丘陵山地膜上扦插

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树冠环绕式仿形对靶施药机设计与试验

农业工程学报 2023年第3期39卷 23-32页

作者：陈子文胡宗锐熊扬凡王沛余永彭淼杨明金西南大学工程技术学院重庆400715 西南大学食品科学学院重庆400715 重庆工业赋能创新中心有限公司重庆401120

针对树冠横切面形状引起施药机喷头与树冠间距发生动态变化从而导致树冠内、外和两侧、中部等区域喷药量不均匀、较多药液喷洒在无效空间区域的问题,该研究提出一种基于激光雷达树干定位的树冠环绕式仿形对靶喷药方式。首先,基于喷头环... 详细信息

针对树冠横切面形状引起施药机喷头与树冠间距发生动态变化从而导致树冠内、外和两侧、中部等区域喷药量不均匀、较多药液喷洒在无效空间区域的问题,该研究提出一种基于激光雷达树干定位的树冠环绕式仿形对靶喷药方式。首先,基于喷头环绕树冠的运动需求,设计对称交叉布置的两自由度仿形机构,并建立喷头运动学模型,采用基于二环PID算法对喷杆伸缩和喷头旋转进行精准控制,通过匹配施药机前进速度实现喷头半圆和多边形轨迹仿形控制;然后采用平面激光雷达对树干高度的水平面进行扫描,提出基于DBSCAN(dnsity-based spatial clustering of applications with noise)密度聚类和3点树干形状拟合的树干动态识别和定位方法;再次,在FreeRTOS框架下搭建双层控制系统,对树干定位感知、动态喷头仿形轨迹控制、数据通信和操控交互等多任务进行并行处理,实现基于激光雷达树干位置信息的喷头动态伺服仿形控制。最后,以雾滴沉积量、雾滴密度、药液覆盖率和雾滴体积中值直径作为量化指标,在树冠不同区域布置10个检测点,对环绕式和定距施药开展6组对比试验。雾滴结果表明,树干纵向和横向定位误差分别为9.44和1.74 cm,环绕式仿形施药方式的平均雾滴密度为72.2个/cm^(2),平均沉积量为1.99μL/cm^(2),药液覆盖率为47.5%,相比定距施药方式,雾滴沉积量和雾滴密度分别提升36.3%和58.3%,雾滴沉积量变异系数降低了60%,环绕式仿形对靶喷雾可有效提高药液利用率和喷药均匀性。

关键词：精准农业喷雾仿形果园施药机树冠环绕树干定位伺服控制

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分布控制的乘坐式仿形采茶原型机研制与试验

茶叶科学 2022年第2期42卷 263-276页

作者：赵润茂卞贤炳陈建能董春旺武传宇贾江鸣毛明熊永森浙江理工大学机械与自动控制学院浙江杭州310018 浙江省种植装备技术重点实验室浙江杭州310018 中国农业科学院茶叶研究所浙江杭州310008 浙江省农作物收获装备技术重点实验室浙江金华321000

为提高茶鲜叶采摘机械的自动化水平以及采摘完整率,降低采茶机系统开发成本,缩短开发周期,本研究提出了机采茶蓬面割刀自动仿形方法和分布式快速控制原型机低成本开发方法,研制了仿形采茶样机,并开展室内和田间试验。仿形采茶机采用超... 详细信息

为提高茶鲜叶采摘机械的自动化水平以及采摘完整率,降低采茶机系统开发成本,缩短开发周期,本研究提出了机采茶蓬面割刀自动仿形方法和分布式快速控制原型机低成本开发方法,研制了仿形采茶样机,并开展室内和田间试验。仿形采茶机采用超声波传感器,感知往复式割刀与茶树蓬面间的距离信息,通过丝杆实现仿形传动;利用Hampel滤波和低通滤波算法对距离信息在线预处理,剔除叶间空缺和割刀振动对茶蓬面真实高度估计的影响。为避免PD控制中数字差分对信号噪声的放大,设计了基于非线性跟踪微分器的仿形控制律PNTD。基于CAN总线网络和代码生成技术,实现多执行单元的分布式快速控制原型机并开展试验,室内多次阶跃测试结果表明,系统响应最大峰值时间为0.14 s,最大超调量为3.6%;田间试验结果表明,割刀覆盖区嫩梢平均采收率92.01%,芽叶完整率82.6%,杂质率6.4%,一芽三叶及以下嫩梢占87.91%。研制的分布式控制仿形采茶原型机作业有效,所采茶鲜叶满足大宗茶机采技术标准和后续加工工艺要求。

关键词：采茶机仿形分布式控制快速控制原型非线性跟踪微分器

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仿形起膜机构的设计与试验

农机化研究 2023年第4期45卷 211-215,220页

作者：洪佳谢建华马卫彬张毅史增录赵昱宇新疆农业大学机电工程学院乌鲁木齐830052

边膜上覆盖的土壤在作物生长过程中受到侵蚀与边膜发生粘连,致使边膜难以回收。为提高边膜回收率,采用环节动物结构设计了一种仿形起膜机构。通过ANSYS Workbench对仿形起膜机构进行静力学分析,仿真结果显示:随着入土角增大,仿形起膜机... 详细信息

边膜上覆盖的土壤在作物生长过程中受到侵蚀与边膜发生粘连,致使边膜难以回收。为提高边膜回收率,采用环节动物结构设计了一种仿形起膜机构。通过ANSYS Workbench对仿形起膜机构进行静力学分析,仿真结果显示:随着入土角增大,仿形起膜机构的变形和所受应力逐渐增大,最大变形是0.65mm,出现在安装立柱的底部位置;最大应力是171.55MPa,出现在安装立柱中部位置。以机具行进速度、机构入土深度、机构入土角度为试验因素,起边膜率和破土率为试验指标,进行了三因素三水平响应面试验,分析了各因素对试验指标的显著性。运用Design—Expert软件确定了最佳工作参数为机具行进速度1.0m/s、机构入土深度60mm、机构入土角度14°,在此参数下进行试验,起边膜率为93.4%,破土率为94.7%。

关键词：起膜机构仿形仿真响应面试验

残膜回收机自动仿形系统及关键部件的运动分析与试验

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新疆农业科学 2023年第11期60卷 2842-2852页

作者：王金武王钊英于万里蒋永新杨会民张佳喜新疆农业大学机电工程学院乌鲁木齐830052 新疆农业科学院乌鲁木齐8300091 新疆维吾尔自治区农业农村厅乌鲁木齐830001 新疆农业科学院农业机械化研究所/农业农村部林果棉装备科学观测实验站乌鲁木齐830091

【目的】针对4JSM型残膜回收机面对复杂地形,尤其是面对松软地形、凹凸不平地形时无仿形功能的问题,设计一套机-电-液结合的自动仿形系统,并对其关键部件具体分析并进行田间试验,为仿形系统性能的提升提供一定的参考。【方法】介绍4JSM-... 详细信息

【目的】针对4JSM型残膜回收机面对复杂地形,尤其是面对松软地形、凹凸不平地形时无仿形功能的问题,设计一套机-电-液结合的自动仿形系统,并对其关键部件具体分析并进行田间试验,为仿形系统性能的提升提供一定的参考。【方法】介绍4JSM-2.1A残膜回收装置的结构和工作原理,阐述自动仿形系统的主要结构和工作原理,分析关键部件仿形地轮的上、下仿形运动方式,研究仿形地轮在工作时会弹跳现象,通过增加弹簧劲度系数和降低机具行进速度改善此现象。以弹簧的劲度系数、机具的行进速度和地面起伏高度差为试验影响因素,以入土深度合格率为试验指标,进行三因素三水平二次正交旋转试验。【结果】影响试验指标的强弱顺序分别是地面起伏高度差、弹簧的劲度系数、机具的行进速度,最优参数组合为地面高度起伏差20 mm、弹簧的劲度系数0.38 N/mm和机具的行进速度6 km/h。【结论】在此参数组合下,入土深度合格率可达94.05%,优于标准值,此自动仿形系统仿形效果良好。

关键词：仿形入土深度弹跳正交旋转试验

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仿形作业喷杆悬挂架装置的设计与研究

仿形作业喷杆悬挂架装置的设计与研究

作者：王国梁石河子大学

学位级别：硕士

近年来,随着科学技术的进步以及大田作业喷雾模式的转变,以往手动便携式喷雾机由于功率小、喷幅窄和智能化水平低等因素,已无法满足新疆地区喷雾作业需求,逐渐被市场边缘化,失去了以往在喷药机中的主流地位。喷杆喷雾机因喷施效率高、... 详细信息

近年来,随着科学技术的进步以及大田作业喷雾模式的转变,以往手动便携式喷雾机由于功率小、喷幅窄和智能化水平低等因素,已无法满足新疆地区喷雾作业需求,逐渐被市场边缘化,失去了以往在喷药机中的主流地位。喷杆喷雾机因喷施效率高、喷洒质量好和可控性强等优点,以成为当前植保领域中最受欢迎的喷雾机型。这种植保机型的长喷杆在新疆大田施药过程中,极大的提高了作业速度和喷施质量。但是,喷杆太长,就会因不对称作业地面的起伏变化导致喷杆发生偏转倾斜,造成喷雾分布均匀性下降,影响喷施效果,严重时会使喷杆末端触地,损坏喷杆,故对此类喷杆喷雾机必须设计姿态调节系统,使其保持喷杆相对于地面的正确位置。因此,为抑制喷杆的不规则运动,达到精确控制喷杆的目的,需要对喷杆进行实时、稳定、精确和动态的仿形控制。针对上述现象,本文以自走式喷杆悬挂架为研究对象,以喷杆自动调节为目标,设计了一种喷杆悬挂架装置,可对地面以及作物冠状高度进行自动仿形,旨在提高喷杆式喷雾机喷施质量,起到保障机组以及作物安全的作用,其主要研究内容如下:(1)在查阅大量参考文献的基础上,总结了目前国内外喷杆悬挂架研究现状,并对比分析当前喷杆悬挂架所存在问题,以此确定了本文的研究目标、研究内容和技术路线。(2)利用Solidworks软件设计并装配了仿形作业喷杆悬挂架装置机械结构部件,主要包括高度仿形机构、主动仿形机构、喷杆测距仿形机构和其他零部件,对各机构进行了工作原理分析与设计计算,并据此选定了液压缸型号。(3)根据喷杆悬挂架仿形机构运动需求,设计了以PLC为核心的液压控制系统;分析了液压系统的工作原理,对该系统的控制硬件和执行硬件进行了选型计算,最终确定了控制器型号为三菱FX系列PLC,主控阀型号为STPSL3C1D/63-3-32J16/ON/ER2*6-E1-G24六联多路阀;开发了基于PLC的仿形控制系统软件程序和人机交互界面。(4)根据液压控制系统原理利用AMEsim软件搭建了仿真模型,仿真结果表明,所建立的液压控制系统仿真模型响应性能良好,调节迅速,能够完整模拟喷杆在田间所受激励时液压缸活塞杆位移的变化。(5)搭建仿形作业喷杆悬挂架试验平台,为检验所设计的试验台是否满足仿形调控要求,在手动模式和自动模式下进行喷杆悬挂架仿形范围验证和响应性能试验。仿形范围验证结果表明,在手动模式下其各个仿形机构范围都与设计相一致。在自动模式下,悬挂架高度调节试验表明,在整个控制过程中悬挂架位移升降平稳,响应时间较短;主被动悬挂架仿形试验表明,被动悬挂架仿形性能欠佳,但是在主动作动器调节下,能够快速调至水平位置,但调平后也存在0.12°角度偏差;喷杆测距仿形试验表明,喷杆在对地仿形过程中,喷杆一直处在抖动状态,抖动误差在±20mm以内,范围较小。

关键词：喷杆悬挂架仿形 PLC 液压控制系统台架试验