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圆锥盘推板式水田侧深施肥双行排肥器设计与试验

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农业机械学报 2023年第2期54卷 53-62,106页

作者：王金峰付佐栋翁武雄王震涛王金武杨东泽东北农业大学工程学院哈尔滨150030

为提高水田侧深施肥排肥器稳定性与均匀性,增强肥量调节能力,保证水田侧深施肥作业效率与质量,结合黑龙江地区水田施肥农艺要求,设计了一种圆锥盘推板式双行排肥器。阐述了排肥器工作原理,构建了肥料不同阶段的力学模型,确定了圆锥转盘... 详细信息

为提高水田侧深施肥排肥器稳定性与均匀性,增强肥量调节能力,保证水田侧深施肥作业效率与质量,结合黑龙江地区水田施肥农艺要求,设计了一种圆锥盘推板式双行排肥器。阐述了排肥器工作原理,构建了肥料不同阶段的力学模型,确定了圆锥转盘结构参数与临界转速;应用离散元软件EDEM仿真分析推板数量对肥料填充能力与排肥性能的影响规律,得出推板数量为8时,排肥器具有最佳排肥性能;采用全因子试验方法开展圆锥转盘转速为15~45 r/min、排肥口开度为5~25 mm条件下排肥器排肥量和排肥性能的台架试验,试验结果表明,排肥量范围为122~934 kg/hm^(2),与圆锥转盘转速和排肥口开度均具有较高的线性相关性,且与圆锥转盘转速相关性最高;双行排肥量一致性变异系数、总排肥量稳定性变异系数和排肥均匀性变异系数范围分别为1.01%~3.88%、1.05%~3.81%、6.64%~15.79%,排肥器倾斜状态下双行排肥量一致性变异系数最大值为6.17%,试验结果满足水田侧深施肥性能要求。

关键词：推板式排肥器水田侧深施肥

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水田植保机自主作业滑模抗干扰路径跟踪方法

农业机械学报 2021年第9期52卷 383-388页

作者：林洪振李彦明袁正华武涛刘成良上海交通大学机械与动力工程学院上海200240 机械系统与振动国家重点实验室上海200240 上海世达尔现代农机有限公司上海200240

为解决无人化水田植保机在田间作业时上线速度慢、精度不高和抗干扰能力差的问题,提出了一种基于快速幂次趋近律和全局滑模控制的水田植保机路径跟踪控制方法。首先建立了含有滑移干扰项和航向角干扰项的水田植保机四轮异相位转向运动... 详细信息

为解决无人化水田植保机在田间作业时上线速度慢、精度不高和抗干扰能力差的问题,提出了一种基于快速幂次趋近律和全局滑模控制的水田植保机路径跟踪控制方法。首先建立了含有滑移干扰项和航向角干扰项的水田植保机四轮异相位转向运动学模型,提出了一种基于全局滑模控制和快速幂次趋近律的直线作业跟踪转向控制算法,解决了滑模控制算法的抖振和趋近模态对干扰敏感的问题,使用Lyapunov判据检验了算法的收敛性。使用Matlab建立了仿真模型,对算法进行了仿真,相比基于指数趋近律和等速趋近律的滑模控制算法,本文算法的快速性更好。实际作业实验结果表明,该方法直线跟踪横向偏差绝对值最大为0.0778 m,能够有效提高自主导航控制系统的稳定性和快速性。

关键词：水田植保机路径跟踪全局滑模控制抗干扰快速幂次趋近律

江汉平原旱地和水田土壤镉的吸附与解吸特征及影响因素

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地球科学 2022年第2期47卷 544-555页

作者：陈孜涵汪丙国赵建芳中国地质大学环境学院湖北武汉430074

为揭示旱地和水田土壤镉的吸附解吸特征,以江汉平原黄豆地、棉花地以及水稻田土壤为研究对象,开展土壤镉的吸附动力学实验、等温吸附-解吸实验以及有机质的影响实验.结果表明:江汉平原土壤对镉的吸附是一个较为复杂的吸附动力学过程且... 详细信息

为揭示旱地和水田土壤镉的吸附解吸特征,以江汉平原黄豆地、棉花地以及水稻田土壤为研究对象,开展土壤镉的吸附动力学实验、等温吸附-解吸实验以及有机质的影响实验.结果表明:江汉平原土壤对镉的吸附是一个较为复杂的吸附动力学过程且以化学吸附为主,研究区土壤镉的初始吸附速率总体上表现为水田土壤大于旱地土壤;旱地土壤对Cd^(2+)具有较低的吸附能力和较高的解吸能力,水田土壤对Cd^(2+)具有较高的吸附能力和较低的解吸能力,这与土壤有机质含量、土壤粘粒含量等因素有关;去除有机质后旱地、水田土壤对镉的吸附量均明显下降,且旱地土壤降幅更为明显,水田土壤去除有机质后对Cd^(2+)的吸附能力依然高于旱地土壤.研究结果可为不同类型农田土壤的镉污染修复提供理论依据.

关键词：水田旱地镉吸附特征环境地质

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滑槽回转式水田侧深施肥装置设计与试验

农业机械学报 2022年第10期53卷 76-85页

作者：王金峰刘源峰翁武雄王金武付佐栋王震涛东北农业大学工程学院哈尔滨150030

针对现有施肥机械出现的堆积堵塞、肥量调节困难以及施肥均匀性差的问题,设计了一种易于调节肥量、挡板推肥防堵塞的侧深施肥装置,阐述了该装置工作原理,参考水田侧深施肥农艺要求和插秧机空间结构,确定了施肥装置基本结构参数;对侧深... 详细信息

针对现有施肥机械出现的堆积堵塞、肥量调节困难以及施肥均匀性差的问题,设计了一种易于调节肥量、挡板推肥防堵塞的侧深施肥装置,阐述了该装置工作原理,参考水田侧深施肥农艺要求和插秧机空间结构,确定了施肥装置基本结构参数;对侧深施肥装置工作过程进行理论分析,确定了影响装置施肥性能的工作参数主要为排肥圆盘转速和肥槽高度;利用EDEM离散元仿真软件建立滑槽回转式施肥装置仿真模型,探究了排肥圆盘转速和肥槽高度对施肥装置充肥和排肥效果的影响,确定了排肥圆盘的最佳工作转速为10~50 r/min;为验证施肥性能,通过台架试验对滑槽回转式水田侧深施肥装置进行试验研究,获得了排肥圆盘转速、肥槽高度对施肥稳定性影响规律和排肥圆盘转速、插秧机速度对施肥均匀性影响规律,各指标均满足国家施肥作业机械标准;通过与常见施肥结构装置进行对比,证明滑槽回转式水田侧深施肥装置在一定程度上提高了施肥均匀性。

关键词：侧深施肥排肥装置水田滑槽回转式

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水田行间除草装置设计与试验

农业工程学报 2024年

作者：焦晋康胡炼陈高隆涂团鹏王志敏臧英韶关学院智能工程学院华南农业大学黄埔创新研究院广东省农业人工智能重点实验室华南农业大学工程学院/岭南现代农业科学与技术广东省实验室华南农业大学南方农业机械与装备关键技术教育部重点实验室

为减少化学除草剂的使用，解决现有水田除草机械除草效果差等问题，该研究设计了一种水田行间除草装置，包括压草浮板和除草辊等结构，工作时压草浮板先将压倒杂草，紧接着除草辊将压倒的杂草压入泥中。压草浮板先将杂草压倒，除草辊将... 详细信息

为减少化学除草剂的使用，解决现有水田除草机械除草效果差等问题，该研究设计了一种水田行间除草装置，包括压草浮板和除草辊等结构，工作时压草浮板先将压倒杂草，紧接着除草辊将压倒的杂草压入泥中。压草浮板先将杂草压倒，除草辊将杂草压入泥中的几率可提高9.98%。除草辊两端设有倒角，在避免或减少对水稻根系损伤的同时可扩大行间除草区域，最大可增加常规除草宽度的3%。对压草浮板和除草辊进行了参数设计，通过仿真试验分析了行间除草装置与土壤之间的相互作用规律，确定最佳作业条件为入土深度35 mm，前进速度0.8 m/s。以未除草、化学除草、人工除草和不同参数的除草辊为试验因素，以水稻植株高度、产量、产量构成因素和水稻根系参数为试验指标，进行田间试验，试验结果表明，行间除草装置平均除草率最高为87.51%，可以翻动土壤，增加土壤透气性。与常规宽度的除草辊相比，增加除草宽度，扩大行间除草区域最大可提高除草率7.3个百分点。不同的除草处理对水稻植株高度和产量等有显著影响（P水田除草机械装备的研究提供参考。

关键词：农业机械产量行间除草水田除草率水稻根系

水田动力底盘逆向建模与质心验证——基于Geomagic Design X

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农机化研究 2024年第10期46卷 248-253页

作者：何剑飞曾志浩郭梓游李贵蓉钟文能钟顺王在满李庆华南农业大学基础实验与实践训练中心广州510642 华南农业大学工程学院广州510642

针对目前农业机械仿真和优化模型精度不高的问题,提出了一种构建精确模型的逆向建模方法。应用光学扫描仪采集点云数据,基于Geomagic Design X处理点云数据并重构零部件模型,在SolidWorks中完成水田动力底盘的装配。以VP6D-CQ型水田动... 详细信息

针对目前农业机械仿真和优化模型精度不高的问题,提出了一种构建精确模型的逆向建模方法。应用光学扫描仪采集点云数据,基于Geomagic Design X处理点云数据并重构零部件模型,在SolidWorks中完成水田动力底盘的装配。以VP6D-CQ型水田动力底盘为例,将测得的实际质心位置与所建的模型质心位置进行比较,并对提出的逆向建模方法进行了试验验证以及误差分析。结果表明:总质量、x坐标、y坐标、z坐标的误差值分别为4.55%、3.62%、2.23%、4.81%,误差值均在5%内。此方法可构建准确的三维模型,为后续仿真优化数据精确性奠定了基础,与传统的研发相比较,可缩短农业机械研发周期、降低设计成本。

关键词：水田动力底盘逆向建模质心验证 Geomagic Design X 数字样机

水田双向修筑埂机回转调节自动锁定装置设计与试验

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农业机械学报 2021年第3期52卷 57-67,98页

作者：王金峰翁武雄鞠金艳陈鑫胜刘俊麟唐汉东北农业大学工程学院哈尔滨150030 黑龙江科技大学机械工程学院哈尔滨150022

为提高筑埂作业效率、减轻劳动强度,解决水田双向修筑埂机在切换作业方式过程中因手动控制精度不高、摆动较大而导致回转不平稳及无法自动锁定的问题,设计了一种可使旋耕和镇压部件回转调节自动锁定的装置。阐述了整体结构及工作原理,... 详细信息

为提高筑埂作业效率、减轻劳动强度,解决水田双向修筑埂机在切换作业方式过程中因手动控制精度不高、摆动较大而导致回转不平稳及无法自动锁定的问题,设计了一种可使旋耕和镇压部件回转调节自动锁定的装置。阐述了整体结构及工作原理,建立回转调节自动锁定装置的模型,通过运动学及动力学分析,获得了回转过程的角加速度范围为0.038~0.154 rad/s^(2),确定所需电动推杆电动机的额定输出扭矩为1.64~6.71 N·m。通过对电动推杆运动速度的求解,得到电动推杆伸长速度与回转时间的关系曲线,并据此进行控制系统设计,实现了通过手机控制自动转向、解锁及接收反馈信息的功能。对锁销进行受力分析,得到锁销受到的最大阻力为18 470 N,确定锁销的直径为10 mm。进行回转性能试验,记录一个回转周期内链传动箱的回转调节状态,并与理论运动状态进行对比,结果表明:整个回转周期的均方误差为1.01(°)^(2),回转调节过程与理想运动过程较为吻合,控制系统精度较高;水田双向修筑埂机田间作业所修筑田埂的埂顶与埂两侧坚实度为1 180、2 050 k Pa,回转调节自动锁定装置锁定牢靠,不影响田间正常筑埂作业。

关键词：水田修筑埂机回转调节锁定装置试验

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水田机械式强制排肥装置设计与试验

农业机械学报 2020年第S01期51卷 154-164页

作者：位国建祁兵焦伟史嵩荐世春山东省农业机械科学研究院济南250100 农业农村部南京农业机械化研究所南京210014

目前水田机械施肥均匀性差,且作业时在施肥开沟器末端容易出现肥料粘结、架空、堵塞开沟器等现象。针对以上问题,本文设计了一种水田机械式强制排肥装置,并对其关键部件进行了结构设计及性能试验。将水田机械式强制排肥部件的工作过程分... 详细信息

目前水田机械施肥均匀性差,且作业时在施肥开沟器末端容易出现肥料粘结、架空、堵塞开沟器等现象。针对以上问题,本文设计了一种水田机械式强制排肥装置,并对其关键部件进行了结构设计及性能试验。将水田机械式强制排肥部件的工作过程分为3个阶段,通过运动学和动力学研究方法分析了各工作阶段肥料在螺旋强制排肥部件内的状态,以及影响排肥部件工作性能的关键因素,对螺旋强制排肥部件的直径、转速、螺距3个因素进行了设计计算。以排肥均匀性变异系数为响应指标,进行了螺旋强制排肥部件的单因素台架试验,通过对最小显著性差异进行统计分析,确定了各因素的取值范围;安排了二次正交旋转组合试验,并对试验结果进行了方差分析和响应面分析,确定了影响排肥性能指标因素的影响由大到小为转速、螺距、直径,建立了排肥性能指标与各因素之间的回归方程,运用Design-Expert软件对试验因素优化求解,确定了较优工作参数组合为螺旋输送器转速120.09 r/min、直径23.90 mm、螺距21.54 mm,此时施肥装置台架试验的排肥均匀性变异系数为7.18%。将所设计的强制排肥部件分别安装在水稻插秧机及水稻气力式施肥播种机上,进行了田间验证试验,试验结果表明,机械式强制螺旋排肥装置工作稳定、堵塞率低,水田防堵塞效果优于无该部件的施肥机械。

关键词：水田螺旋输送器强制排肥部件设计性能试验

不同秸秆还田率情境下亚热带水田土壤的“碳汇”贡献模拟研究

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土壤学报 2023年第5期60卷 1442-1455页

作者：罗玉叶邱龙霞龙军陈瀚阅毋亭李晶邢世和张黎明福建农林大学资源与环境学院福州350002 土壤生态系统健康与调控福建省高校重点实验室福州350002 闽南师范大学生物科学与技术学院福建漳州363000 中国科学院空天信息创新研究院遥感科学国家重点实验室北京100101

明确不同秸秆还田量对土壤“碳汇”的贡献大小是合理制定农业碳中和措施的基础。以我国典型亚热带地区——福建省水田土壤为研究对象,基于2016年15833个土壤样点实测数据和目前该地区最详细的1︰5万大比例尺土壤数据库,运用农业生态系... 详细信息

明确不同秸秆还田量对土壤“碳汇”的贡献大小是合理制定农业碳中和措施的基础。以我国典型亚热带地区——福建省水田土壤为研究对象,基于2016年15833个土壤样点实测数据和目前该地区最详细的1︰5万大比例尺土壤数据库,运用农业生态系统中广泛使用的DNDC(DeNitrification and DeComposition)模型模拟了不同秸秆还田率下全省未来的土壤有机碳动态变化。结果表明,2017—2053年传统管理(15%)以及秸秆还田30%、50%和90%下水田土壤的年均固碳速率分别为173、302、478和838 kg·hm^(–2),固碳总量分别为11.56、20.15、31.90和55.95 Tg。从土壤亚类来看,咸酸和盐渍水稻土的年均固碳速率最大,不同秸秆还田率下介于220~920 kg·hm^(–2)·a^(–1)之间;而渗育和潴育水稻土的固碳量最大,不同秸秆还田率下合计介于9.45~45.52 Tg之间,约占研究区总固碳量的81%。从行政区来看,龙岩、泉州两个地级市的固碳速率和总量均最大,不同秸秆还田率下均分别在202~937 kg·hm^(–2)·a^(–1)和1.55~8.34 Tg之间。总体而言,福建省水稻土亚类和行政区在不同秸秆还田率下的固碳潜力差异很大,应有针对性制定“固碳减排”管理措施。

关键词：秸秆还田土壤有机碳水田 1︰5万数据库 DNDC(DeNitrification and DeComposition)模型