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交错勾齿式小麦精量排种器设计与试验

农业机械学报 2024年第7期55卷 142-153,167页

作者：王云霞黄苏同张文毅祁兵周荀泽丁友强农业农村部南京农业机械化研究所南京210014

针对小麦精量播种需求以及现有排种器脉动性高、均匀性差的问题,设计了一种4排交错勾齿式小麦精量排种器,利用勾齿式型孔单粒囊种,并通过勾齿交错布置使下落的种子流形成交错有序的种子面,减少种子间的碰撞重叠,提高种子的有序性。通过... 详细信息

针对小麦精量播种需求以及现有排种器脉动性高、均匀性差的问题,设计了一种4排交错勾齿式小麦精量排种器,利用勾齿式型孔单粒囊种,并通过勾齿交错布置使下落的种子流形成交错有序的种子面,减少种子间的碰撞重叠,提高种子的有序性。通过对充种过程中小麦种子姿态分析,确定了型孔的关键结构参数和曲线轮廓。运用离散元法EDEM,分析了排种轮转速和充种区域夹角对充种性能的影响规律。仿真结果表明,排种轮转速对充种时处于有利姿态的种子数量有显著影响,充种区夹角的增大有利于提高充种率,但充种区夹角过大会造成成功充入种子掉落出型孔,降低充种性能。在此基础上,以排种合格率、单粒率、空穴率为指标进行了正交旋转组合试验,获得了最优工作参数组合。在排种轮转速、充种区高度以及毛刷/排种轮转速比分别为18 r/min、73 mm、2.5条件下,与现有凸齿式小麦排种器进行对比试验,交错勾齿式小麦排种器的排量变异系数比凸齿式排种器降低0.66个百分点,落种过程中排出的种子交错有序下落,具有更好的排种均匀性。

关键词：小麦精量排种器交错勾齿式精量播种 EDEM

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基于3C认证的自走式喷杆喷雾机产品现状与展望

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中国农机化学报 2024年第1期45卷 68-75页

作者：胡继红于庆旭农业农村部农业机械化总站北京市100122 农业农村部南京农业机械化研究所南京市210014

随着植保机械研发水平的提高,自走式喷杆喷雾机成为重要的植保机械之一,其认证产品不断变化和改进。对3C认证的自走式喷杆喷雾机发展现状进行研究总结,近三年植保机械强制性认证新增初审或扩项产品共1366个,其中自走式喷杆喷雾机占比最... 详细信息

随着植保机械研发水平的提高,自走式喷杆喷雾机成为重要的植保机械之一,其认证产品不断变化和改进。对3C认证的自走式喷杆喷雾机发展现状进行研究总结,近三年植保机械强制性认证新增初审或扩项产品共1366个,其中自走式喷杆喷雾机占比最高约70%;农机3C认证采信补贴政策等推动我国自走式喷杆喷雾机的认证新产品和新技术发展,促进多系统分控、药液防干涉、喷雾防飘移、喷幅匹配和变量控制等技术实际应用。分析自走式喷杆喷雾机认证产品的发展趋势,未来将向高效化、智能化、绿色环保、安全防护、多功能化和高适应性等方面发展。为推动自走式喷杆喷雾机行业的健康发展,提出加大政策支持、加强认证制度研究、强化政府监督力度、提高产品作业质量、积极参与国际合作等建议。为植保机械的研究发展和实际应用提供参考。

关键词：现代农业植保机械自走式喷杆喷雾机强制性产品认证质量监督管理

分子膜覆盖耦合生物炭对好氧发酵氨气减排及腐熟的影响

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中国农机化学报 2024年第4期45卷 175-179,F0002页

作者：曹杰陈明江李瑞容曲浩丽王鹏军农业农村部南京农业机械化研究所南京市210014

为揭示分子膜覆盖耦合生物炭对好氧发酵氨气减排及腐熟影响,以番茄秸秆和菌菇渣为原料,采用具有选择透过性膨体聚四氟乙烯(E-PTFE)材料分子膜,添加5%生物炭,在实验室规模(500 L)进行为期33天的好氧发酵试验。结果表明:分子膜覆盖耦合生... 详细信息

为揭示分子膜覆盖耦合生物炭对好氧发酵氨气减排及腐熟影响,以番茄秸秆和菌菇渣为原料,采用具有选择透过性膨体聚四氟乙烯(E-PTFE)材料分子膜,添加5%生物炭,在实验室规模(500 L)进行为期33天的好氧发酵试验。结果表明:分子膜覆盖耦合生物炭可有效提高好氧发酵物料温度,延长高温期持续时间,相比于对照组(CK)样品,覆膜耦合生物炭组(T1)样品种子发芽指数(GI值)达到70%的时间提前12天;发酵周期内,试验组(T1)氨气(NH_(3))排放量比对照组(CK)减少34.8%。分子膜覆盖耦合生物炭好氧发酵技术可有效加快发酵反应进程,减少NH_(3)排放。

关键词：分子膜生物炭好氧发酵氨气

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整秆式收获打捆装备研究现状与发展趋势

中国农机化学报 2024年第1期45卷 330-336页

作者：司书宁张彬张湲湲黄继承沈成田昆鹏农业农村部南京农业机械化研究所南京市210014

我国麻类、芦苇、稻麦秸秆等茎秆类作物资源丰富,整秆利用具有较高的社会和经济效益。通过阐述国内外整秆打捆技术的发展历程、研究现状及进展,对比分析国内外技术的基础理论与原理性机构、装备的工作性能等方面差异,剖析国内存在的打... 详细信息

我国麻类、芦苇、稻麦秸秆等茎秆类作物资源丰富,整秆利用具有较高的社会和经济效益。通过阐述国内外整秆打捆技术的发展历程、研究现状及进展,对比分析国内外技术的基础理论与原理性机构、装备的工作性能等方面差异,剖析国内存在的打捆装置核心技术受限、创新动力不足、夹持输送环节农机农艺融合差等问题。对相关打捆装备的研究现状作出总结,并提出整秆式打捆装备研究未来将朝着核心技术不断突破、自主创新程度提高、智能化程度提升等方向发展。

关键词：高秆作物打捆技术作物秸秆整秆式收获装备

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巴旦木分级破壳机设计与试验

干旱地区农业研究 2024年第1期42卷 278-286页

作者：刘旋峰周欣张丽杨会民张海春蒋永新新疆农业科学院农业机械化研究所新疆乌鲁木齐830091

为解决巴旦木破壳机械生产效率低、破壳率低和核仁损伤量大等问题,通过研究坚果破壳原理,选用适宜机械加工的大巴旦木(‘莎车3号’)为研究对象,设计了巴旦木分级破壳机,同时进行巴旦木尺寸、破壳力加载方向及加载速度、巴旦木含水率的... 详细信息

为解决巴旦木破壳机械生产效率低、破壳率低和核仁损伤量大等问题,通过研究坚果破壳原理,选用适宜机械加工的大巴旦木(‘莎车3号’)为研究对象,设计了巴旦木分级破壳机,同时进行巴旦木尺寸、破壳力加载方向及加载速度、巴旦木含水率的物料特性分析。结果表明:破壳机破壳辊间隙和含水率对巴旦木破壳力和变形量影响显著。使用试验法优化了巴旦木分级破壳机构工作参数,当两轧辊间距离调整为Ⅰ级14 mm、Ⅱ级13 mm和Ⅲ级12 mm,含水率控制在9.8%~10.5%范围内,转速为1 000 r·min^(-1)时,测得平均破壳率为95.57%,平均破损率为3.37%,满足实际生产需求。

关键词：巴旦木分级破壳力学特性破壳率破损率

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运动解耦且大工作空间三平移机构拓扑设计

农业机械学报 2024年第4期55卷 421-430页

作者：沈惠平潘海月丁文芹李菊杜中秋李涛常州大学现代机构学研究中心常州213164 农业农村部南京农业机械化研究所南京210014

根据基于方位特征(POC)方程的并联机构拓扑设计方法和运动解耦设计原理,提出一个运动解耦性优异的单回路三平移子并联机构;设计一类4个具有正向位置符号化、部分运动解耦性且具有较大工作空间的三平移(3T)并联机构;对这类机构进行拓扑... 详细信息

根据基于方位特征(POC)方程的并联机构拓扑设计方法和运动解耦设计原理,提出一个运动解耦性优异的单回路三平移子并联机构;设计一类4个具有正向位置符号化、部分运动解耦性且具有较大工作空间的三平移(3T)并联机构;对这类机构进行拓扑特性分析,得到相同的方位特征集(POC)、自由度(DOF)、耦合度(κ)、运动解耦性等主要拓扑特性;对其中一个机构进行运动学、动力学性能分析。根据基于拓扑特征运动学建模原理,求出其符号化位置正反解,以及速度、加速度曲线;基于推导出的位置逆解公式,分析机构的奇异位形及工作空间;根据基于序单开链的虚功原理,进行其动力学建模与分析,求解出机构的驱动力。

关键词：并联机构拓扑设计奇异性工作空间驱动力

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花生机械化收获装备与技术研究进展

农业机械学报 2024年第8期55卷 21-38页

作者：申海洋罗伟文吴峰顾峰玮杨红光胡志超农业农村部南京农业机械化研究所南京210014

花生收获季节性强,人工作业劳动强度高,效率低,收获损失大,花生生产需要依靠成熟的机械化收获技术。中国的花生收获机械化水平在花生机械化生产环节中处于较低水平,严重制约了中国花生机械化水平的整体提高。本文在阐述花生收获作业模... 详细信息

花生收获季节性强,人工作业劳动强度高,效率低,收获损失大,花生生产需要依靠成熟的机械化收获技术。中国的花生收获机械化水平在花生机械化生产环节中处于较低水平,严重制约了中国花生机械化水平的整体提高。本文在阐述花生收获作业模式为联合收获作业模式、两段式收获作业模式和三段式收获作业模式的基础上,对中国花生机械化收获的挖掘装置和摘果装置进行了系统归纳总结,并阐述了输送链式花生收获机、条铺式花生收获机、挖掘翻秧花生收获机、半喂入和全喂入式花生联合收获机的性能和特点。同时,分析了美国花生机械化收获技术,并对印度花生收获机进行了简述。最后,在总结花生机械化收获装备特点的基础上,分析了中国花生收获机械存在的问题,并对未来发展趋势进行了展望。指出花生机械化收获装备将进入以智能化、精细化、高效化为主导的新阶段。

关键词：花生分段收获联合收获作业模式综述

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设施园艺移动平台分布式驱动自适应防滑控制

农业工程学报 2024年第10期40卷 85-96页

作者：陈凤丁俊杰罗志涛郑恩来鲁应涛汪小旵沈成鲁植雄南京农业大学工学院南京210031 农业农村部南京农业机械化研究所南京210014

针对设施园艺特殊作业场景对电驱移动平台灵活作业与高操纵稳定性需求,该研究设计了一种四轮轮毂电机独立驱动的分布式设施园艺电驱移动平台,并提出了一种可提高转向灵活性与稳定性的自适应防滑控制策略。在该控制策略中,首先构建电驱... 详细信息

针对设施园艺特殊作业场景对电驱移动平台灵活作业与高操纵稳定性需求,该研究设计了一种四轮轮毂电机独立驱动的分布式设施园艺电驱移动平台,并提出了一种可提高转向灵活性与稳定性的自适应防滑控制策略。在该控制策略中,首先构建电驱移动平台动力学模型与Ackermann差速转向模型,结合速度瞬心原理及轮胎侧偏角确定各车轮转向目标转速;其次,为提高电驱移动平台对时变附着系数的适应能力,采用改进的强跟踪自适应无迹卡尔曼滤波算法设计复杂路面识别器,实现对路面附着系数准确估计;最后,设计基于自适应滑模算法的防滑控制器,根据路面附着系数估计值确定车轮相对最佳滑转率并实时控制滑转率。为验证所提控制策略的有效性,开展了Carsim-MATLAB/Simulink联合仿真与分布式设施园艺电驱移动平台实车试验。试验结果表明,所提控制策略可准确估计复杂道路下路面附着系数,降低车轮滑转率误差;在不变路面、对接路面与对开路面3种工况下,左侧车轮滑转率误差分别为0.031、0.015和0.038,右侧车轮滑转率误差分别为0.026、0.005和0.028;在不变路面与随机路面实测路况下,电驱移动平台路面附着系分别数约为0.44和0.47,最大滑转率分别约为0.69和0.68,有效抑制了轮胎转向时的过度滑转,提高了电驱移动平台的行驶稳定性。研究可为设施园艺车辆驱动防滑控制提供具体理论依据和实施方案。

关键词：农业机械试验设施园艺轮毂电机电驱移动平台差速转向防滑控制

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芒果采收车机械臂运动特性分析及试验

农业工程学报 2024年第1期40卷 58-67页

作者：刘世豪王菲林茂刘俊孝姚克恒海南大学机电工程学院海口570228 农业农村部南京农业机械化研究所南京210014

为提高芒果采收车机械化采摘的适应性,该研究采用多体动力学理论方法对其机械臂的运动特性进行分析。首先,结合芒果生长和农艺特征及采摘机械臂几何构型与向量特性,运用D-H法建立了机械臂运动学模型以探索其运动特性,并进行末端执行器... 详细信息

为提高芒果采收车机械化采摘的适应性,该研究采用多体动力学理论方法对其机械臂的运动特性进行分析。首先,结合芒果生长和农艺特征及采摘机械臂几何构型与向量特性,运用D-H法建立了机械臂运动学模型以探索其运动特性,并进行末端执行器运动轨迹规划。轨迹规划结果表明末端执行器运动平稳,满足芒果采摘运动要求。进一步地,利用拉格朗日法构建了机械臂的动力学模型,对其进行了正逆动力学仿真验证,以深入了解机械臂的关节运动特性。动力学分析结果表明,在恒力矩工况下,伸缩装置和摆动装置的运动呈现一定的周期性,摆动装置、旋转装置角加速度和伸缩装置加速度均约在1.25、2.30、4.15 s达到阶段峰值;在仅做摆动周期运动的情况下,旋转装置、摆动装置所受驱动力矩均近似呈周期性变化,峰值分别为72.5与52 N·mm,且在一个运动周期内,均有两个极大值点。对机械臂结构进行仿真模态计算和模态试验,结果表明前六阶固有频率误差在5%以内,验证了芒果采收车机械臂多体动力学仿真建模的准确性。研究结果可为保证有效实现机械臂的采摘效果及提高其可靠性与稳定性提供依据。

关键词：农业机械模型芒果采收采摘机械臂动力学建模运动学特性