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基于AMESim的旋耕机自动调平系统仿真分析与试验研究

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中国农业科技导报 2020年第8期22卷 64-74页

作者：吴帆蒋蘋胡文武金生陈庚湖南农业大学机电工程学院长沙410128

为实现旋耕机田间作业过程中保持水平,设计了一种机具自动调平系统,该系统由控制系统、液压系统、三点悬挂机构、执行元件等组成。建立了该机具在不同情况下的数学模型,并基于AMESim软件构建了液压系统的仿真模型,仿真结果表明:常规PID... 详细信息

为实现旋耕机田间作业过程中保持水平,设计了一种机具自动调平系统,该系统由控制系统、液压系统、三点悬挂机构、执行元件等组成。建立了该机具在不同情况下的数学模型,并基于AMESim软件构建了液压系统的仿真模型,仿真结果表明:常规PID算法超调非常明显,且连续调平后需要的稳定时间超过2 s,整体调节时间较长,达不到系统所需要求,而模糊PID算法响应时间为1 s左右,基本不超调,到达目标时间、且稳定时间明显更短。并对有、无自动调平功能的旋耕机进行了田间作业,结果表明:具有自动调平功能的系统相较无自动调平功能的系统在耕整地上有大幅度提升,前者耕深高度差最大为2.3 cm,后者耕深高度差最大为9.4 cm;前者平均耕深稳定性系数为94.7%,后者平均耕深稳定性系数为81%;前者平整度≤1.08 cm,后者平整度≤2.8 cm。研究了液压系统对调平影响规律,深入分析了调平响应速度、调平控制精度、系统稳定性,为旋耕机具对土壤作业保持平整性和耕深一致性提供了一定依据。

关键词：旋耕机自动调平液压系统 AMESim 模糊PID 耕深平整度

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履带式林间草带收割机设计与试验

农业机械学报 2021年第4期52卷 126-133页

作者：祝露王德成尤泳邬备马文鹏郇晓龙中国农业大学工学院北京100083 湖南农业大学机电工程学院长沙410323

林下种草是近年来人工林普遍采用的林下经济模式。针对林草种植模式中因林木间距小、植被茂盛、地表不平、视野受限而带来的牧草收获困难等问题,设计了一款履带式林间草带收割机,该机主要特点是幅宽小、转弯灵活,适合林间牧草收获作业... 详细信息

林下种草是近年来人工林普遍采用的林下经济模式。针对林草种植模式中因林木间距小、植被茂盛、地表不平、视野受限而带来的牧草收获困难等问题,设计了一款履带式林间草带收割机,该机主要特点是幅宽小、转弯灵活,适合林间牧草收获作业和硬杂草、稀疏灌木的切割作业。根据实地调研提出基于林间作业环境的割草机设计要求,通过对割草机行走系统、切割系统进行分析计算,确定了履带、圆盘式切割器的主要结构参数,分析了圆盘式切割器的运动轨迹和牧草被割断后的运动状态,并采用力学计算和仿真模拟的方式计算了机架的受力情况。试制样机,并进行了林间牧草收获试验,结果表明,收割机的平均作业速度为0.42 m/s,割茬高度7.6 cm,割幅利用系数为0.94。说明所设计的履带式林间草带收割机能够适应人工林作业环境,满足林间牧草收获作业要求。

关键词：林间草带收割机履带式圆盘式切割器

常用表面活性剂及其复配使用对土壤磷流失及再吸持的影响

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北方园艺 2022年第24期 59-64页

作者：罗惠莉谢振增杨怡萱王辉刘大为王玮湖南农业大学资源环境学院湖南长沙410128 湖南农业大学水利与土木工程学院湖南长沙410128 湖南农业大学机电工程学院湖南长沙410128

以3种常用表面活性剂NP-10(壬基酚聚氧乙烯醚10 mol)、TW-80(聚山梨醇酯-80)和SDS(十二烷基硫酸钠)为试材,并将非离子与阴离子表面活性剂复配进行试验,采用土柱淋溶试验,通过测定淋出液中磷含量,淋溶后土壤磷吸附量、Zeta电位及土壤水... 详细信息

以3种常用表面活性剂NP-10(壬基酚聚氧乙烯醚10 mol)、TW-80(聚山梨醇酯-80)和SDS(十二烷基硫酸钠)为试材,并将非离子与阴离子表面活性剂复配进行试验,采用土柱淋溶试验,通过测定淋出液中磷含量,淋溶后土壤磷吸附量、Zeta电位及土壤水分特性等,研究了非离子表面活性剂及其复配淋溶下对表层土壤磷流失和再吸持的影响,以期为减少农业面源污染提供参考依据。结果表明:NP-10促进了磷流失,磷流失总量比CK增加了26.04%;但TW-80对土壤磷流失影响相对较小。NP-10、TW-80分别与SDS复配淋溶降低了土壤磷流失量,但仍高于CK 5.24%和13.67%。按磷流失总量,各试验组排序依次为SDS-5>NP-10-5>TW-80+SDS>TW-80-5>NP-10+SDS>CK。土壤磷流失与土壤Zeta电位、土壤持水性均呈正相关。而淋溶后土壤磷吸附量和Zeta电位的相关性最强(R=0.8750);而与磷流失总量相关性弱。表面活性剂改变了土壤表面电性,对磷的再吸附及后续磷供给有较大影响。

关键词：表面活性剂磷土壤流失

土壤-水稻前茬离散元仿真参数标定及其旋耕轨迹分析

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农业工程学报 2024年第7期40卷 72-82页

作者：赵智豪吴明亮谢双鹏罗海峰黎鹏程曾熠蒋啸虎湖南农业大学机电工程学院长沙410128 湖南省现代农业装备工程技术研究中心长沙410128

在进行稻油轮作区域水稻收获后旋耕作业中的前茬运动、受力仿真分析时,由于缺乏可靠的离散元仿真参数难以准确计算土壤-水稻前茬运动规律和相互间受力。该研究采用EDEM软件对土壤-水稻前茬混合物内部各物质的物理与接触参数进行离散元... 详细信息

在进行稻油轮作区域水稻收获后旋耕作业中的前茬运动、受力仿真分析时,由于缺乏可靠的离散元仿真参数难以准确计算土壤-水稻前茬运动规律和相互间受力。该研究采用EDEM软件对土壤-水稻前茬混合物内部各物质的物理与接触参数进行离散元仿真标定。首先测定了土壤-水稻前茬混合物内各物质物理与相互间接触参数,以堆积角作为评价指标,利用仿真试验进行了显著因素筛选、最优水平取值范围确定及二阶回归模型下最佳参数寻优,对参数进行了标定,得到土壤-水稻前茬混合物模型极显著参数的最优组合为土壤-土壤恢复系数0.407、土壤-土壤动摩擦系数0.123、土壤-水稻前茬静摩擦系数0.596、土壤表面能1.860 J,此时与试验堆积角误差为0.58%。并进行了土壤-水稻前茬间的直剪试验与仿真,得到了稳定后不同垂直应力下试验与仿真的直剪切应力误差分别为:5.4%(50 kPa),4.1%(100 kPa),3.1%(150 kPa)。最后在最优参数组合下,开展了基于MBD-DEM的旋耕土壤-水稻前茬轨迹分析试验,前茬跟随旋耕刀及直接被掩埋两种埋覆场景下仿真与土槽试验轨迹的Spearman秩相关系数分别为0.91、0.84,验证了仿真模型标定参数的准确性。研究结果可为水稻前茬旋耕轨迹调控过程的离散元仿真分析提供可靠的接触参数。

关键词：离散元直剪试验堆积角水稻前茬接触参数旋耕轨迹

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油菜钵苗移栽机平厢成穴装置设计与试验

吉林大学学报(工学版) 2023年

作者：全腊珍石方刚全伟吴明亮黄元昊向伟中国农业科学院麻类研究所湖南农业大学机电工程学院湖南农业大学东方科技学院

针对目前油菜移栽机成穴装置受厢面土壤不平整、成穴器入出土方式的影响造成的孔穴尺寸与理论尺寸差异大、孔穴稳定性低等问题，基于油菜钵苗栽植农艺要求及钵苗外形尺寸，设计了一种油菜钵苗移栽机平厢成穴装置，包含平厢装置和成穴装... 详细信息

针对目前油菜移栽机成穴装置受厢面土壤不平整、成穴器入出土方式的影响造成的孔穴尺寸与理论尺寸差异大、孔穴稳定性低等问题，基于油菜钵苗栽植农艺要求及钵苗外形尺寸，设计了一种油菜钵苗移栽机平厢成穴装置，包含平厢装置和成穴装置。利用Matlab软件对成穴器的运动轨迹进行了分析，得到了成穴器的运动轨迹参数方程，验证了成穴器在成穴作业过程中的“零速时间段”理论。试制样机并进行田间试验，试验结果表明，拖拉机以1.62～1.81 km/h的速度前进，该机作业的厢面平整度为1.93 mm，孔穴锥度变异系数为2.7%，合格孔穴率为98.1%，成穴频率为107穴/min，各项性能指标均满足油菜钵苗移栽的农艺要求。该研究可为油菜钵苗移栽机平厢成穴装置的设计与优化提供参考。

关键词：农业机械零速成穴油菜钵苗移栽栽植孔

水稻泥浆育秧双齿辊筛分式制浆机的设计与试验

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农业工程与装备 2023年第1期50卷 1-6页

作者：郭龙涛谢方平湖南农业大学机电工程学院湖南长沙410128

针对水稻育秧环节缺乏专用制浆设备的问题,设计并研制了一种固定式双齿辊筛分式制浆机。该机型主要由碎土搅拌和筛分装置组成,经过详细计算得出,碎土搅拌装置需要的传动功率为5.2 k W,筛分装置需要的传动功率为2.5 k W。在确定两个装置... 详细信息

针对水稻育秧环节缺乏专用制浆设备的问题,设计并研制了一种固定式双齿辊筛分式制浆机。该机型主要由碎土搅拌和筛分装置组成,经过详细计算得出,碎土搅拌装置需要的传动功率为5.2 k W,筛分装置需要的传动功率为2.5 k W。在确定两个装置结构尺寸的基础上搭建了筛分装置试验台,通过试验证明,该型制浆机振动筛的最优作业组合参数为导轨倾角30°,转速2.0 r/s,振幅0.18 m,能提供高品质的水稻育秧泥浆,全面提升水稻育秧的机械化水平。

关键词：水稻泥浆育秧筛分式制浆机

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高校重点实验室创新人才培养模式探索与实践

实验室研究与探索 2021年第7期40卷 249-253页

作者：吕磊罗海峰谢伟王修善湖南农业大学机电工程学院长沙410128

高校重点实验室是目前学科专业发展的中坚力量。为了更好地提升重点实验室培养创新人才水平,分析了传统学生培养模式和教学科研人才培养模式弊端,根据科研活动特殊性,以思想灵活,敢于摸索为核心,设计一种基于系统动力学的创新人才培养... 详细信息

高校重点实验室是目前学科专业发展的中坚力量。为了更好地提升重点实验室培养创新人才水平,分析了传统学生培养模式和教学科研人才培养模式弊端,根据科研活动特殊性,以思想灵活,敢于摸索为核心,设计一种基于系统动力学的创新人才培养模式模型,把学生流、资金流、设施流等作为基础流,组建模型框架,利用计算机获得模型的坐标图像和二维图标,依照模型操作流程得到创新人才培养模式方案,即充分发挥重点实验室优势,组建高水平师资团队,制定系统培养计划,保证创新人才全面发展。实验结果表明,培养模式具有良好的有效性,在创新人才培养方面取得了较好成绩,对高校重点实验室改革具有一定参考价值。

关键词：高校重点实验室创新人才培养模式系统动力学

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基于刚柔耦合的水稻脱粒滚筒仿真分析与试验

湖南农业大学学报(自然科学版) 2022年

作者：侯杰王修善谢方平刘大为陈志刚湖南农业大学机电工程学院智能农机装备湖南省重点实验室

为降低水稻机收作业中籽粒破碎率、提高清洁度，依托纵轴流差速分段式脱粒滚筒，设计3种不同形状脱粒元件，刚柔耦合成6种类型脱粒滚筒；基于冲量–动量定理对籽粒碰撞过程进行理论分析，通过仿真试验得到刚性杆齿和刚柔耦合杆齿与谷物...

为降低水稻机收作业中籽粒破碎率、提高清洁度，依托纵轴流差速分段式脱粒滚筒，设计3种不同形状脱粒元件，刚柔耦合成6种类型脱粒滚筒；基于冲量–动量定理对籽粒碰撞过程进行理论分析，通过仿真试验得到刚性杆齿和刚柔耦合杆齿与谷物接触时受到的法向力均值为28.4 N、22.3 N，切向力均值为14.43 N、8.74 N；以前滚筒齿形、前滚筒转速和前后滚筒转速差为影响因素，以水稻籽粒破碎率和未脱净率为评价指标进行试验。结果表明：前后滚筒转速差对破碎率的影响最大，前滚筒齿形对未脱净率的影响最大；试验得到的最优组合为，前滚筒齿形为弓齿、前滚筒转速为600 r/min、前后滚筒转速差为100 r/min；与刚性脱粒元件相比，带有聚氨酯橡胶套的刚柔耦合脱粒元件对降低水稻籽粒破碎率的效果显著，水稻籽粒破碎率平均可降低18.5%。

关键词：

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基于蓝牙Mesh的果园智慧灌溉系统的设计

黑龙江科学 2024年第4期15卷 158-161页

作者：赵善政湖南农业大学机电工程学院长沙410128

为了提高水资源利用率及灌溉精准控制,为农业生产提供技术支撑,设计了以Nordic公司NRF52832蓝牙系统级芯片(System on Chip,SOC)为核心的果园无线环境监测与灌溉控制系统,通过信息采集终端模块实时采集果园的土壤含水率、空气温湿度等... 详细信息

为了提高水资源利用率及灌溉精准控制,为农业生产提供技术支撑,设计了以Nordic公司NRF52832蓝牙系统级芯片(System on Chip,SOC)为核心的果园无线环境监测与灌溉控制系统,通过信息采集终端模块实时采集果园的土壤含水率、空气温湿度等环境信息,通过蓝牙Mesh中继节点将数据包发送到Mesh网关上,蓝牙Mesh网关通过通用无线分组网(general packet radio service,GPRS)将处理后的数据包传输到物联网云平台,为农业数据分析提供基础信息,通过电磁阀节点实现精准灌溉。

关键词：蓝牙组网无线网络数据采集智能灌溉果园