摘要：设计了一种以槽轮为计量机构、以嵌入式系统为控制系统的奶牛个体精料变量补饲系统。该系统利用无线射频识别技术识别奶牛身份,根据个体奶牛的基础日粮采食量及其产奶量的差异,实现4种精饲料的精准配料、自动计量、混合与投放。检测结果表明,该系统的投料响应时间为1.47 s、同步投料时间为15.15 s、门禁栏杆开启时间为3.92 s、系统读卡距离为52.3 cm、报警料位高度为21.5 cm,系统射频识别正确率为100%,并且4种饲料的混合质量良好,计量误差小于5%,能够满足奶牛的饲喂要求,同时具有奶牛补料数据在线查询和打印功能。

摘要：为实现桑园内氮、磷、钾和有机肥按需均衡施肥,保障桑叶产量、质量,减小肥料不合理使用造成的面源污染,设计了一种能够变比配肥和定向撒肥的桑园自走式变比配肥定向撒肥机。根据桑园农艺要求设计的整机长为1450 mm、宽为655 mm、高为1141 mm,并对履带行走系统、变比配肥掺混机构进行设计。通过离散元法对变比配肥掺混过程和撒肥盘撒肥效果进行仿真分析,发现槽轮转速在20~80 r/min范围内,配肥偏离度标准差低于0.4,掺混均匀性较好;抛撒肥料时,曲线形叶片撒肥盘肥料分布呈对称形状,撒肥效果较好。通过正交试验优化设计定向撒肥板长度为450 mm、高度为80 mm、折弯角为100°。通过响应面法分析因素对撒肥分布变异系数的影响,主次顺序为:撒肥盘转速、碰撞掺混腔收料口与撒肥盘中心距离、整机作业速度,并确定较优工作参数:撒肥盘转速为290.1 r/min、碰撞掺混腔收料口与撒肥盘中心距离为88.2 mm、整机作业速度范围为0.5~0.7 m/s。通过田间试验验证,桑园自走式变比配肥定向撒肥机工作时撒肥分布变异系数低于40%,试验表明自走式桑园变比配肥定向撒肥一体机田间工作时具有较高的可靠性。

摘要：针对向生猪饲料中添加颗粒药物时药物分布不均导致的药物利用率低的问题,设计了一种精准配比料药一体化饲喂器,以计量式斜槽轮为排料装置,并对排料斜槽轮、排药斜槽轮、饲料分流刀等关键部件进行了设计和仿真,实现给定质量比范围内的实时精准加药。用离散元分析软件EDEM进行排料稳定性分析,得出转速为40~60 r/min时排料槽轮的稳定性较好,根据(100~250)∶1的料药质量配比确定排药槽轮转速为10~20 r/min。用力链分析饲料颗粒和药物颗粒在斜槽轮排料装置工作时的受力情况,可知饲料颗粒和药物颗粒所受的外力小于破碎力,两种颗粒在整个运动过程中所受的外力不会造成颗粒破碎。通过样机试验测得在给定转速范围内,可实现的料药质量配比范围为(93.4~251.8)∶1,给定的料药质量配比在此范围内;进行料药配比混合台架试验,试验结果表明精准配比料药一体化饲喂器能实现向饲料中实时精准加药,解决了小粒径小流量的药物颗粒在大粒径大流量的饲料颗粒中分布不均匀问题。

摘要：针对标准型往复式切割器切割棉秆过程中动刀片磨损严重以及易出现棉花秸秆被动刀片前桥向前推倒、劈裂等问题,该文在分析往复式切割器切割图的基础上,提出了切割有效率的概念,并以切割有效率为研究目标,采用仿真技术和响应面法,研究了动刀片的结构参数(动刀片宽度、刀刃高度、前桥宽度)对切割有效率的影响,同时利用高速摄像系统观察分析了动刀片前桥形状对棉秆切割质量的影响;通过响应面分析,优化了动刀片的结构参数,建立了目标值与各影响因素之间的回归模型,并对模型进行了验证;通过高速摄像技术优化了动刀片前桥的形状,提高了棉秆切割质量。试验结果表明,动刀片宽度、刀刃高度、前桥宽度以及两两之间的交互作用对切割有效率都具有显著影响,动刀片前桥形状对棉秆切割质量有重要影响。优化设计的动刀片的结构参数是:动刀片宽度为90 mm、刀刃高度为52 mm、前桥宽度为15 mm、前桥形状为圆弧型,此时的切割有效率为96.148 2%。利用优化设计的动刀片,在棉花秸秆切割试验台上进行了棉秆切割试验,试验结果表明,新型动刀片的棉花秸秆割茬高度的平均值比标准型动刀片割茬高度的平均值低5.9 mm,棉花秸秆单位面积切割功的平均值降低了6.1%,棉花秸秆割茬截面平整率提高了12%。研究结果可为高效、低耗的棉花秸秆往复式切割器的设计提供参考。

摘要：为了能够迅速、可靠地确定空载状态下往复式棉秆切割器的切割阻力和功耗等数据从而优化其设计,选择一种以偏置式曲柄连杆机构驱动的往复式棉秆切割器作为仿真与试验研究对象。采用SolidWorks进行了虚拟样机设计,利用ADAMS对空载状态下往复式棉秆切割器进行了动力学仿真研究,依据仿真数据应用响应面方法对切割峰值阻力与机架所受振动力进行了试验分析,确定了割刀平均切割速度为0.8m/s、配重块质量为1.5kg、安装位置滞后于曲柄位置170°时切割峰值阻力与机架所受振动力最小,分别为450和380N。利用研制的往复式棉秆切割试验台,对空载状态下的切割阻力随着割刀平均切割速度的变化进行了试验研究,并与仿真数据进行了对比分析。结果表明,切割峰值阻力的实测值与模拟值相对误差为7%,机架所受振动力的实测值与模拟值相对误差为7.7%,仿真数据可靠,能替代试验数据作为参考依据,为低功耗棉秆切割收获装备的研发提供了一种设计参考。

摘要：为研究青饲料收获机调制部件工作参数对饲草作物调制性能的影响,设计了一种调制辊间隙可调的齿辊式饲草作物调制试验台。试验台主要由调制辊、间隙调节机构、调制辊快速更换机构及测控系统等组成,通过测控系统可实时采集固定辊与传动轴之间的扭矩、转速等信息,进而得到试验台能耗。为检验试验台的工作性能,以青贮玉米为试验对象,以固定辊转速、调制辊单位工作长度喂入量和调制辊间隙为试验因素,以单位能耗、茎秆破节率和籽粒破碎率为目标参数,采用BoxBehnken试验方法进行三因素三水平响应面试验,通过分析分别建立了目标值与试验因素的二次回归模型,得到试验条件下调制最优工作参数组合为固定辊转速1157 r/min、调制辊单位工作长度喂入量10.84 kg/(m·s)、调制辊间隙2.6 mm,目标值最优解为单位能耗2347.44 J/kg、茎秆破节率95.66%、籽粒破碎率95.19%。利用青贮玉米进行了验证试验,结果表明,在最优工作参数组合条件下,单位能耗、茎秆破节率、籽粒破碎率分别为2377.53 J/kg、95.62%、95.02%,与理论优化值相对误差均小于1%。本研究可为饲草作物调制机械的设计及工作参数的选择提供数据参考与技术支持。

摘要：为研究调制辊工作参数对苜蓿调制性能的影响,在已有苜蓿调制试验台的基础上,利用LabVIEW软件设计了一套试验台测控系统。该测控系统主要由电动机控制系统、数据采集系统、调制辊间隙调节系统和上位机系统4部分组成,实现了调制辊转速在350~1350 r/min之间的连续可调和调制辊间隙在2~4 mm之间的精确控制,数据采样速率最高可达1 kHz,并在测控系统显示界面上实时显示与保存试验台工作过程中固定辊与传动轴之间的扭矩和转速曲线、电动机功率曲线以及浮动辊轴承座与间隙调节液压缸之间的压力曲线。利用配备测控系统的试验台,以紫花苜蓿为试验对象,采用Box-Behnken试验设计方法进行了三因素三水平响应面试验,结果表明,该测控系统能够实现试验台精确控制与数据实时精准采集。分别建立了单位能耗、苜蓿压扁率和压扁损失率与试验因素的二次回归模型,得到了试验条件下调制工作参数的最优解分别为:调制辊转速775 r/min、调制辊间隙3.3 mm、调制辊单位工作长度喂入量2.77 kg/(m·s);同时,得到了苜蓿调制试验目标值的最优解分别为:单位能耗909.25 J/kg、苜蓿压扁率96.67%、压扁损失率1.67%。利用紫花苜蓿进行了验证试验,结果表明,在最优工作参数组合条件下,单位能耗、苜蓿压扁率、压扁损失率分别为931.42 J/kg、94.33%、1.65%,与模型优化值的相对误差均小于3%。该测控系统为苜蓿的调制试验提供了可靠的技术支撑,也为苜蓿调制机构的设计及工作参数的选择提供了数据参考和理论依据。

摘要：黄河三角洲地区莲藕种植深度为30~40 cm,其采收以人工为主,采收环境恶劣,劳动强度大。为解决莲藕采收问题,本文设计了一种智能、高效、低损伤的履带式自走水力采藕机。对采藕机整机结构、工作原理、各关键机构进行了设计和选型,并开展了田间试验进行验证。采藕机主要由底盘及履带式自走机构、水力系统、液压系统、动力系统和控制系统等组成。总动力由柴油机提供,行走机构为履带式,具有良好的稳定性和灵活的转向性能,能适应复杂的藕田作业环境;射流冲刷方式为摆动射流,由提升液压缸和摆动液压缸分别带动喷嘴阵列上升、下降和左右循环摆动作业;能进行坡度0°~40°的转场作业,作业幅宽为2.3 m,能够对莲藕表层以上淤泥快速有效冲刷。在3个不同藕田进行了莲藕采收试验,试验结果表明,该机器能适应100 cm以下不同水深的藕田,采藕机莲藕采净率大于等于95%,莲藕损伤率小于等于5%,作业油耗率小于等于215 g/(kW·h),作业时行驶速度和平均工作效率分别为3 m/min和0.04 hm^(2)/h,采收效率为人工采藕效率的4~5倍。采藕机工作性能稳定,能够射流冲刷掉莲藕表面淤泥且未损伤莲藕,满足莲藕采收要求。

摘要：针对目前国内奶牛饲喂过程中青贮池饲料运输成本高、操作工序多以及营养损失大等问题,在现有立式饲料搅拌机的基础上,确定了牛场青贮秸秆饲料高效饲喂的自走式全混合日粮制备机总体方案,设计了青贮池青贮秸秆饲料取料装置、环形输送装置、带有切碎刀片的立式搅拌装置以及可调节撒料范围的侧门撒料装置。针对人工手动或多功能单一机械移除青贮圆捆或方捆塑料拉伸膜效率低的问题,模拟人类牙齿咬切方法设计了一种切捆除膜装置,利用下割刀的咬合动作实现对青贮捆的抓捆、切捆、除膜等一体化作业。设计了一种高效挂接机构,可对青贮池取料装置和切捆除膜装置进行快速换装,实现了牛场青贮秸秆饲料高效饲喂的一体化作业。经试验检测,样机取料高度为5000 mm,取料宽度为2000 mm,全混合日粮总制备时间为23.7 min,得到全混合日粮混合均匀度为91.1%,全混合日粮生产率为29.6 m^3/h,卸料自然残留率为0.7%,青贮秸秆捆破膜清除率达98.4%,验证了该机的实用性。

摘要：饲草收获机作物喂入矢角(辊(叶片)轴心至喂入点矢径的水平夹角)对切碎辊转矩负荷及切碎性能有重要影响,通过检测传动带压力与作物喂入矢角的关系,对收获机切碎特性与作物切碎过程进行了运动学、动力学分析,揭示了饲草作物切碎质量、能耗与作物喂入矢角的关系,建立收获机切碎辊作物喂入矢角数学模型并进行了优化。试验结果表明,当优化参数组作物单位长度喂入量为5.5 kg/s、切碎辊转速为1600 r/min、传动带初始压力为1.2 MPa时,该作业参数组下切碎作物喂入矢角数学模型精度最高,准确率达79.52%,模型偏差为0.491 MPa(0.957 rad),能够有效表征铡草机切碎作业负荷,同时在保证作物切碎质量下提高了铡草机作业能力,优化的切碎喂入矢角模型下切碎扰动响应时间缩短约26.41%,单位作业能耗减小约11.36%。该切碎作物喂入矢角模型丰富了铡草机切碎作业的建模方法,为饲草作物类铡草机负荷控制系统设计提供了参考。