摘要：变量施肥具有提高肥料利用率、保护生态环境、节约农业生产成本等优点,但目前还没有得到广泛的应用,除了难以获得变量施肥的处方图之外,缺乏闭环检测也是原因之一。闭环控制是实现变量施肥的关键之一,与间接测量排肥轴的转速相比,实时检测肥料的质量流量更为准确。本文基于静电感应原理,设计了一种颗粒肥料质量流量传感器。由于颗粒肥料之间、颗粒肥料与空气、颗粒肥料与排肥管之间的摩擦和碰撞,颗粒肥料会携带一定量的电荷,因此本研究设计了环形电极来检测电荷强度,并利用电流放大电路输出感应电流。通过标定质量流量与感应电流的关系,获得了实时的肥料质量流量。搭建试验台对该颗粒肥料质量流量传感器进行检测,试验台主要包括动态信号采集系统、肥料箱、电流放大器和环形电极传感器。以大颗粒尿素(CO(NH2)2)、过磷酸钙(Ca(H2PO4)2·H2O)和氯化钾(KCl)为研究对象,其平均容重分别为0.7、1.2、1.1 g/cm^3。根据施肥装置的物理参数,通过调整排肥轴转速可获得近似的目标质量流量,目标质量流量的范围是3~15 g/s,增量为1 g/s。对于每个质量流量,进行了4次重复。每次重复30 s,施肥装置与信号采集系统同时启动。利用平均感应电流和平均质量流量建立回归方程,采用插值法得到实时质量流量。随后,对每种肥料进行25次试验,从而检验本文中颗粒肥料质量流量传感器的测量精度,每次试验的目标质量流量由5个随机质量流量组成,每个质量流量下持续排肥6 s,用天平称量30 s内的实际质量,通过积分质量流量和时间曲线计算检测质量。采用SPSS 22.0软件对试验结果进行统计分析,分析表明,大颗粒尿素、过磷酸钙、氯化钾的检测误差分别为3.9%、5.1%、5.9%,相应的标准差分别为5.21、7.98、11.29。检测质量与实际质量无显著性差异(P>0.1),大颗粒尿素、过磷酸钙和氯化钾检测误差的数学期望值分别为3.74%、4.93%、5.22%。本文的研究结果表明,检测误差随颗粒肥料粒径的减小而增大。

摘要：针对我国北方地区(特别是东北垄作地区)旱作农业现状,通过组合多项先进农艺技术,得到适合东北垄作地区特点的蓄水保墒耕作技术体系及联合作业工艺方案,设计适合该地区主要农作物的多功能蓄水保墒秸秆根茬粉碎还田联合、耕整联合、耕整种植联合的作业机具。试验证明,系列机具各项作业指标均满足现代农艺要求,达到蓄水保墒、高效节能、增产增收的目的,已在农业生产中应用。

摘要：为简化机具结构,同时解决传统播种作业过程中覆土及镇压作业稳定性不佳的问题,该文设计了一种兼具覆土和镇压功能的覆土镇压器,该装置由左右2个具有锥形结构的覆土镇压轮组成。通过对覆土镇压作业过程种沟土壤受力情况和运动过程的分析,明确了该装置的覆土和镇压作用机理,及覆土镇压器主要结构参数和作业参数(外径、覆土镇压器宽度、内倾角和载荷)的取值范围,同时确定了影响覆土和镇压性能的3个主要影响因素(外载荷、左右覆土镇压轮间距和内倾角)。通过三因素三水平Box-Benhnken试验,以作业后的覆土厚度和种沟上方距离地表5 cm处土壤紧实度为试验指标,得到了影响土壤紧实度的各因素的主次顺序为:载荷、左右覆土镇压轮间距、内倾角,影响覆土厚度的各因素的主次顺序为:内倾角、载荷、左右覆土镇压轮间距。通过Design-Expert软件获得了覆土镇压器最佳参数组合为:载荷900 N,左右覆土镇压轮间距为13 mm,内倾角为16?。最佳参数组合的验证试验得出,作业后种沟上方距离地表5 cm处土壤紧实度均值为(43.8?1.9)k Pa,变异系数为4.3%;覆土厚度均值为(32.9?2.3)mm,变异系数为6.9%。满足既定的设计目标,且具有较好的作业稳定性,该研究可为播种机覆土镇压器的设计提供参考。

摘要：针对现有气吸式高速精密排种器遇负压骤降时易发生大量漏播的技术难题,设计了一种在排种盘上同时设有吸孔、导种槽和取种槽3种种子拾取机构的气吸机械复合式大豆精密排种器,其中导种槽引导种子向取种槽运动,取种槽拾取种子,同时吸孔产生吸力促进种子的拾取,通过3种拾取机构共同改变种群运移行为,保证气流负压骤降情况下的排种性能;通过离散元仿真设计和理论建模分析等方法,研究关键设计参数对种群运移规律的影响,并对关键部件几何结构参数进行优化设计;通过回归分析和多因素试验得出作业速度、取种槽和导种槽几何结构尺寸、负压均对排种器播种效果有显著影响,并得出排种器最优结构参数为:导种槽倾角45°、导种槽深度2 mm、取种槽上边宽度9.5 mm、取种槽下边宽度7.3 mm、取种槽深度5.7 mm、取种槽前后槽面宽度9.5 mm,在该几何结构条件下,当作业速度不大于8.6 km/h、负压不小于1.6 k Pa时,播种粒距合格率不小于95%;通过排种器的田间验证试验,最优结构参数条件下该排种器播种粒距合格率为93.67%、重播率为3.32%、漏播率为3.01%;通过台架对比试验得出当负压降至1.1 k Pa时,该排种器相较于勃农气吸式排种器和MASCHIO气吸式排种器,粒距合格率分别提高6.48、1.92个百分点,当负压降至0.6 k Pa时,粒距合格率分别提高9.12、4.25个百分点。

摘要：为满足大豆高速精密播种作业要求,设计一种凸勺排种器,阐述了其基本结构和工作原理,利用数值计算方法对其主要部件进行结构设计。利用离散元软件EDEM进行仿真试验,通过单因素试验确定凸勺半径和凸勺倾角的较优取值范围,并且对凸勺边缘结构进行优化试验,发现当凸勺边缘为两侧倾斜时排种性能较优;设计二次正交旋转组合试验,运用Design-Expert 8.0软件进行试验数据处理,建立凸勺半径、凸勺倾角与合格率和漏播率之间的回归模型,获得最优参数组合为凸勺半径6.8 mm,凸勺倾角-9.4°,凸勺厚度2.2 mm,型孔长度14.1 mm,此时合格率达到95.1%,漏播率为0.6%。台架试验结果与仿真结果一致,播种机前进速度在6~12 km/h时,合格率高于93%,漏播率低于3%,满足播种机高速精密作业要求。

摘要：针对传统土壤样本采集操作复杂、劳动强度大、采集精度低和缺乏信息化管理的问题,设计了一种车载智能土壤采样系统。该系统安装于无人驾驶采样车上,系统包括土壤样本自动采集装置和电气控制系统。对系统整个工作过程进行分析,确定了各关键机构及控制硬件的主要工作参数。电气控制系统以运动控制器为控制核心,土壤样本自动采集装置对不同深度范围的土样进行采集,并按地理位置信息分类收集,通过RFID读写器将GPS系统定位所解算的目标采样点的经纬度地理信息和采样深度等信息写入收集土样采样筒底部的电子标签中。性能试验表明,安装于无人驾驶采样车的车载智能土壤采样系统工作运行稳定、可靠,能够对农耕层0~200 mm任意深度范围的土壤进行自动分层采样,效率高、精度高、全程自动化,能够按照位置信息进行分类管理,较好地满足了智能化高质量采集土样的需求。

摘要：东北春玉米采用垄上播种,整地与播种过程分开,机器进地次数多、播种对行难度大、播种过程易破坏垄形,为解决此问题,该文研制了玉米灭茬起垄施肥播种机。该文对复式起垄和播种的作业过程进行了理论分析,通过经验设计和理论计算确定了中间连接装置、灭茬机构和播种单体的结构形式和参数,对起垄机构进行了基于受力计算的有限元应力分析,对整机的动力配备和稳定性进行了理论分析。样机田间试验结果表明,该机根茬粉碎率为88.2%,起垄垄形规则,垄高、垄顶宽、垄间距合格率分别达到95%、90%和90%,播种效果较好,粒距合格指数92%,种、肥深平均为56.22和114.36 mm。该机各参数满足农艺要求,为垄上播种的耕播联合作业提供了参考。

摘要：为了改善种床质量、提高播种分布直线性及播深一致性,通过"V"形种沟成因分析,设计了一种适用于大豆垄上双行种植模式的仿形滑刀式开沟器。该开沟器具有滑刀和仿形压土轮机构,可实现开沟、压沟和仿形功能,进而构建底部紧实、覆盖土壤松软的优良种床。通过土槽试验,以回土量为指标,采用响应面优化法分析得出最优参数组合,即载荷大小为689.66 N,开沟角度为40.43°,前进速度为2.12 m/s,开沟深度为51.62 mm。在最优工况下进行田间验对比试验,仿形滑刀式开沟器、双V型筑沟器、圆盘开沟器的横向偏移离散度分别为4.42、4.34、6.55,播深变异系数分别为6.06%、6.80%、11.52%,在50~75 mm土层开沟镇压后土壤紧实度分别为0.261、0.248、0.165 MPa,仿形滑刀式开沟器作业效果优于双V型筑沟器和圆盘开沟器,可以提高种床质量和播深一致性,且使种床紧实,利于种子出苗。

摘要：针对中国东北地区春播时耕种层土壤温度和含水率较低,严重阻碍大豆根系生长,进而影响大豆发育的难题,该文通过仿生结构设计和理论分析的方法,设计了一种集松土、沟底镇压和开沟功能为一体的仿蚯蚓运动多功能开沟器,其设有的仿蚯蚓动态松土开沟机构可模拟蚯蚓的运动方式对种沟上层土壤进行疏松作业,设有的镇压力调节机构可对种沟下方土壤进行镇压作业。通过参数优化试验和回归分析的方法,研究仿蚯蚓运动多功能开沟器关键结构参数和作业速度对平均土壤温度(0~100 mm)、平均土壤含水率(0~100 mm)和大豆出苗时间的影响规律,并运用Design-Expert和Matlab软件对试验结果进行分析,得出最优参数组合为:作业速度8 km/h、松土机构凸起高度6 mm和波纹圆盘波峰数量15。通过对比验证试验,发现仿蚯蚓运动多功能开沟器相较于传统单元盘和双圆盘开沟器,可提升土壤含水率(0~100 mm)5.92%和4.86%,提高土壤温度(0~100 mm)0.5和0.4℃,提前大豆出苗时间0.5和0.92 d。仿蚯蚓运动多功能开沟器可有效改善土壤耕种层结构,使耕种层土壤达到表层松软和下层坚实的状态,有效提高土壤温度和含水率,进而促进大豆发育,可为提高中国大豆产量提供技术装备支撑。

摘要：针对保护性耕作条件下与大豆耕播机配套的镇压辊压实土壤不均匀、相关耕播机具纵向尺寸过长的问题,设计了一种仿形弹性镇压辊,采用弹性辐条结构,通过理论分析确定了镇压辊的主要结构参数:直径D=450 mm,宽度B=210 mm,弹性辐条数量n=12。利用ADAMS软件对镇压辊进行运动仿真,同时进行土槽试验,采用L9(34)正交试验,在土壤干基含水率为20%时,考察了仿形弹性镇压辊的弹簧刚度k、载荷F、作业速度v和土壤坚实度P对其镇压力波动的影响。通过ADAMS运动仿真,找到了各因素的最佳取值范围;通过正交试验,得到了各因素的主次顺序:载荷、弹簧刚度、土壤坚实度、作业速度,最优组合为载荷800 N,弹簧刚度5 N/mm,土壤坚实度15 k Pa,作业速度0.5 m/s,模拟仿真的结果与试验结果吻合很好。通过对比试验,得到仿形弹性镇压辊在垄台表面有一定倾角的情况下能更好地保证镇压的均匀性。