摘要：针对常规油菜割晒机结构复杂,对长江中下游地区油菜种植需开畦作沟、小田块间沟梗交错等适应性不足,作业参数对铺放质量的影响关系不明确,导致机具通过性和铺放质量有待提高等问题,设计了一种高地隙履带自走式中间条铺油菜割晒机,开展了高地隙履带式动力底盘、横向输送装置、切割系统、液压驱动系统等的设计与选型,结合油菜栽培农艺开展了中间植株与两侧植株的铺放过程分析,明确了直接与间接影响铺放质量的植株参数、割晒机技术参数与栽培农艺要求。为验证整机性能,开展了机具通过性能试验与田间试验。性能试验结果表明:割晒机在硬质路面与松软土壤条件下直行平均偏移程度分别为0.73%和1.28%,单边制动条件下平均转弯半径分别为1.91 m和2.03 m,上下斜坡、翻越田埂、跨越畦沟过程较为平稳。田间试验结果表明:当机组前进速度为0.7 m/s、拨禾轮转速为30 r/min、横向输送装置转速为240 r/min、割刀曲柄转速为320 r/min时,收获绿熟期油菜的平均铺放宽度与平均铺放高度分别为968.7 mm和389.4 mm,平均铺放角为13.3°,上下层铺放角度差为3.5°;收获黄熟期油菜的平均铺放宽度与平均铺放高度分别为956.8 mm和468.3 mm,平均铺放角为13.6°,上下层铺放角度差为4.4°;收获不同成熟期油菜的铺放质量基本满足实际生产需求,履带式动力底盘左右两侧对厢面碾压程度基本一致,整机左右质量分配相对合理。

摘要：针对油菜精量播种种子运移环节中排种器排出的单粒有序种子流在导种环节被破坏,造成播种均匀性降低的问题,该研究对导种过程种子流有序性进行分析,明确破坏种子流有序状态的主要原因是种子与导种管管壁的随机碰撞,而导致碰撞发生的主要因素是导种管曲线、内径和长度。导种过程离散元仿真试验表明,在相同内径及长度的导种管中,种子通过直线型导种管较S型导种管碰撞次数变异系数平均降低2.1个百分点,时间变异系数平均降低1.8个百分点;较抛物线型导种管平均碰撞次数变异系数降低0.5个百分点,平均时间变异系数降低0.5个百分点;在相同曲线及长度的导种管中,种子通过32 mm内径导种管较25 mm碰撞次数变异系数降低7.2个百分点,时间变异系数降低2.6个百分点;在相同曲线及内径的导种管中,无论缩短导种管的哪一部分长度均能降低碰撞次数及碰撞次数变异系数。种子流通过某一导种管的碰撞次数变异系数越大,时间变异系数越大,种子流下落轨迹越离散,种子流有序性越差,导种管曲线对种子流有序性的影响小于内径及长度。台架试验结果表明,采用直线型导种管较S型导种管粒距合格指数平均提高3.2个百分点,漏播指数和重播指数平均降低2.0和1.2个百分点;较抛物线型导种管粒距合格指数平均提高2.8个百分点,漏播指数和重播指数平均降低2.0和0.8个百分点;内径38 mm的导种管较25 mm导种管,粒距合格指数提高11.4个百分点,漏播指数和重播指数分别降低4.6和6.8个百分点;长度20 cm的导种管较80 cm导种管,粒距合格指数提高27.6个百分点,漏播指数和重播指数分别降低10.6和17.0个百分点;随导种管长度增加或内径缩小,粒距逐渐从以设定株距为中心的正态分布渐变为重播指数较高的指数分布。为降低导种环节影响,建议油菜精量播种机导种管曲线采用直线型、内径不小于25 mm、长度不超过40 cm。研究结果揭示了导种管结构对种子流有序性的影响机制,可为导种装置设计与优化提供参考。

摘要：针对油菜气力盘式精量排种器高速排种过程中存在漏播严重和工作负压需求大的问题,该研究提出了一种槽齿定向扰动辅助充种种盘,采用质点动力学分析、EDEM软件、高速摄像技术和正交试验相结合的方法,对不同槽齿型式和槽齿厚度的种群流动性与辅助充种性能进行了研究。使用EDEM软件模拟分析了不同槽齿型式和槽齿厚度对种群流动性的影响,以种群平均动能和种群平均动能总和为量化指标,得出齿厚0.5~1.5 mm的直线型槽齿具有较好的辅助充种作用,有助于改善种子流动性和抑制种群拖带。选用华油杂62为试验材料,进行了槽齿型式优选试验,并以优选出的槽齿型式为对象开展了槽齿厚度、种盘转速和工作负压对充种性能影响的试验研究。结果表明:在工作负压不小于1500 Pa条件下,作业速度小于6.0 km/h时,3种槽齿型式种盘的充种性能差异较小,当作业速度为6.0~9.5 km/h时,直线型槽齿辅助充种性能优于圆弧型槽齿和无槽齿的平面盘;三因素四水平正交试验优选出槽齿厚度为1.0 mm时充种性能最优,并明确了槽齿厚度、工作负压和作业速度对充种性能的影响规律;在槽齿厚度为1.0 mm、工作负压1500~2500 Pa、作业速度2.6~9.5 km/h条件下,种子吸附合格率不低于96%,漏吸率不大于4%。研究结果可为油菜气力盘式高速精量排种器结构优化设计提供参考。

摘要：针对传统油菜联合收获机风筛组合式清选装置结构复杂、振动较大的问题,设计了一种组合式旋风分离清选系统,主要由抛扬装置、组合式旋风分离筒、吸杂管道、离心风机等组成,其中,组合式旋风分离筒包括上锥段、中间圆柱段、下锥段、可拆卸圆弧或锥形挡料板等部件。结合油菜脱粒分离装置中脱出物输出量分析计算得出抛扬装置主轴理论转速不小于569.6 r/min,结合杂余分离最小风量需求分析得出组合式旋风分离筒出粮口直径小于256 mm;基于运动学与动力学建立了单粒油菜籽粒在旋风分离筒稳定气流场中的运动方程组,分析了挡料板对籽粒分离的影响;以抛扬装置主轴转速、吸杂口风量为因素,以旋风分离系统清洁率与损失率为评价指标开展了单因素试验;开展了正交试验寻求抛扬装置主轴转速、吸杂口风量、上锥段锥角、挡料板形式、出粮口直径的最佳参数组合。单因素试验结果表明:抛扬装置主轴转速与吸杂口风量分别在500~700 r/min、0.566~0.692 m^3/s范围内清选性能较优。正交试验结果表明:旋风分离清选系统清选性能影响主次因素为吸杂口风量(吸杂口风速)、挡料板形式、上锥段锥角、出粮口直径、抛扬装置主轴转速;最佳参数组合为吸杂口风量0.692 m^3/s、抛扬装置主轴转速600 r/min、上锥段锥角30°、无挡料板、出粮口直径200 mm;最佳参数组合与不同工况条件下,开展验证试验得出旋风分离清选系统清洁率和损失率分别为86.80%~94.45%和5.90%~7.73%。该研究为油菜联合收获机清选装置的结构优化和改进提供了参考。

摘要：针对现有油菜薹收获机械匮乏,人工采摘效率低、成本高等问题,结合油菜薹生物学特性与农艺要求,研制了一种自走式油菜薹收获机,可实现自走、自动升降、茎叶统收,一次性完成油菜薹切割、输送与收集等工序。基于动力学与运动学分析了油菜薹收获切割、输送及收集过程,得出了影响收获效率的主要因素,开展了切割装置、拨禾装置、输送装置、割台双升降系统的设计与参数分析。以前进速度、切割线速度、输送带线速度及拨禾轮转速为因素,油菜薹收获漏割率、输送失败率及茎叶破损率为评价指标,开展了二次回归正交旋转台架试验,应用综合评分法确定了最优作业参数组合为:前进速度0.56 m/s、切割线速度0.50 m/s、输送带线速度0.79 m/s、拨禾轮转速49.70 r/min,在最优参数组合下,油菜薹收获效果较优。田间试验结果表明收获机作业后割茬整齐,在最佳参数组合下,漏割率为4.28%,输送失败率为3.42%,茎叶破损率为6.39%,可满足油菜薹实际生产需求。

摘要：针对长江中下游稻-油轮作区土壤黏重板结、秸秆量大,油菜直播机采用普通旋耕时易导致种床耕层浅、秸秆埋覆率低,现有犁旋一体机作业时纵向尺寸大的问题,结合油菜直播农艺要求和合理耕层构建需求,设计了一种平行扣垡犁组,提出了一种“圆盘犁刀切茬-压茬,平行犁组翻扣埋茬,旋耕刀辊碎土-匀土”的组合式耕整作业方案。采用直纹面法对扣垡犁的犁体曲面进行设计,构建了犁体曲面解析参数方程,建立了基于离散元方法的耕作部件-土壤-秸秆互作仿真模型,应用EDEM软件开展了二次正交旋转试验,分析了扣垡犁扣垡性能。仿真结果表明:当偏转角θ取12°、元线角差值Δθ取11°时,犁体扣垡效果最优。田间试验结果表明:当耕深为230 mm、作业速度为5.15 km/h时,扣垡犁平均扣垡率为91.3%,有较好埋茬效果;平行扣垡犁组在高茬秸秆工况下有较好的通过性,秸秆平均埋覆率达到82.5%,平均耕深达到218.6 mm,耕深稳定性系数达到90.2%。田间对比试验结果表明:在水稻收获后平均留茬高度为513 mm的工况下,平行犁组翻扣与旋耕组合式油菜种床制备装置平均耕深达229.7 mm,秸秆埋覆率为87.5%,碎土率为89.7%,厢面平整度为31.8 mm,相比于普通旋耕机作业效果,平均耕深增大90.9 mm,秸秆埋覆率和碎土率分别提高7.2个百分点和6.5个百分点,作业质量满足油菜播种要求,符合油菜“深翻埋茬,上松下紧”的种床合理耕层构建要求。

摘要：间苗是保证直播油菜增产的一项关键技术措施,为解决人工间苗劳动强度大、机械间苗不精确的问题,采用机器视觉的方式,基于深度学习算法YOLO v5平台,设计并搭建自动间苗装置。机器视觉系统评估幼苗种群的合理密植情况,间苗算法以间距和幼苗叶展为评估标准,实现控制幼苗间距和筛选优质苗的功能。选用遗传算法对间苗行进路径进行规划,相较于未规划路径可缩短最低为50%的行进距离,最终采用激光器高温烧除的方式完成间苗作业。选取油菜苗作为试验材料,间苗阈值α是划定幼苗最小间距的参数,设置不同的间苗阈值α进行试验。结果表明,间除苗的数量随着间苗阈值α的增加而增加,幼苗平均密度下降的同时种群分布趋于均匀,对间除苗的叶展长度分类统计,α为0~75 mm时,间除苗叶展长度全部在0~20 mm范围;α为75~200 mm时,间除苗叶展长度为0~40 mm,其中叶展长度为20~40 mm的最高占比约为76%;α为200~350 mm时,间除苗叶展长度在40 mm以上的幼苗开始增加,最高占比约为14%,间除苗叶展长度梯次分布证明了间苗算法具备筛选优质苗的性能。间苗执行阶段耗时占据间苗作业总耗时的90%以上,以激光走线参数L、激光器功率P、间苗距离阈值为试验因素,三因素三水平正交试验结果表明:选择合适的激光走线参数L能有效提高间苗死亡率、降低间苗误伤率和减少间苗耗时,在参数L为30 mm、P为7.5 W、α为250 mm下开展土槽台架性能验证试验,激光间苗平均死亡率为93.29%,平均误伤率为5.19%,平均总耗时为15.19 min,为开发基于机器视觉的激光自动间苗机提供了理论基础和技术支撑。

摘要：针对现有油菜捡拾器在复杂田块作业时作业稳定性低的问题,设计了一种用于铰接式齿带捡拾器的地面仿形减振装置。通过建立仿形减振系统动力学模型,确定了影响地面仿形稳定性的关键结构与作业参数。以仿形弹簧刚度、系统阻尼比和捡拾器前进速度为试验因素,以铰接点处的峰值角度均差和仿形稳定性变异系数为评价指标,进行了基于响应面法的三因素三水平BoxBenhnken组合试验,得到影响峰值角度均差的因素影响力由大到小依次为阻尼比、弹簧刚度、前进速度,影响仿形稳定性变异系数的因素影响力由大到小依次为前进速度、弹簧刚度、阻尼比。通过软件寻优得到角度均差和仿形稳定性变异系数最小条件下的最佳参数组合为:弹簧刚度9.7 N/mm、阻尼比0.38、前进速度0.95 m/s,对应的理论角度均差为2.3°、仿形稳定性变异系数为6.2%。田间对比试验表明,挂接仿形减振装置的捡拾器平均捡拾损失率4.53%,平均含杂率3.22%,分别比未挂接减振装置的同一捡拾器降低了30.73%和27.64%,作业效果提升明显。

摘要：针对丘陵山区等小田块油菜种植区域缺乏轻简集成的油菜播种机排种与排肥装置问题,设计了一种油菜种-肥同播同施集排装置。阐明了集排装置工作过程,确定了排种滚筒与排肥滚筒主要结构参数,分析了肥层控制板位置对排种量与排肥量匹配性的影响。应用EDEM仿真开展了油菜种-肥同播同施集排装置排种与排肥性能试验,建立了肥层控制板位置与排肥量的关系模型,试验结果表明:集成式种肥滚筒转速为20~50 r/min时,集成式种肥滚筒转速与排种速率、排肥速率均为线性关系,肥层控制板与竖直方向间夹角在22°~38°内增大时,排肥速率在1709.63~2484.31 g/min内逐渐增加;应用DEM-CFD耦合仿真分析了辅助输送气流对导种管内种子速度和受力的影响,结果表明:导种管与竖直面间倾斜角为10°~70°时,采用辅助输送气流可实现种子加速经导种管排出,避免种子滞留。台架验证试验结果表明:集成式种肥滚筒转速为20~50 r/min时,总排种量稳定性变异系数不高于0.92%、各行排种量一致性变异系数不高于3.64%、种子破损率不高于0.04%、总排肥量稳定性变异系数不高于1.21%、各行排肥量一致性变异系数不高于4.41%,可实现油菜排量一定时,通过调节肥层控制板与竖直方向间夹角,满足不同排肥量需求。田间试验结果表明:油菜各行株数一致性变异系数为9.25%、总株数稳定性变异系数为7.16%,满足油菜精量播种要求。

摘要：【目的】为了获取油菜播种质量信息,并实现信息的显示、远程传输与云存储,提出了一套油菜播种质量监测系统。【方法】该监测系统由油菜籽传感检测装置、播种监测终端、播种质量信息云存储平台组成。采用多种形式小粒径种子传感检测装置实现对播种质量信息的实时获取,基于射频通信模块实现与播种监测终端的数据交互;监测终端完成信息显示,并通过北斗定位单元对播种质量信息位置进行精确定位;通过无线传输模块,实现油菜播种质量信息数据的远程传输和云存储。搭建油菜播种质量监测系统试验台,通过田间试验验证系统的稳定性和可靠性。【结果】设计的油菜播种质量监测系统能通过内嵌的北斗定位单元获取播种机经、纬度信息,同时可利用4G无线传输模块将播种质量信息及定位信息传输至云存储平台。台架试验结果表明,当排种器落种频率为16.5~26.2 Hz时,检测准确率不低于97.1%,采集的油菜播种质量信息均能够传输至播种监测终端并进行显示;播种质量信息均准确上传至云存储平台数据库,传输时长不超过2 s,且与终端显示数据一致。田间试验验证结果表明,排种频率为17.4~25.5 Hz时,检测准确率不低于96.6%,且系统运行正常。【结论】该系统为油菜播种过程智能化提升、播种状态图生成及产量预测提供了技术支撑。