摘要：为了提升薯类收获机械自动化水平,提高明薯率,降低伤薯率和漏挖率,减小挖掘阻力,根据垄作薯类作物种植模式,以牵引式薯类收获机为载体,采用传感器和微处理器控制技术,设计了一种挖掘深度自动控制系统。该系统包括前仿形装置、挖掘机构、液压装置和控制系统。以垄沟地面为研究对象,采用接触式深度探测机构,其仿形深度和宽度可调节,挖掘深度实时调整可有效实现减阻降耗。建立挖掘深度调节模型,设计双阈值死区控制算法,实现系统精确稳定控制,有效避免控制信号频繁跳变和超调,提高薯类作物收获性能指标。田间试验表明,具有挖掘深度自动控制功能的薯类收获机其明薯率为97.37%,伤薯率为1.49%,漏挖率为1.59%。相比采用人工收获,其明薯率提升了2.20个百分点,伤薯率降低了1.41个百分点,漏挖率降低了2.00个百分点。

摘要：为解决黄淮海地区玉米直接进行籽粒收获破碎率和未脱净率高的问题,该文在分析现有脱粒滚筒结构特点的基础上,设计了组合式轴流玉米脱粒滚筒,选取滚筒转速、滚筒倾角和凹板间隙为试验因素,在自制的玉米脱粒试验台上进行了单因素试验和正交试验,并运用SAS统计分析软件对试验结果进行了分析。单因素试验结果表明:随着滚筒转速的增大,籽粒破碎率先降低后升高,未脱净率则急剧减小并趋于稳定;随着滚筒倾角的增大,籽粒破碎率和未脱净率则逐渐变小;随着凹板间隙的增大,籽粒破碎率先降低后升高,未脱净率先升高后降低并趋于稳定。正交试验结果表明:影响籽粒破碎率和未脱净率的主次因素顺序均为滚筒转速、滚筒倾角、凹板间隙,且转速430 r/min、滚筒倾角6?和凹板间隙55 mm时籽粒破碎率和未脱净率均最低。该研究可为高含水率玉米脱粒滚筒的设计提供参考。

摘要：针对丘陵山区坡度大、道路崎岖不平整等,导致乘坐舒适性差、劳动强度大,甚至易出现倾覆、翻车现象,危及驾驶人员的人身安全的问题,开发一种基于Cortex-M3的丘陵山地拖拉机遥控系统。通过无线通信电台建立系统的无线连接,采用触摸屏遥控实现对丘陵山地拖拉机的转弯、停车、加减速、机具升降和PTO的控制,并可显示拖拉机行驶速度。田间试验结果表明,该遥控系统控制响应时间小于0.6 s,无线通信掉线次数小于等于1次,掉线后紧急停车成功率100%,系统响应速度快、通信可靠性和安全保障机制高,对提升丘陵山区动力机械智能化作业水平具有重大的意义。

摘要：针对现有棉田打顶机打顶率低,打顶和喷药环节独立作业造成拖拉机动力浪费的问题,集成精准打顶与变量喷药技术,设计了3MDZ-4型自走式棉花打顶喷药联合作业机,可一次完成棉花分禾收拢、扶禾、打顶、喷药作业。对机具关键部件分-扶禾装置、高度检测系统、打顶系统、喷药系统进行设计分析,确定了分禾宽度为470mm、高度检测范围为0~320mm、圆盘刀轴最小转速716r/min、平行四连杆机构长度等参数,在设计分析的基础上进行田间试验。田间试验结果表明:当该机工作速度为2.5km/h时,棉花打顶率为91%,打顶前后棉花高度相关系数为0.81,相关性强;喷药系统可根据作业速度调节喷药量,实际流量与理论流量相对误差在5%以内。同时,触屏显示器能够实时显示作业速度、作业面积等参数,当药液低于设定值时发出声光报警,提高了棉花打顶喷药机械的智能化水平。该研究可为棉花打顶喷药机械的设计提供理论参考。

摘要：针对国内根茎类作物收获机械自动化水平低、劳动强度大、对行功能缺失、明薯率低、伤薯率高和漏挖率高等问题,以4UGS2型双行薯类收获机为载体,以垄行截面走向为研究对象,综合运用机械、液压和电子控制等领域关键技术,设计了一种自动对行系统。该系统包括地垄仿形机构、牵引机构、液压系统和控制系统,采用基于PID的速度控制模式实现收获机作业路线实时调整,从而实现收获机行进过程中的自动对行功能,进一步提高了薯类作物收获机械自动化水平。田间收获试验表明:薯类收获机安装自动对行系统后,其平均明薯率为97.25%,平均伤薯率为1.44%,平均漏挖率为1.57%。通过与人工对行收获试验对比可知,平均明薯率提升了2.16个百分点,平均伤薯率降低了1.40个百分点,平均漏挖率降低了1.81个百分点。

摘要：针对现有通用薯类杀秧机漏打率、伤薯率高等问题,设计一款特色甘薯杀秧机。该机具由作业拖拉机提供牵引力及作业动力,作业时,甘薯秧蔓在粉碎甩刀、护罩及定刀的共同作用下被打击、揉搓、剪切成碎段,并抛撒至田间。机具包括机架、传动系统、挑秧装置、粉碎装置、悬挂系统等部件,前端两侧设计挑秧机构,由挑秧齿、挑秧板、仿形板及压缩弹簧组成,可将薯垄两侧及垄底薯秧挑起粉碎;选用直刀型粉碎刀并将粉碎刀分为垄顶刀、垄侧刀及垄底刀三种类型,根据垄形尺寸对粉碎刀进行合理布置,实现仿垄形作业;采用分侧传送,同步驱动方式,保证作业过程粉碎刀辊动力充足平稳;配有限深调节装置,可以调整作业高度,防止损伤薯块,并完成样机试制和田间试验。试验结果表明:在拖拉机前进速度为3.6 km/h时,甘薯杀秧机切碎长度合格率为92%、留秧高度为13.5 mm、漏打率为3.3%、伤薯率为0.66%,满足使用要求。

摘要：为探究花生种子外形尺寸、穴播器工作转速及取种器结构参数对滚筒式穴播器排种性能的影响,将花生种子按外形尺寸分为3级,利用离散元分析软件EDEM建立穴播器和种子的仿真模型,模拟不同等级花生种子在不同转速、不同结构参数取种器下排种器的排种性能。仿真结果表明:随着工作转速的增加,穴播器对各级花生的合格指数均呈下降趋势,当工作转速大于40 r/min时,合格指数下降明显;当工作转速额定,侧孔和容腔的尺寸分别为40 mm和30 mm时,对大粒种子的排种性能最优,合格指数为91.37%;侧孔和容腔的尺寸分别为32 mm和25 mm时,对中粒种子的排种性能最优,合格指数为93.07%;侧孔和容腔的尺寸分别为28 mm和20 mm时,对小粒种子的排种性能最优,合格指数为93.02%,可见,种子与取种器的适配性影响排种性能。田间试验表明,在穴播器工作转速40 r/min、取种器侧孔长度32 mm,容腔长度25 mm条件下滚筒式穴播器对各级花生种子的排种性能与仿真变化规律一致,离散元分析方法应用于滚筒式花生穴播器上是可行的,本研究为穴播器的优化设计提供理论依据。

摘要：为分析旋耕刀在有秸秆覆盖和无秸秆覆盖土壤中工作时的受力情况,该文采用离散元法构建土壤-旋耕刀相互作用和秸秆-土壤-旋耕刀相互作用的三维离散元模型。在土槽试验中采用扭矩传感器测量旋耕刀所受扭矩,在仿真中导出每个时刻旋耕刀受到的扭矩和力数据,试验和仿真都在恒定前进速度0.222 m/s和耕作深度100 mm及4种转速77、100、123、146 r/min下进行。结果显示旋耕刀最大扭矩值随着转速增加呈现增加的趋势;在无秸秆覆盖土壤中,试验值与仿真值的相对误差为16.3%;在有秸秆覆盖土壤中二者相对误差为19.1%。耕作过程中旋耕刀所受合力、水平力及侧向力都呈现先升后降的趋势;合力、水平力和垂直力的最大值,都随着转速的增加而增加。旋耕刀刚开始切土时,在有秸秆覆盖的土壤中受到的阻力总比无秸秆覆盖的土壤中所受阻力要大;之后旋耕刀在有秸秆覆盖的土壤中受到的最大力要大于在无秸秆覆盖的土壤中受到的最大力。仿真的水平力和垂直力与旋耕刀理论模型计算得到的旋耕刀水平力和垂直力变化一致。利用离散元法研究旋耕刀切土过程,对探讨刀具与土壤的相互作用机理及设计和优化高秸秆含量土壤中工作的耕作机械具有重要意义。

摘要：高速高效是目前玉米播种机的发展方向,但随着播种速度的提升,耕作地表激励所产生的振动会对排种器工作性能造成影响。为研究排种器在耕作地表激励下的振动响应,以气吸式玉米高速精密排种器为分析对象,通过模态分析、振动测试相结合的方法,研究排种器自身振动特性及其在播种作业过程中耕作地表激励下的振动响应,判断排种器是否会在工作工程中产生共振,影响工作性能,降低整机耐久性。分析结果表明:当播种机作业速度在6～12km/h时,经功率谱密度分析,耕作地表振动信号主激励频率范围为3～10Hz,远低于排种器总成的1阶约束模态53. 8Hz,排种器在工作过程中不会因地表激励引发共振,结构设计合理。本文有助于协助排种器设计人员了解排种器的刚度分布及地表激励振动频谱分布,对后续设计手段和设计流程的提升有一定的帮助。

摘要：为避免排种器耐久性试验过程中因排种器振动试验台自身结构限制对排种器性能造成影响,综合运用振动测试、有限元仿真分析和定幅值正弦扫频试验相结合的方法,对新设计开发的排种器振动试验台进行可靠性分析及验证。通过田间振动测试,了解播种机田间作业期间排种器所受地表振动载荷分布情况;通过有限元分析,了解排种器试验台结构固有频率、振型特征及应力分布;通过1~120Hz定幅值正弦扫频试验,对模态分析结果的准确性进行验证。结果表明:排种器试验台1阶约束模态为38Hz,远高于耕作地表振动主激励频率2~12Hz;在垂直方向振动载荷作用下,排种器试验台总成最大Mises应力为24MPa,远低于材料的许用应力。正弦扫频试验结果显示:排种器试验台在36.65、66.38、82.0、102.0Hz附近出现明显振动响应,为结构敏感频段;前4阶约束模态计算结果与正弦扫频试验响应频率差异率均在5%以内,考虑到实际边界约束条件和网格划分所造成的误差,差异在合理范围内,模态分析结果准确可行。综合上述分析,排种器试验台结构稳定可靠,可以开展进一步耐久性试验。本研究有助于排种器设计人员开展排种器振动试验台设计,对后续设计手段和设计流程的提升有积极的作用。