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摘要:东北丘陵地区镇压作业时,不同地形及地势土壤含水率差异较大,若要实现较优的镇压效果,需要与之相对应的载荷和前进速度相配合.为了寻找丘陵地区刚性镇压轮作业的最优水平组合,首先在基于准静态原则的镇压与土壤机理模型基础中加入速度变量建立动态镇压与土壤的机理模型,寻求土壤含水率、载荷、前进速度与土壤下陷量、作业阻力的关系,然后基于SPH算法在LS-DYNA软件中构建刚性镇压轮与土壤的三维仿真模型,模拟刚性镇压轮与土壤相互作用的动态过程.将数值模拟方法与中心面复合响应试验方案相结合进行仿真试验,仿真试验获得土壤含水率、载荷、前进速度与土壤下陷量、作业阻力的数学回归模型,在此基础上,采用R语言中的蚁群算法对数学回归模型进行多目标优化,获得Pareto最优解集,并从中选出含水率(12±0.1)%、(14±0.1)%、(16±0.1)%、(18±0.1)%、(20±0.1)%对应的5组最优解.进行土槽试验对最优解进行验证,试验结果与预测结果误差均小于12%,表明了试验优化结果的可靠性,同时也验证了仿真的可行性....
摘要:针对镇压作业时,土壤粘附严重、牵引阻力大等问题,借鉴地面机械触土部件减粘降阻法,设计了一种机械式减粘降阻镇压装置.进行镇压装置运动过程分析、镇压轮表面脱土机理分析和刮削板脱土机理分析,为确定镇压装置减粘降阻的能力提供了理论依据,并在此基础上对镇压装置的关键机构进行了设计.为研究机械式减粘降阻镇压装置的工作性能,以弹簧刚度、前进速度和刮削角为试验因素,以牵引阻力、土壤粘附量为试验指标,在室内土槽中进行L9(34)正交试验.试验结果表明:各因素对指标影响的主次顺序为弹簧刚度、刮削角、前进速度;最优水平组合为弹簧刚度40 N/mm、刮削角30°、前进速度7 km/h.以最优水平组合进行验证试验,得到牵引阻力39.6N,土壤粘附量43.24 9.与传统镇压装置的对比试验表明,机械式减粘降阻镇压装置使牵引阻力降低17.8%,土壤粘附量降低34.8%....
摘要:针对锐角开沟器土壤扰动大的问题,根据旗鱼头部轮廓曲线设计了3种新型锐角开沟器(仿生旗鱼型、圆弧型和斜线型开沟器).选择土壤含水率(12±1)%、2种开沟深度(30、90mm),利用离散元法(DEM)对3种开沟器的工作阻力和土壤扰动进行仿真分析,并进行土槽试验.试验与仿真结果对比表明:各项误差值均在合理范围内,验证了EDEM软件模拟开沟器作业的可行性和准确性.最后选定在开沟深度60mm时,3种类型开沟器、3种土壤含水率为因素进行9种工况下的仿真分析.结果表明:在一定深度情况下,3种开沟器的工作阻力均随含水率的增加而增大;而在含水率变化的情况下,开沟器对土壤扰动(扰动宽度、回土深度)变化不明显.仿生旗鱼型开沟器所受工作阻力和对土壤扰动最小.通过离散元仿真和试验分析,为开沟器的设计提供一种可行的方法,并可为开沟器的设计与优化提供理论依据....
摘要:针对镇压装置在丘陵地区作业时镇压不均匀、镇压强度不足等问题,借鉴丘陵山地农业机械结构特点,设计了一种能实现双向仿形和镇压强度可调的镇压装置.该装置主要由仿形调节机构、镇压强度调节机构和镇压轮组成.建立了丘陵地形下镇压轮与土壤相互作用模型,对镇压轮进行受力分析,确定镇压轮工作过程,同时对镇压装置进行受力分析,确定弹簧变形量(镇压强度)的合理范围.进行对比试验和田间性能试验,采用L9(34)正交试验,考察镇压轮类型、镇压强度、作业速度对镇压装置作业性能的影响,得到了各因素的主次顺序:镇压轮类型、弹簧变形量(镇压强度)、作业速度,最优组合:橡胶镇压轮、弹簧变形量20 mm、作业速度1 m/s,此时牵引阻力为22.3 N,根冠比为0.271.通过对比试验,证明仿形镇压装置更能保证镇压均匀性....
摘要:为了减小播种开沟器的工作阻力,降低其对土壤的扰动,根据旗鱼头部的流线型曲线,建立了拟合曲线的数学模型,设计了仿旗鱼头部曲线型开沟器.为获得该开沟器工作时工作阻力及其对土壤扰动情况,进行离散元仿真和室内土槽试验.在前进速度为0.5 m/s时,分别以3种土壤含水率、3种开沟器开沟深度为因素进行仿真及室内试验.仿真结果:在含水率为12%±1%时,工作阻力、对土壤扰动宽度和回土深度随开沟深度的增加呈增加趋势;在开沟深度为60 mm时,工作阻力随含水率的增加而增加,但对土壤扰动宽度、回土深度影响不明显.工作阻力仿真与试验结果对比,两者变化趋势大致相同,相对误差在5.04%~27.08%之间.土壤扰动情况仿真与试验结果对比:回土深度的仿真与试验结果接近,而土壤扰动宽度的仿真与试验结果差别较大,可能是土壤颗粒粒径较大引起的,但变化趋势基本一致.由此说明了采用离散元法模拟开沟器的工作阻力及其对土壤扰动情况的可行性.该文可为开沟器的设计与优化提供参考....
摘要:针对玉米勺式排种器出现的漏播问题,设计了一种变速补种系统,该系统采用光电传感器在偏离出种口20°位置进行提前检测,漏播发生时由步进电动机改变排种器转速越过空种槽达到实时补种的目的.为了使变速补种系统具有通用性,选取具有一定代表性的玉米籽粒外形形状品种:久龙5号(球形)、九单57(锥形)和郑单958(矩形),以不同转速作为试验因素,运用EDEM软件和排种器性能试验台进行排种性能研究.仿真结果表明:当转速不超过23.1 r/min时,排种性能受变速影响不超过2%,在转速达到27.7 r/min时,变速种子抖落现象明显;在转速达到32.3r/min时,变速时种子会出现严重的抖落现象;试验结果表明:具有变速补种系统的勺式排种器转速处于13.9~23.1 r/min时,漏播率不超过1.4%,平均补种率达到89.95%,播种率达到98.7%.在转速为27.7 r/min时,比不具有变速补种系统的勺式排种器漏播指数降低10.4%,补种效果最为显著,在转速达到32.3 r/min时,补种效果不显著;3种玉米品种的排种性能优劣次序为:球形、矩形、锥形....
摘要:针对3ZT-3型中耕追肥机进行受力分析,确定牵引角对整机稳定性的影响;在ADAMS/View中建立基于3ZT-3型中耕追肥机的虚拟样机仿真模型,根据各构件运动状态,添加相应的约束,并对仿真模型进行检验.在仿真分析结束后选取相关点,观察分析其运动轨迹图.仿真分析结果表明:牵引角的变化量在-100~+100之间,仿形效果能够满足中耕农艺要求,该研究可为中耕追肥机的优化及后续动力学仿真分析奠定理论基础....
摘要:针对中耕追肥机动力功耗大、除草效果不好和肥料利用率不高等问题,结合现有的中耕机械技术,研制出3 ZT-3型中耕追肥机。该机通过施肥铲和前后松土铲,可以分别完成垄帮儿施肥和垄沟分层松土除草。为此,主要论述了追肥机整体结构、工作原理和主要工作部件的设计。田间试验结果表明:总排量稳定性变异系数为5.4%,各行排肥量一致性最大变异系数为6%,行间杂草除净率为95%,其它各项技术性能指标均符合设计要求,能满足实际工作需求。...
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北大核心 CSTPCD CSCD AJ CA EI CBST
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摘要:针对播种深施肥时,播种开沟器回土能力差,导致播种深度难以控制,结合滑推工作原理,设计出一种新型滑推式开沟器。该开沟器具有上宽下窄的结构,易将扰动土推回沟内,具有良好的回土性能,进而容易控制种子的深度。为探究滑推式开沟器的工作性能,在下宽度和滑推高度固定时,以前进阻力、回土量作为试验指标,以滑推角、开沟器上宽度为试验因素,在室内土槽中进行了单因素试验和中心复合表面组合试验(central composite face-centered design, CCF),对试验数据进行分析检验,得到可信的回归数学模型,分析因素及其交互作用对滑推式开沟器工作性能的影响规律,利用遗传算法NSGA-Ⅱ对回归数学模型进行多目标优化,获得最优的结构参数组合,并进行试验验证。试验结果表明,滑推角对回土量和前进阻力的影响程度均大于上宽度;滑推式开沟器最优的结构参数组合:下宽度为30 mm、上下宽度高度差为150 mm、上宽度为54 mm和滑推角为48°,该条件下的回土量为8.67 g/cm,前进阻力为925.56 N;对最优结构参数组合进行试验验证,得到平均回土量为7.6 g/cm、平均工作阻力为935.78 N,与优化结果比,其相对误差分别为14.8%、1.1%,表明优化结果可信。该研究为开沟器的设计和应用提供新的思路和借鉴。...
摘要:为满足高寒地区冬小麦生长的越冬要求,针对在低矮作物(如大豆等)未成熟时垄间套播冬小麦种植模式的农艺要求,设计了垄间套播冬小麦机械式排种免耕播种机. 为了保证冬小麦开沟器不在垄台上伤害农作物,设计了双向平行四杆仿形机构,能同时完成上下、左右仿形. 田间试验结果表明:平均播种深度为45.9mm,合格率为86.7%;平均施肥深度为76.45mm;冬小麦出苗速率 SE 为4.88(株/天)/m,在次年返青期冬小麦的返青率为85 .3%,能够满足垄间(垄沟两侧)套播冬小麦的播种要求....
摘要:针对第一代滴灌带铺设机作业速度波动时滴灌带输出量不稳定、产生堆积、缠绕,覆土动作不稳定问题,文章在原有基础上设计滴灌带输送控制机构,改进覆土轮结构和尺寸,实现高垄平台滴灌带铺设及滴灌带间隔性覆土作业,完成第二代滴灌带铺设机设计.在田间试验中,滴灌带未出现堆积、缠绕;当开沟铲入土深度为18 cm,覆土轮压力657 N,机组作业速度6 km·h-1时,相应覆土量727 g,覆土间隔233.8 cm,开沟宽度29.6 cm.结果表明,第二代滴灌带铺设机可完成滴灌带铺设、间隔覆土、抚垄等作业,满足实际作业需求....
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北大核心 CSTPCD CSCD CBST
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摘要:针对免耕播种条件下,播种机易于拖堆、堵塞,难以实现深施肥,设计了大豆双行免耕播种机.该机采用限深轮限深、锐角入土施肥铲开沟施肥,然后双圆盘开沟器在肥沟两侧开出种沟,实现垄上双行播种侧深施肥.平板限深轮的直径为300 mm、宽度为200 mm;施肥铲的入土角为40°、入士隙角为10°、圆弧曲率半径为310 mm;双圆盘开沟器两圆盘直径分别为320 mm、间距为130mm、工作偏角为7°.通过田间试验,结果表明:在播种过程中无堵塞,通过性好;播种深度合格率达90%以上,变异系数小于27.9%;种肥垂直距离合格率90%以上,变异系数小于13.6%,种肥水平距离合格率大于85%,变异系数小于23.8%,能够保证大豆播种的种肥距离要求;晾种情况为0.1粒·m一,左右行平均出苗数为1.02株·d-1·m-1.该机可满足黑龙江地区大豆免耕播种的农艺要求....
摘要:针对免耕播种条件下,播种机易于拖堆、堵塞,难以保证播种均匀性和深施肥,设计玉米垄作深施肥免耕播种机。该机利用切割圆盘刀对土壤及秸秆切割开沟,锐角入土施肥铲利用该沟开沟施肥,双圆盘开沟器利用施肥铲开出沟带,再次开沟,可有效增加开沟器入土能力且减小开沟阻力。田间试验结果表明,在秸秆全量还田地和垄体深松免耕地作业速度为4 km·h-1,播种过程中无堵塞,通过性好;播种深度合格率均达到86.8%以上,变异系数小于7.5%,种肥间距合格率均大于91.3%,变异系数均小于23.8%,播种均匀性变异系数小于8.8%,秸秆全量还田地与垄体深松免耕地晾种情况分别为0.34、0粒·m-1,平均出苗速率为0.49、0.58棵·d-1·m-1。...
[博士论文] 刘宏俊
农业工程;农业机械化工程 东北农业大学 2019(学位年度)
[专利] 发明专利 CN201710740728.1
东北农业大学 2017-12-08
摘要:一种拟合曲线型深松铲柄,属于农业机械耕作领域。本发明的目的是通过仿真分析及优化设计,设计一种能明显降低耕作阻力和表层土壤扰动量的拟合曲线型深松铲。本发明由铲柄与机架连接段(L)、铲柄工作段(Ⅱ)、铲柄与铲尖连接段(R)组成。其特征在于铲柄刃口曲线OP、PQ、QR段分别由下列三段拟合曲线方程制得:y=‑0.3845x4‑700.4x3‑4.785×1010x2‑1.453×108x‑1.654×1010;y=8.951×10‑5x5‑0.02656x4+3.148x3‑186.2x2+5496x‑6.52×104;y=1.702×10‑7x7+1.718×10‑5x6+7.024×10‑5x5+0.01474x4+0.1653x3+0.944x2+2.342x‑442.6铲柄工作段的内准线(FG)和铲柄工作段的外准线(MN)与刃口曲线一致,OR、MN高度为H0。加之切削刃角(α)、入土角(W)、刃形线(BC、CD)的选定,能有效降低耕作阻力和表层土壤扰动量,满足保护性耕作的要求。
[专利] 实用新型 CN201621082082.X
东北农业大学 2017-04-19
摘要:全方位仿形镇压单体属于农业机械;高低仿形控制梁前端部铰连在机架上,其后端部上、下侧面上分别固装水平仿形控制板和吊杆,在吊杆下端部上铰装带有镇压轮的轮架,在轮架上侧部上、位于吊杆左、右侧部位处分别铰装水平仿形控制杆,水平仿形控制杆可抽拉移动的插配在水平仿形控制板的条形通孔内,压力弹簧套装在水平仿形控制杆上,在高低仿形控制梁上固装连接板,拉力弹簧的后端挂接在连接板上,丝杠式拉力调节杆总成的前、后端分别与机架和拉力弹簧前端铰接;本单体结构新颖、合理、简单,调节方便,作业时镇压轮可随土地表面进行上下和水平方向全方位仿形运动,完成镇压作业,作业质量好,适应能力强。
[专利] 实用新型 CN201621082081.5
东北农业大学 2017-04-19
摘要:勺轮式排种器防漏播变速补种机构属于农业机械;在勺轮式排种器的壳体和罩体圆周外侧边缘端面部位上同轴心的安装对射型光电传感器,单片机通过导线分别与对射型光电传感器和步进电机连通,所述步进电机的电机轴通过联轴器与勺轮式排种器的动力输入轴连接;本机构采用实时检测与变速补种组合式技术方案,实现了勺轮式排种器漏播同步及时补种的作业效果,具有结构新颖、合理、简单、智能化程度高、响应速度快、漏播实时补种效果好、适应能力强的特点。
[专利] 发明专利 CN201610843697.8
东北农业大学 2017-01-04
摘要:勺轮式排种器防漏播变速补种机构属于农业机械;在勺轮式排种器的壳体和罩体圆周外侧边缘端面部位上同轴心的安装对射型光电传感器,单片机通过导线分别与对射型光电传感器和步进电机连通,所述步进电机的电机轴通过联轴器与勺轮式排种器的动力输入轴连接;本机构采用实时检测与变速补种组合式技术方案,实现了勺轮式排种器漏播同步及时补种的作业效果,具有结构新颖、合理、简单、智能化程度高、响应速度快、漏播实时补种效果好、适应能力强的特点。
[专利] 发明专利 CN201610843700.6
东北农业大学 2017-01-18
摘要:全方位仿形镇压单体属于农业机械;高低仿形控制梁前端部铰连在机架上,其后端部上、下侧面上分别固装水平仿形控制板和吊杆,在吊杆下端部上铰装带有镇压轮的轮架,在轮架上侧部上、位于吊杆左、右侧部位处分别铰装水平仿形控制杆,水平仿形控制杆可抽拉移动的插配在水平仿形控制板的条形通孔内,压力弹簧套装在水平仿形控制杆上,在高低仿形控制梁上固装连接板,拉力弹簧的后端挂接在连接板上,丝杠式拉力调节杆总成的前、后端分别与机架和拉力弹簧前端铰接;本单体结构新颖、合理、简单,调节方便,作业时镇压轮可随土地表面进行上下和水平方向全方位仿形运动,完成镇压作业,作业质量好,适应能力强。
[专利] 实用新型 CN201521144346.5
东北农业大学 2016-08-17
摘要:垄台深松灭茬成垄整地机属于农业机械;该机包括机架总成及配装在机架总成上的变速传动箱、肥箱、三点悬挂架总成、地轮、灭茬刀轴总成和垄台成形集土器,在所述机架总成前端部上、位于灭茬刀轴总成前侧部位处配装垄台深松铲总成,所述垄台深松铲总成的纵向中心线与其相对应的垄台纵向中心线重合,所述灭茬刀轴总成外直径尺寸为560毫米;本机从根本上改变了先灭茬、后垄沟深松的传统技术方案和农艺过程,具有结构新颖、合理、简单、整地作业质量好、效率高、故障少、动力消耗小、技术效果显著的特点。
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