检索结果-内蒙古大学图书馆

农业机械学报 2021年第9期52卷 115-123页

作者：王镇东崔涛张东兴杨丽和贤桃张泽鹏中国农业大学工学院北京100083 农业农村部土壤-机器-植物系统技术重点实验室北京100083

我国华北地区玉米收获时籽粒含水率较高,采用钉齿式及杆齿式脱粒元件进行籽粒直收时,籽粒破碎率较高,为降低脱粒过程中籽粒破碎率,设计了一种纹杆式脱粒元件,分析其前倾角变化对果穗受力的影响规律,以籽粒破碎时压缩量为依据,对纹杆块... 详细信息

我国华北地区玉米收获时籽粒含水率较高,采用钉齿式及杆齿式脱粒元件进行籽粒直收时,籽粒破碎率较高,为降低脱粒过程中籽粒破碎率,设计了一种纹杆式脱粒元件,分析其前倾角变化对果穗受力的影响规律,以籽粒破碎时压缩量为依据,对纹杆块顶端弧面形状进行设计。基于EDEM研究纹杆元件顶端参数对果穗受力的影响,采用拟水平法设计四因素四水平正交试验,试验结果表明:较优纹杆参数组合为前倾角75°、凸棱倾角25°、凸棱宽度6 mm、凸棱高度10 mm;通过台架试验探究滚筒转速、凹板间隙等工作参数对纹杆式滚筒脱粒效果的影响规律,当籽粒含水率为28.5%时,最优滚筒转速为300 r/min,凹板间隙为50 mm,此时籽粒破碎率为5.34%。在最优工作参数下,对比不同脱粒元件脱粒效果,发现籽粒破碎率分别由杆齿式元件的9.91%、钉齿式元件的7.83%下降至纹杆式脱粒元件的5.34%,证明所设计的纹杆式脱粒元件能够有效降低脱粒过程中籽粒破碎率。

关键词：玉米联合收获机籽粒直收脱粒元件纹杆式

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四端法土壤电导率原位快速检测传感器设计与试验

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农业工程学报 2021年第9期37卷 90-99页

作者：钟翔君杨丽张东兴崔涛和贤桃杜兆辉中国农业大学工学院北京100083 农业农村部土壤-机器-植物系统技术重点实验室北京100083

实现土壤电导率的快速获取可为农业生产精准管理提供有效的数据支撑。目前,田间电导率采集在农业生产前进行,需要专门的电导率检测设备对种植田块开展大范围数据采集并生成电导率空间分布图,该方式操作繁琐、费时费力,同时检测的电导率... 详细信息

实现土壤电导率的快速获取可为农业生产精准管理提供有效的数据支撑。目前,田间电导率采集在农业生产前进行,需要专门的电导率检测设备对种植田块开展大范围数据采集并生成电导率空间分布图,该方式操作繁琐、费时费力,同时检测的电导率值由于时间滞后原因,难以准确反映农业生产各环节(如播种)实施过程中的真实电导率情况。针对上述问题,基于交流“电流-电压”四端法原理,该研究设计了一种土壤电导率原位快速检测传感器,用于搭载在不同的农业生产机具上,实现土壤电导率的实时检测与作业参数的在线调整。该传感器以STM32处理器为核心,配合电源电路、交流信号源电路、有效值检测电路及其他外围电路搭建了硬件及软件架构,同时集成了信息的实时检测与显示、定时存储与无线传输等功能,实现了土壤电导率的原位高精度获取。传感器标定试验及工作稳定性试验结果表明,传感器输出值与DDB-303A电导率仪测得的电导率值呈明显线性关系,线性拟合R^(2)为0.995,且在不同电导率水平下,连续测量的标准偏差均小于0.76μS/cm,具有较高的准确性及工作稳定性。与JXBS-3001传感器在实验室条件下(温度25℃),对配置的不同电导率浓度土样(含水率<15%)检测的对比试验结果表明,所设计的电导率传感器的测量误差及响应时间更低,绝对误差为-5.9~19.4μS/cm,相对误差为-1.05%~2.39%,响应时间小于2.01 s。利用电导率传感器在现场(温度20.6℃)对地块不同位置测量的绝对误差为-11.36~25.30μS/cm,相对误差为-7.91%~7.88%。综合而言,该研究所设计的土壤电导率传感器能快速准确的检测土壤电导率信息,可为无人农场的土壤信息采集提供一种高精度的检测工具。

关键词：土壤电导率传感器 STM32 快速检测无人农场

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玉米收获机低损变径脱粒滚筒设计与试验

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农业机械学报 2021年第8期52卷 98-105页

作者：王镇东崔涛张东兴杨丽和贤桃张泽鹏中国农业大学工学院北京100083 农业农村部土壤机器植物系统技术重点实验室北京100083

针对华北地区玉米收获时籽粒含水率较高、籽粒直收破碎率较高的问题,设计了一种变径脱粒滚筒。滚筒前端直径渐变增大直至与脱粒分离段等径,通过提高滚筒变径段果穗容纳能力,增强果穗之间柔性接触,有效“松散”籽粒之间及籽粒芯轴之间作... 详细信息

针对华北地区玉米收获时籽粒含水率较高、籽粒直收破碎率较高的问题,设计了一种变径脱粒滚筒。滚筒前端直径渐变增大直至与脱粒分离段等径,通过提高滚筒变径段果穗容纳能力,增强果穗之间柔性接触,有效“松散”籽粒之间及籽粒芯轴之间作用力,使果穗更易于脱粒,从而实现籽粒与芯轴的快速分离,有效提高了脱粒速度,降低了籽粒破碎率。对果穗与脱粒元件受力进行分析,研究变径段锥度对果穗受力的影响。基于动力学仿真试验,分析了果穗与脱粒元件之间的接触力以及果穗果穗和果穗脱粒装置之间的接触频次,结果表明,变径滚筒提高了果穗之间的接触频次,降低了脱粒元件与果穗的直接接触,即变径滚筒中果穗之间接触揉搓作用更强。以滚筒转速、凹板间隙及籽粒含水率为试验因素进行了三因素四水平正交试验,确定最优组合为籽粒含水率26%、滚筒转速350 r/min、凹板间隙50 mm,此时籽粒破碎率为4.13%、籽粒未脱净率为0.34%。在籽粒含水率为27%时与等径滚筒进行了对比脱粒试验,按籽粒的完整性将破损籽粒分为全碎籽粒、裂纹籽粒、破皮籽粒及顶部破碎籽粒,结果表明,变径滚筒的籽粒总破碎率为4.64%,比等径滚筒的总破碎率降低19.16%,破损籽粒中全碎籽粒、裂纹籽粒及破碎籽粒所占比例均明显降低;变径滚筒未脱净率为0.42%,比等径滚筒的未脱净率降低51.72%,证明变径滚筒能够有效降低籽粒破碎率及未脱净率。

关键词：玉米收获机脱粒装置变径滚筒

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基于VIS NIR的播种沟内土壤水分测量传感器研究

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农业机械学报 2021年第2期52卷 218-226页

作者：张东兴刘江杨丽崔涛和贤桃张天亮中国农业大学工学院北京100083 农业农村部土壤机器植物系统技术重点实验室北京100083

基于土壤水分的播深调整技术,需要对播种沟土壤水分进行测量,以便根据落种点处的土壤水分信息进行播种调节,改变播种策略。本文设计了一种可见光近红外(Visible and near-infrared,VIS NIR)式土壤水分传感器。使用高分辨率光谱仪采集不... 详细信息

基于土壤水分的播深调整技术,需要对播种沟土壤水分进行测量,以便根据落种点处的土壤水分信息进行播种调节,改变播种策略。本文设计了一种可见光近红外(Visible and near-infrared,VIS NIR)式土壤水分传感器。使用高分辨率光谱仪采集不同水分梯度的土壤光谱数据,采用偏最小二乘回归法(Partial least squares regression,PLSR)进行建模分析,并结合多种数据降维方法进行变量筛选,得出不同土壤含水率的敏感波段分别在410、540、780、970 nm附近;通过对这4种波长进行组合建模分析,选择得出预测最优的VIS和NIR波长组合为410 nm和970 nm。采用这两种波长设计传感器,并进行实验室试验,结果表明:当传感器与被测土壤表面距离d较近时(0~3 mm),测量精度和稳定性最好;当d为0~3 mm、土壤质量含水率处于0.69%~28.45%时,真实值与预测值之间决定系数R^(2)达到0.81,均方根误差(RMSE)为2.90%;当土壤质量含水率处于0.69%~22%时,真实值与预测值之间R 2提高至0.93,此时均方根误差降低为1.72%。通过析因试验得出,在显著性水平为0.05时,温度与光照强度对传感器正常工作没有明显影响。土槽试验表明,真实值与预测值之间R^(2)为0.82,RMSE为1.23%,满足玉米等作物播种环节土壤水分的测量要求。

关键词：可见光近红外土壤含水率传感器精密播种偏最小二乘回归

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气吸式玉米精量排种器双侧清种装置设计与试验

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农业机械学报 2021年第7期52卷 29-39页

作者：李玉环杨丽张东兴崔涛和贤桃胡恒中国农业大学工学院北京100083 农业农村部土壤机器植物系统技术重点实验室北京100083

为解决气吸式玉米精量排种器清种装置设计不合理而造成漏清、过清,导致排种性能下降的问题,提出采用双侧清种装置进行清种作业的方法,并设计了双侧清种装置。对该装置清种过程进行分析,明确了造成重吸的原因,阐明了清种过程的运动机理,... 详细信息

为解决气吸式玉米精量排种器清种装置设计不合理而造成漏清、过清,导致排种性能下降的问题,提出采用双侧清种装置进行清种作业的方法,并设计了双侧清种装置。对该装置清种过程进行分析,明确了造成重吸的原因,阐明了清种过程的运动机理,建立了清种过程数学模型,确定了上下侧清种机构关键参数的设计方法。选取第1级清种弧线顶部半径、第2级清种弧线顶部半径和工作转速为主要因素进行了全因素试验,对试验结果进行显著性分析,建立了因素与指标的回归方程,以漏清率和过清率最小为寻优条件,获得较优清种强度下的最佳参数组合为:第1级清种弧线顶部半径80.70 mm、第2级清种弧线顶部半径81.42 mm,并在最佳参数组合下进行了验证试验。试验表明,在较优清种强度参数组合下,当工作转速为26.67~37.33 r/min时,漏清率均不大于1.10%,过清率均不大于1.03%,与理论优化结果基本一致。对比试验表明,工作转速为26.67 r/min时,采用双侧清种装置漏清率降低6.70个百分点,过清率基本不变,排种器合格率提高7.04个百分点;工作转速为32.00 r/min时,采用双侧清种装置漏清率降低4.63个百分点,过清率基本不变,排种器合格率提高5.07个百分点;工作转速为37.33 r/min时,采用双侧清种装置漏清率降低7.41个百分点,过清率降低0.24个百分点,排种器合格率提高7.26个百分点。采用双侧清种装置有效降低了漏清率,在高速情况下对过清率也有所改善。

关键词：玉米精量排种气吸式排种器双侧清种装置

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基于激光传感器的播种参数监测方法

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农业工程学报 2021年第3期37卷 140-146页

作者：解春季杨丽张东兴崔涛张凯良中国农业大学工学院北京100083 农业农村部土壤-机器-植物系统技术重点实验室北京100083

目前玉米播种参数监测多采用红外光电监测的方式,易受灰尘和落种碰撞影响,且传感器安装在导种管的上部,双粒重叠种子在上部无法分开进而导致传感器计为单粒种子,计数准确率下降。针对以上问题,该研究提出一种基于激光传感器的播种参数... 详细信息

目前玉米播种参数监测多采用红外光电监测的方式,易受灰尘和落种碰撞影响,且传感器安装在导种管的上部,双粒重叠种子在上部无法分开进而导致传感器计为单粒种子,计数准确率下降。针对以上问题,该研究提出一种基于激光传感器的播种参数监测方法。该方法以激光传感器为信号捕获源,采用单片机为主控制器,将传感器安装在导种管底端,实现对播种量、合格率、漏播率、重播率等参数的实时监控。抗灰尘模拟试验表明:采用激光监测的方法传感器能够在灰尘较大的工作条件下正常工作。在穿透透明物体的状态下播种数量监测平均相对误差不大于1.15%,合格率、漏播率、重播率监测平均绝对误差低于0.5个百分点。安装在导种管底端的激光传感器对从排种口排出的双粒重叠种子监测的准确率达到95.4%,而安装在导种管上部的红外传感器监测准确率低于7.0%。结果表明采用激光监测的方法具有可靠的工作性能,满足实际播种参数监测的需要。

关键词：播种参数传感器激光导种管试验

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超级杂交稻穴盘育苗精量排种器压电振动供种装置研究

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农业机械学报 2020年第S02期51卷 31-40页

作者：袁昊刘彩玲宋建农都鑫姜萌李玮昊中国农业大学农业农村部土壤机器植物系统技术重点实验室北京100083

为提高超级杂交稻穴盘育苗低播量排种器的播种性能,设计一种压电式振动供种装置,提出一种小供种量条件下均匀、有序、单列供种的导流振动板。阐述了压电式振动供种装置的工作原理,构建了振动装置动力学模型,分析了稻种在振动板上的运动... 详细信息

为提高超级杂交稻穴盘育苗低播量排种器的播种性能,设计一种压电式振动供种装置,提出一种小供种量条件下均匀、有序、单列供种的导流振动板。阐述了压电式振动供种装置的工作原理,构建了振动装置动力学模型,分析了稻种在振动板上的运动机理,确定了其主要工作参数。以振幅、储种盒深度为试验因素进行仿真试验和回归及响应曲面分析,建立了振幅、储种盒深度与供种速率、供种速率变异系数和单列率间的数学模型,试验结果表明振幅对供种速率影响极其显著,储种盒深度对单列率影响极其显著;当600~1000盘/h生产率条件下确定最佳储种盒深度为9 mm,振幅范围为0.4~0.6 mm。振动供种性能和排种性能样机试验结果表明,当通电电压为120~140 V时,供种速率为6.1~13.4粒/s,供种速率变异系数为10%~14%,单列率为77.5%~84.6%,与回归模型误差分别小于6%、9%、4%,且各列间供种速率变异系数小于4%;样机试验结果表明,当生产率为600盘/h时,天优998和蜀优217的1~2粒/穴合格率分别为95.54%和94.88%,漏播率为2.47%和2.96%,满足超级杂交稻低播量精密播种的设计要求,该研究为工厂化穴盘育秧精量播种机的设计提供参考。

关键词：超级杂交稻压电振动供种设计试验

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水平涡轮叶片式精量排肥器设计与试验

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农业机械学报 2020年第S01期51卷 165-174页

作者：刘彩玲张福印都鑫姜萌袁昊刘泉中国农业大学农业农村部土壤机器植物系统技术重点实验室北京100083

为提高排肥均匀性,以大颗粒尿素为研究对象,设计了一种水平涡轮叶片式精量排肥器,对关键参数进行了设计与机理分析,确定了影响排肥均匀性的影响因素和参数范围,并基于离散元仿真软件确定了对数螺旋线叶片曲面参数。以涡轮叶片数量、涡... 详细信息

为提高排肥均匀性,以大颗粒尿素为研究对象,设计了一种水平涡轮叶片式精量排肥器,对关键参数进行了设计与机理分析,确定了影响排肥均匀性的影响因素和参数范围,并基于离散元仿真软件确定了对数螺旋线叶片曲面参数。以涡轮叶片数量、涡轮转速和排肥口开度为试验因素,进行了排肥量的单因素试验和排肥均匀性的BoxBehnken多因素试验,结果表明,排肥量与转速呈良好的线性关系,决定系数R2不小于0.96,对于确定叶片数量的排肥涡轮,可匹配不同排肥口开度的涡轮底盘并实时控制排肥涡轮转速来调节排肥量,易于实现变量施肥作业,且排量范围内排肥均匀性较好;涡轮叶片数和排肥口开度的交互作用对排肥均匀性影响高度显著,各因素影响的主次顺序为涡轮叶片数、涡轮转速和排肥口开度;当涡轮叶片数为8个、涡轮转速为98 r/min、排肥口开度为40°时,排肥均匀性系数为97.24%,实际试验验证结果与优化结果相吻合;对磷酸二胺颗粒肥料的适应性验证试验结果表明,两种颗粒肥料排肥器排肥均匀性系数接近97%,排肥量稳定性变异系数小于2%,排肥器具有较好的排肥均匀性和排量稳定性;对比分析目前常用外槽轮排肥器,设计的水平涡轮叶片式精量排肥器有效地提高了颗粒肥料的排肥均匀性。

关键词：精量排肥涡轮叶片式排肥器排肥均匀性

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根茎类作物单摆铲栅收获装置渐变抛掷特性

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农业工程学报 2021年第24期37卷 9-21页

作者：万里鹏程李永磊赵虎徐光浩宋建农董向前张超王继承中国农业大学工学院北京100083 农业农村部土壤-机器-植物系统技术重点实验室北京100083 河南科技大学机电工程学院洛阳471023

单摆铲栅是基于变幅变向振动技术研发的铲栅一体收获装置。为明确单摆铲栅工作特性及抛掷分离作业机理,该研究在运动学及动力学分析基础上建立了铲栅工作面抛掷系数解析方程,铲栅工作面各点抛掷系数随工作长度逐渐增大,铲栅具有明显的... 详细信息

单摆铲栅是基于变幅变向振动技术研发的铲栅一体收获装置。为明确单摆铲栅工作特性及抛掷分离作业机理,该研究在运动学及动力学分析基础上建立了铲栅工作面抛掷系数解析方程,铲栅工作面各点抛掷系数随工作长度逐渐增大,铲栅具有明显的渐变抛掷特性和较强的抛掷能力,分离区抛掷系数达9.98~19.72;建立了单摆铲栅EDEM-MBD耦合仿真模型,以振幅、振动频率、前进速度为因素开展单因素仿真试验,试验结果表明:受工作面抛掷特性及土壤粘塑性影响,牵引阻力、驱动转矩具有明显的强弱周期,在强周期内:单摆铲栅与土壤互作力较大,分离间距最大值发生在该周期切削行程终点时刻分离区中点处;振幅为7~11 mm时,牵引阻力均值约1580.93~2019.9 N、最大驱动转矩约224.04~322.11Ν·m、最大分离间距约59.58~98.3 mm;振动频率为6.67~10.67 Hz时,牵引阻力均值约1416.43~1866.38 N、最大驱动转矩约315.28~364.19Ν·m、最大分离间距约78.43~94.67 mm;前进速度为0.2~0.4 m/s时,牵引阻力均值约1429.43~2110.48 N、最大驱动转矩约241.27~387.78Ν·m、最大分离间距约62.5~102.5 mm。甘草收获试验结果表明:甘草收获机牵引阻力32.17 kN、驱动转矩802.02Ν·m、挖掘深度468 mm时,收净率为96.42%,单摆铲栅作业过程流畅有序,渐变抛掷作用明显,根茎土壤分离效果良好。该研究结果可为根茎作物特别是深根茎作物节能高效收获提供参考。

关键词：收获仿真根茎单摆铲栅渐变抛掷

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气吸式排种器卸种机构设计与试验

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农业机械学报 2020年第1期51卷 37-46页

作者：丁力杨丽张东兴崔涛李玉环高筱钧中国农业大学工学院北京100083 农业农村部土壤-机器-植物系统技术重点实验室北京100083

为解决气吸式排种器因吸孔堵塞、种盘振动较大导致的漏播问题和气流扰动引发的投种不均匀现象,优化设计了卸种机构。改进了卸种机构安装位置,确保排种器在携种区能够对种子有较好的吸附作用,防止飞种,同时减少碰撞和弹跳,使得种子在携... 详细信息

为解决气吸式排种器因吸孔堵塞、种盘振动较大导致的漏播问题和气流扰动引发的投种不均匀现象,优化设计了卸种机构。改进了卸种机构安装位置,确保排种器在携种区能够对种子有较好的吸附作用,防止飞种,同时减少碰撞和弹跳,使得种子在携种区气室末端脱落的概率相比于改进前降低了1.67%。推导出一种适用于卸种轮和种盘之间配合的齿面曲线,并通过ADAMS仿真的方式,提取啮合力、径向力和轴向力3个指标,模拟验证了卸种轮齿设计的合理性,表明该曲线方程适用于不同种盘和吸孔数卸种轮的设计,其啮合平稳可靠,具有良好的通用性。以卸种机构、前进速度和负压为因素进行3因素试验,通过分析不同速度下卸种机构和负压之间的差异性和试验整体方差,确定了影响合格指数、重播指数、漏播指数的关键因素。选取优化后的新卸种机构进行回归分析,通过回归方程得出所设计排种器在10、12、14 km/h作业速度下的最佳作业参数,并进行了试验验证。结果表明:新卸种机构能够有效提高合格指数、降低高速作业漏播指数和粒距变异系数,在作业速度为10~14 km/h、负压为3.43~3.81 k Pa时,合格指数达到96.8%,漏播指数小于等于2.0%,重播指数小于等于1.2%,各项指标优于国标要求。

关键词：气吸式排种器卸种机构防堵塞排种均匀性试验

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