自动调节深度式果园双行开沟施肥机设计与试验

针对国内果园开沟施肥机施肥效率低、一致性差和有机肥与化肥混施难的问题,设计了一种开沟深度可自动调节的果园双行开沟施肥机.该机采用双行开沟施肥的工作方式,可一次完成果园开沟、有机肥与化肥混施、覆土一体化作业.通过理论分析对开沟装置、排肥装置和开沟深度自动调节装置等关键部件进行设计,搭建基于STM32F103的控制系统,实...     

果园有机肥开沟施肥覆土机的设计与试验

针对新疆果园种植的模式,本文设计了一种果园有机肥开沟施肥覆土机,一次作业可同时完成开沟、施肥和覆土,且对于不同施肥深度要求,开沟器的开沟深度可在20~40 cm范围内自由调整,进而达到较为理想的施肥深度。通过田间试验证明,该机具在配套拖拉机的牵引下,以1~2 km/h的速度行进时,开沟器的开沟深度和施肥深度、覆土质量均达到了技术要求,试验过程中,机具未发生施肥堵塞现象,作业性能稳定,满足了果园生产需要。     

超短低矮型果园管理机的设计与田间试验

针对现有果园管理机在乔化密植果园作业时，存在机型过高、无法进入树冠下作业、配套农机单元后整机过长地头转弯困难，以及因地势起伏、动力不足、开沟深度、施肥均匀性难以保持稳定和人机无法分离等问题，设计了一种超短低矮型果园管理机，集成遥控技术，可实现远程操作。通过对其传动方式和履带行走系统张紧装置的优化，可实现整机轻量化和小型化。田间试验表明，研制的超短低矮型果园管理机整机高度680mm,长度1950mm,开沟深度稳定性97.8%,排肥一致性变异系数1.9%,达到设计参数值，可满足乔化密植果园作业要求。     

后悬挂式果园开沟施肥覆土机设计与试验

根据新疆果园的农艺种植特点,设计了一种后悬挂式开沟施肥覆土机.该机采用人字铲式开沟器在地表开出一定深度沟槽,深度在20～30cm范围可调节,在开沟槽内施肥,最后应用双圆盘式覆土机构完成覆土作业.田间试验表明:该机的开沟深度、施肥深度、施肥均匀性、覆土效果均达到了技术要求;作业速度为2 km/h时,机具总体作业较平稳,作...     

丘陵山地果园全液压遥控式履带动力底盘设计与试验

针对目前丘陵山地果园作业农用底盘整机体积大、行驶作业操作繁琐和通过性差等问题,结合丘陵山地果园开沟、除草和修剪等农艺管理环节的实际需求,设计了一款全液压遥控式履带动力底盘。首先,对动力底盘的整机结构和工作原理进行了阐述;其次,对前置挂载机构、行走系、变幅宽底盘、液压系统、遥控系统等关键部件进行设计和相应的匹配选型;最后,对整机进行了性能试验。试验结果表明：动力底盘在最小幅宽（1220mm）和最大幅宽(1620mm)的直线行驶偏移率分别为2.24％和2.2％,均满足相应国家标准（≤6%）要求。底盘的转向机动性能良好,最小幅宽原地转弯半径为905mm,可适应丘陵山地果园相对狭窄的坡地作业环境。遥控操作上下斜坡、翻越田埂、跨越畦沟等过程平稳,满足丘陵山地果园非结构化地形行走要求。挂载链式开沟器进行开沟作业时,沟深稳定系数为88.5%,沟宽稳定系数为92.5%,满足国家标准（≥85%）要求。整机工作性能满足丘陵果园复杂坡度地形管理作业要求,可为丘陵山地果园田间管理作业的有效实施提供综合应用平台和技术支撑。     

丘陵山区果园开沟施肥机的研制——基于农机与农艺融合

针对丘陵山区果园开沟施肥机械化水平低、人工作业劳动强度大及效率低的问题,综合考虑丘陵山区果园农机与农艺的融合,设计了一种立式单轴果园开沟施肥机。该开沟施肥机以1WG6.3型微耕机作为动力机械,额定功率6.3k W,扶手能够进行360°旋转,便于作业。田间试验表明:该机一次作业可完成开沟、施肥两项工艺过程,所开沟深大于250mm,沟宽小于500mm,抛出土壤均匀落在沟的右侧,抛土距离小于700mm,排肥均匀性较好,无漏施现象,生产率800m/h以上,作业过程中可根据农艺要求调节沟深和排肥量的大小。     

2FK-40型果园开沟施肥机的设计与试验

针对果园经济作物葡萄、红枣等人工开沟施肥劳动强度大、效率低等问题,设计了2FK-40型果园开沟施肥机。该机可以代替人工完成集开沟、施肥、覆土一体连续作业,并且开沟距作物根茎50~80cm,开沟宽度15cm,最大开沟深度40cm。田间试验表明:机具作业速度为1.6km/h,纯工作小时生产率0.56hm2/h,排肥均匀性变异系数2.96%,开沟深度及施肥量可以根据用户需求方便调节,能够满足果园经济作物葡萄、红枣等施肥的农艺要求。     

多功能果园田间管理机设计与试验

针对现有果园机械化水平较低、缺少集成式设备问题,依据果园农艺要求设计了一种多功能果园田间管理机。该机器为自走履带式有级变速,装配有大块有机肥宽深开沟器、粉状与粒状无机肥开沟施肥回填一体装置等,以完成果园的开沟和施肥等多环节的机械作业。通过快换装置实现开沟和施肥等功能的简便拆卸更换,以保障多功能管理机作业的可操作性和可靠性。经过田间试验,测知管理机能够完成35cm宽、0～40cm深的开沟,施肥深度可达到35cm,作业速度为350～2 000m/h,机身高度90cm,长度270cm。由于机型矮小,转弯半径最小1.8m,行走灵活,因此既可用于现代宽行矮砧密植果园,又可用于传统乔化果园。     

顶呱呱1GZL-107遥控履带管理机

正该机由河北顶呱呱机械制造有限公司生产制造。该机主要特点:全程遥控作业,人机分离,操作更轻松、更安全;超低底盘设计,适合果园大棚作业;金属履带,抓地性强,驱动力大;4挡前后变速,适应性强;强制制动,实现原地转向,操作灵活。     

果园开沟深度宽度监测装备设计与试验

针对开沟作业过程中作业深度、宽度依靠人工监测,存在人工工作量大、实时性低等问题,研制果园开沟深度宽度监测装备。通过设计果园开沟深度宽度监测平台,结合LabVIEW上位机人机交互系统与Arduino单片机下位机数据测量系统,最终完成果园开沟深度宽度监测装备的研制,实现开沟作业过程中开沟宽度、开沟深度、作业时间等参数的实时监测、计算、显示与保存等功能。试验结果表明,开沟深度为25 cm时,装备测量误差最大为3.1 cm;开沟深度为30 cm时,装备测量误差最大为2.7 cm;开沟深度为35 cm时,装备测量误差最大为3.7 cm;开沟宽度的测量误差最大为3.1 cm,能够满足实际应用需求,数据实时性较好,能够满足作业监测需求,为智能化果园开沟作业质量实时监测奠定一定的基础。     

2BMF-6机械式免耕精量播种机的设计

基于新疆农作物及农艺,将精量播种技术与旋耕技术结合,设计出一种适合新疆地区使用的机械式免耕精量播种机。该机采用6组安装在刀轴上的宽幅旋耕刀,以带状旋耕方式完成破茬、开沟、平地及覆土等工序,兼具防堵功能,达到少耕、免耕的目的,且行走轮的设计保证了设备的通过性能和仿形能力。试验表明:其破茬开沟能力强,防堵效果好,旋耕作业质量稳定,且能够满足本地作物的播种要求。     

适于果园深施有机肥开沟装置设计

在果园的管理过程中,合理施肥是增加土壤肥力、提高水果产量及品质的重要基础,而开沟是施肥作业实施的必要前提。为此,综合考虑新疆果园种植模式特点,针对果园施肥过程中人工进行开沟作业存在的劳动强度大、作业效率低等问题,设计了一种开沟装置,其主要由机架、刀盘总成、导流罩及传动系统等组成,实现了果园施肥作业过程中的机械化开沟。田间试验表明:该机具作业速度1.6km/h,开沟深度410mm,开沟宽度2 8 0 mm,生产率0.6 hm~2/h,具有结构简单、性能稳定、制造成本低及开沟质量好等特点。     

密植果园开沟施肥机开沟刀片设计与试验

针对现有开沟刀片在密植果园开沟施肥过程中存在功率消耗大、沟深稳定性差的问题,运用旋耕理论和试验分析的方法,设计了一种正弦指数曲线型开沟刀片。通过分析拖拉机前进速度、刀盘转速以及二者相互作用对功率消耗和沟深稳定性的影响,确定了正弦指数曲线型开沟刀片工作参数的最佳组合为:拖拉机前进速度1 m/s,刀盘转速为200 r/min。以正弦指数曲线型开沟刀片B处弯曲角、弯曲半径、C处弯曲角为影响因子,以功率消耗和沟深稳定性为响应值,通过三因素四水平正交试验,确定了正弦指数曲线型开沟刀片结构参数的最佳组合为:B处弯曲角为95°,C处弯曲角为140°,弯曲半径为9 mm。对正弦指数曲线型开沟刀片和现有开沟刀片进行对比试验,结果表明:在工作参数和开沟深度相同的条件下,正弦指数曲线型开沟刀片比现有开沟刀片功率消耗下降3.29 k W,沟深稳定性提高8.83个百分点,各项技术指标均达到了国家相关标准的技术要求。     

果园开沟施肥机机架优化设计与试验

为提高果园开沟施肥机的动态作业性能,避免共振的发生,同时保证作业时开沟一致性及施肥稳定性,对其机架进行多目标优化设计。首先,建立果园开沟施肥机机架的参数化模型及有限元模型。其次,通过模态分析,得出机架的固有频率及振型,研究其对整机动态性能的影响,将一阶模态频率设定为目标函数。通过机架灵敏度分析,得到各杆件厚度对一阶模态频率的灵敏度,将灵敏度杆件的厚度设定为设计变量,将其厚度变化范围设定为约束条件。根据现代农机结构轻量化设计的要求,将机架的质量也作为目标函数。以目标函数、设计变量、约束条件为基础,构建机架多目标优化的数学模型。然后,基于Hammersley抽样方法,按约束条件选取42组试验样本进行试验设计,并计算其对应的目标值。根据试验设计结果,选用移动最小二乘法并拟合出对应响应面。其中,一阶模态频率响应面模型的决定系数R2=0.9974,质量响应面模型的决定系数R2=0.9999,均大于拟合模型要求的精度0.9,拟合精度较高,满足设计要求。最后,基于响应面以及多目标遗传算法对果园开沟施肥机机架进行结构优化设计。优化结果表明：优化后的果园开沟施肥机机架一阶模态频率由原来的35.39Hz提高到38.31Hz,提高了8.25%,且远离拖拉机的输入频率35Hz;优化后质量为389kg,满足在提升一阶模态频率下,质量最小的要求。优化后果园开沟施肥机作业的开沟一致性系数和施肥稳定性系数比优化前分别提高3.72%、3.57%,提升效果明显,满足果园开沟施肥生产要求。     

圆盘式开沟机抛土性能的研究

近年来,新疆的果园开沟装备较过去人工开沟得到了跨越式发展,一个完备的技术体系正在逐步建立,但受功耗高、效率低、回流多等因素制约,果园开沟装备在稳定性方面仍存在许多不足,严重影响开沟性能。为此,有必要对适用于新疆矮、密种植模式的果园圆盘式开沟技术进行一个系统总结与分析,为后续开沟的技术装备研发指明方向。为此,分析了国内外旋耕机对抛撒轨迹的研究现状,总结了目前已有的正转旋耕模型和反转旋耕模型两种旋耕模型研究现状,分析了基于MatLab、Simulink、高速摄像机、高速数字图像采集和图像处理等技术对盘式开沟机开沟刀具运动、土块单元运动情况,并探究了影响圆盘式开沟机抛洒轨迹的的主要因素,展望了未来果园圆盘式开沟技术装备发展方向。     

支持故障报警的果园对靶变量排肥系统

针对果园条开沟连续施肥造成肥料浪费,而挖穴施肥作业过程繁琐的问题,基于普通条开沟施肥机具设计了果园对靶变量排肥系统,该系统主要包括果园穴施肥精量排肥器和对靶变量施肥控制器。利用高速摄影技术获得了不同排肥口截面积排肥下落时间,使用间歇旋转机构实现定量穴排肥,提出了扇叶旋转落肥感知方法并设计了排肥故障监测装置,进而设计了果园穴施肥精量排肥器。使用光电传感器实时感知果树树干以获得排肥位置,利用接近开关感知地轮转速计算行进速度,以STC12C5A60S2单片机为核心设计了对靶变量施肥控制器。搭建了试验平台,进行了实验室试验,结果表明,1~5排肥量挡位下,平均排肥量与理论排肥量最大误差为10 g,最大变异系数为4.6%;平均排肥长度为20.2~40.9 cm;偏移距离绝对值最大为5.5 cm,最小为0.6 cm,偏移距离标准差平均值为4.26 cm;单次排肥故障监测装置最少感知落肥通断信号次数为2次,故障监测准确率达到100%。果园试验表明,针对100棵枸杞树进行对靶施肥,其排肥准确率为97%。该系统实现了果园靶标实时探测、对靶精量排肥控制和排肥故障报警功能,达到了条开沟对靶穴施肥的果园作业要求。     

果园有机肥深施圆盘开沟机研究现状及发展对策

我国的林果业种植面积日趋增长,而现有果园开沟施肥机械已经不能满足当今劳动力短缺的现状,因而加强果园开沟施肥机的研究对降低劳动力及提高作业效率等有重要意义。为此,阐述了国内外果园有机肥深施圆盘开沟机的现状,并针对不同结构圆盘式开沟机进行研究分析,根据有机肥深施圆盘开沟机存在的问题,提出了相应的对策。     

果园施肥开沟机的发展现状和趋势

果园开沟施肥是在果园生产过程中十分重要的环节之一,对果树的生长和水果的产量有着重要的影响。为此,分类简述了国内外几种果园施肥开沟机械的作业方法和特点,并整理分析了果园施肥开沟机械的发展现状以及存在的问题,同时指出了我国果园施肥开沟机械的发展趋势。