葡萄园有机肥链式反转开沟施肥机研制与试验

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作者 谭好超 马帅 +3 位作者 沈聪聪 马俊龙 周慧能 徐丽明 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第16期12-23,共12页

针对葡萄园有机肥施用深度浅,施肥不均匀等问题,该研究设计了一种链式反转开沟施肥机。该机采用先切后抛的形式,实现开沟施肥回填一体化作业,开沟深度为600 mm,通过理论分析确定了影响切土角的关键参数,构建了正置和侧置式两种施肥模式... 针对葡萄园有机肥施用深度浅,施肥不均匀等问题,该研究设计了一种链式反转开沟施肥机。该机采用先切后抛的形式,实现开沟施肥回填一体化作业,开沟深度为600 mm,通过理论分析确定了影响切土角的关键参数,构建了正置和侧置式两种施肥模式的仿真模型,并分析了两种模式的排肥规律。通过单因素试验,分析了刮板高度、角度和间距对法向接触力和变异系数的影响,并优选了刮板高度、角度和间距,分别为20 mm,90°和180 mm。田间试验表明,排肥变异系数为8.34%,与仿真结果的误差为2.32个百分点,排肥量为0.8~6 kg/m;两次试验的开沟深度稳定性系数分别为93.57%和92.58%,开沟宽度一致性系数分别为96.16%和95.04%,满足农艺要求。研究结果可为其他果园施肥机设计提供理论参考。 展开更多

关键词 有机肥 葡萄 果园 施肥 反转 刮板 开沟刀

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基于多柔体动力学的葡萄挑藤机构参数优化与试验

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作者 沈聪聪 马帅 +3 位作者 谭好超 马俊龙 周慧能 徐丽明 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第16期24-33,共10页

针对目前中国北方露地葡萄栽培区缺乏春季葡萄藤上架作业机械的问题,该研究提出了曲柄摇杆式挑藤机构,该机构采用曲柄摇杆结构带动推藤杆和挑藤杆运动,推藤杆用于聚拢葡萄藤,挑藤杆按照既定轨迹进行挑藤。采用Matlab软件对挑藤杆的挑藤... 针对目前中国北方露地葡萄栽培区缺乏春季葡萄藤上架作业机械的问题,该研究提出了曲柄摇杆式挑藤机构,该机构采用曲柄摇杆结构带动推藤杆和挑藤杆运动,推藤杆用于聚拢葡萄藤,挑藤杆按照既定轨迹进行挑藤。采用Matlab软件对挑藤杆的挑藤轨迹进行了参数优化,得到较优的挑藤轨迹。通过物理试验和计算确定了挑藤机构的弹簧预紧力、弹性系数等结构参数,分析了挑藤过程。其次,基于多柔体动力学(multi-flexible-body dynamics, MFBD)仿真技术建立了葡萄藤的柔性体模型与挑藤作业模型,以前进速度、弹簧预紧力和曲柄转速为试验因素,以平均挑藤角度和角度变异系数为评价指标,设计Box-Behnken仿真试验并进行回归分析。依据多目标优化原则,得到最佳参数组合;进一步基于土槽试验,验证曲柄摇杆式挑藤机构优化结果的准确性。仿真优化结果表明,当前进速度为0.2 m/s,弹簧预紧力为128 N,曲柄转速为67 r/min时,其平均挑藤角度最大、角度变异系数最小,分别为40.6°和6.0%。土槽试验的挑藤机构平均挑藤角度为43.2°,与仿真挑藤角度相对误差为6.4%,角度变异系数为14.8%。土槽试验结果表明仿真优化结果可靠,挑藤角度准确且挑藤均匀性较好,满足葡萄藤上架的角度要求。该研究可为后续葡萄藤挑藤绑藤一体机的研制提供参考。 展开更多

关键词 农业机械 葡萄藤 仿真 葡萄挑藤机构 曲柄摇杆结构 RECURDYN

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我国葡萄植保机械化技术发展现状与对策

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作者 李敏 闫成功 +3 位作者 马帅 谭好超 康云友 徐丽明 《中国农机化学报》 北大核心 2024年第1期76-82,共7页

目前中国葡萄总产量位居世界第一,种植面积仅次于西班牙。植保作业作为葡萄种植过程中的重要环节,其工作量约占葡萄管理总工作量的30%。我国的葡萄植保作业已基本实现机械化,但主要应用的植保机械还普遍存在农机农艺融合困难、先进施药... 目前中国葡萄总产量位居世界第一,种植面积仅次于西班牙。植保作业作为葡萄种植过程中的重要环节,其工作量约占葡萄管理总工作量的30%。我国的葡萄植保作业已基本实现机械化,但主要应用的植保机械还普遍存在农机农艺融合困难、先进施药技术集成度低、智能化机具实用性不足和防治效率低等问题。首先,系统地阐述我国现阶段葡萄的主要种植模式、葡萄植保机械的应用现状和存在问题;然后,从“葡萄专用植保机具的创新与研制”“气雾场的仿真与优化”和“先进植保技术的探索与试验”3个方面出发,对近年来我国葡萄植保机械化技术的研究进展进行综述和分析;最后,根据当前我国葡萄植保机械的发展现状和实际国情,提出未来一段时间内的发展对策与具体措施,以期为提升我国葡萄植保机械化水平提供参考。 展开更多

关键词 葡萄 植保机械 病虫害防治 农机农艺融合

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猕猴桃株间机械避障除草机作业性能优化与试验 被引量：3

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作者 赵诗建 卢彩云 +5 位作者 李守忠 徐丽明 马帅 牛丛 闫成功 谭好超 《农机化研究》 北大核心 2023年第10期134-142,共9页

现有果园株间机械避障除草机针对树干直径不同的果树均采用同一刚性系数弹簧,无法适应不同直径树干弯曲载荷承受能力,树干直径较小的果树损伤严重,树干直径较大的果树除草作业覆盖率有待提高。针对上述问题,在前期研究机械结构基础上,... 现有果园株间机械避障除草机针对树干直径不同的果树均采用同一刚性系数弹簧,无法适应不同直径树干弯曲载荷承受能力,树干直径较小的果树损伤严重,树干直径较大的果树除草作业覆盖率有待提高。针对上述问题,在前期研究机械结构基础上,依据不同直径猕猴桃树干弯曲载荷承受能力,确定不同直径猕猴桃树干对应的弹簧刚性系数与机器作业速度的最优工作组合,以保证不损伤果树的前提下达到较高除草作业覆盖率和机器作业效率。利用电子万能材料试验机进行猕猴桃树干弯曲试验,测定不同直径树干临界弯曲载荷;利用Recurdyn模拟机械避障过程,在最大机器作业速度440mm/s下对不同直径猕猴桃树干对应的弹簧刚性系数进行标定;以机器作业速度为试验因素、除草作业覆盖率为评价指标进行仿真试验,确定不同直径猕猴桃树干对应的弹簧刚性系数与机器作业速度的最优工作参数组合。以仿真试验得出最优工作参数组合进行田间验证试验,结果表明:除草作业覆盖率均可达90%以上,仿真试验相对于田间试验的最大偏差为3.13%,且对果树零损伤。研究可为果园株间除草作业机械化的发展提供参考。 展开更多

关键词 除草机 机械避障 株间 优化设计

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基于局部建模方法的卧式柔性清土辊性能优化 被引量：2

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作者 牛丛 徐丽明 +3 位作者 闫成功 谭好超 沈聪聪 马帅 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第1期50-59,共10页

针对基于整体建模的卧式柔性清土辊性能优化方法存在仿真成本高的问题,该研究提出一种局部预测整体的建模方法,既降低仿真计算量,同时可以对柔性清土辊进行优化设计。首先,提取柔性清土辊的最小结构特征,并基于几何相似性原理构建整体... 针对基于整体建模的卧式柔性清土辊性能优化方法存在仿真成本高的问题,该研究提出一种局部预测整体的建模方法,既降低仿真计算量,同时可以对柔性清土辊进行优化设计。首先,提取柔性清土辊的最小结构特征,并基于几何相似性原理构建整体性能预测模型。其次,基于离散元法(Discrete element method,DEM)与多柔性体动力学(multi-flexible-body dynamics,MFBD)耦合仿真技术优化求解最小特征结构的最优作业性能。最后,依据预测模型估算柔性清土辊的整体性能。柔性清土辊的清土率和阻力矩与其刷片数量的线性拟合决定系数分别为0.987和0.99。基于局部建模方法和EDEM-RecurDyn耦合技术建立最小特征结构与土壤互作模型,其接触计算量仅为整体建模方法的8%左右。前进速度、安装角、轴向长度和叶片锥角对最小特征结构和刷片的作业性能影响显著,仿真优化结果分别为0.3 m/s、30°、50 mm和0°。上述条件下最小特征结构的清土率和阻力矩为36.87%、18.91 N·m,单个刷片的清土率和阻力矩为2.80%和2.78 N·m,最小特征结构的物理试验结果与仿真结果的相对误差为3.74%和10.15%,单个刷片的物理试验结果与仿真结果的相对误差为10.36%和9.71%。预测模型估算的柔性清土辊的清土率和阻力矩分别为97.07%和78.68N·m;物理试验结果与预测模型估算结果的相对误差为7.84%和4.55%;整体建模方法优化结果与局部建模方法优化结果的相对误差为10.66%和6.76%。研究结果为复杂柔性体与散粒体互作建模提供了思路。 展开更多

关键词 离散元法 建模 葡萄藤 特征提取 清土 耦合仿真

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刮板式有机肥条铺与旋耕混合施肥机设计与试验 被引量：6

6

作者 谭好超 徐丽明 +3 位作者 马帅 牛丛 闫成功 沈聪聪 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第11期163-175,共13页

针对果园有机肥人工施肥量不准确、施肥不均匀等问题,本文根据施肥农艺要求,设计了一种有机肥条铺与旋耕混合施肥机。该装置采用刮板式结构,通过圆环链带动刮板向前排肥,将有机肥呈条状铺撒在地表,通过旋耕装置将其与土壤混合。通过计... 针对果园有机肥人工施肥量不准确、施肥不均匀等问题,本文根据施肥农艺要求,设计了一种有机肥条铺与旋耕混合施肥机。该装置采用刮板式结构,通过圆环链带动刮板向前排肥,将有机肥呈条状铺撒在地表,通过旋耕装置将其与土壤混合。通过计算确定了施肥装置最大开口高度、肥箱容积等结构参数,分析了上、下层有机肥排肥过程。以排肥口开口高度、前进速度、链轮转速和刮板间距为试验因素进行离散元仿真试验,以有机肥相对误差和变异系数为评价指标,对排肥过程工作参数进行优化求解,得到最优参数组合:开口高度为53.17 mm、前进速度为2.8 km/h、链轮转速为15.96 r/min、刮板间距为160 mm。在最优工作条件下进行试验验证,得到有机肥平均排肥量为5.099 kg/m^(2),与理论施肥量相对误差为4.5%,变异系数为8.8%,表明仿真优化结果可靠,排肥量准确且排肥均匀性较好,该施肥装置施肥性能较优。在旋耕混合试验中,通过测定得到上层有机肥混合比例为11.83%,下层有机肥混合比例为6.29%,表明经过旋耕后,能够实现土肥混合效果,上层土肥混合比例高于下层。 展开更多

关键词 有机肥 刮板 施肥机 离散元仿真 旋耕混合

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分层交错式葡萄防寒土弧形清土叶轮的设计与试验 被引量：8

7

作者 马帅 徐丽明 +4 位作者 牛丛 闫成功 赵诗建 王坤 谭好超 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第10期1-9,共9页

针对目前中国北方葡萄防寒土清土部件作业功耗高和相关理论研究较少的问题,设计了一种葡萄防寒土弧形清土叶轮,主要由花键连接轴套、叶轮轴、弧形叶轮片和叶轮片连接板等组成,采用分层交错式结构,以十字交叉形式排布。首先,依据中国北... 针对目前中国北方葡萄防寒土清土部件作业功耗高和相关理论研究较少的问题,设计了一种葡萄防寒土弧形清土叶轮,主要由花键连接轴套、叶轮轴、弧形叶轮片和叶轮片连接板等组成,采用分层交错式结构,以十字交叉形式排布。首先,依据中国北方葡萄防寒土清除农艺要求,确定弧形清土叶轮的外形尺寸和叶轮片数量。通过理论分析弧形清土叶轮的运动和受力,确定影响其作业功耗的主要因素。并基于EDEM软件,以弧形清土叶轮前进速度、转速和叶轮片弯曲角为试验因素,以叶轮扭矩和水平前进阻力为试验指标,进行三因素二次回归正交旋转中心组合模拟试验,以扭矩和水平前进阻力最小为优化目标,获得最优参数组合;进一步基于土槽试验,验证弧形清土叶轮仿真优化结果的准确性,并与直板式清土叶轮作业进行对比分析。仿真优化结果表明,当弧形清土叶轮前进速度为0.38 m/s,转速为450 r/min,叶轮片弯曲角为18°时,其扭矩和水平前进阻力最小,分别为9.99 N·m和27.09 N;土槽试验结果表明,弧形清土叶轮扭矩和水平前进阻力分别为11.56 N·m和31.82 N,与仿真优化结果的相对误差分别为13.58%和14.86%,同时,与直板式清土叶轮作业对比,弧形清土叶轮扭矩和水平前进阻力分别降低了9.40%和15.37%。研究结果可为后续葡萄藤防寒土清土机的整体设计提供理论依据和技术支撑。 展开更多

关键词 农业机械 弧形叶轮 分层交错式 葡萄防寒土 清土 设计 EDEM

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沟栽葡萄防寒布覆土卧式刷辊清除装置设计与试验 被引量：3

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作者 牛丛 徐丽明 +2 位作者 马帅 闫成功 谭好超 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第23期301-306,共6页

针对中国西北地区沟栽葡萄春季防寒布上方大量覆土影响防寒布回收的问题,该研究设计了一种水平卧式刷辊清土装置,用于清除防寒布上方埋土。首先,通过理论分析确定了清土总成结构和工作参数取值范围。进一步,基于EDEM-RecurDyn耦合仿真... 针对中国西北地区沟栽葡萄春季防寒布上方大量覆土影响防寒布回收的问题,该研究设计了一种水平卧式刷辊清土装置,用于清除防寒布上方埋土。首先,通过理论分析确定了清土总成结构和工作参数取值范围。进一步,基于EDEM-RecurDyn耦合仿真建立柔性清土总成-土壤作用模型,模拟清土作业过程。以清土率和清土总成的转动扭矩为试验指标,设计Plackett-Burman和Box-Behnken仿真试验,以清土率最大和扭矩最小为优化目标,获得最优参数组合为:机具前进速度0.3 m/s、转速550 r/min、安装角30°、叶片偏角0°,清土率和扭矩预测值分别为86.72%、73.36 N·m。最后,采用最优参数组合进行田间试验,结果表明,清土率和扭矩分别为84.12%和78.62 N·m,与仿真优化结果的相对误差分别为3.0%和7.2%。研究结果可为防寒布辅助埋土防寒模式下清土机械研究提供技术参考。 展开更多

关键词 农业机械 设计 葡萄藤 清土 EDEM RECURDYN 耦合仿真

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刮刷组合式葡萄藤防寒土清土机设计与试验

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作者 马帅 徐丽明 +3 位作者 许述财 牛丛 闫成功 谭好超 《吉林大学学报（工学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第1期294-312,共19页

针对我国北方露地葡萄藤防寒土春季清除机械化作业清土不彻底、易伤藤和机具适应差等问题,设计了一种刮刷组合式葡萄藤防寒土清土机。该机采用双翼式刮土板部件、刚性叶轮部件和柔性刷丝部件分别将葡萄藤的上方防寒土、侧边外围防寒土... 针对我国北方露地葡萄藤防寒土春季清除机械化作业清土不彻底、易伤藤和机具适应差等问题,设计了一种刮刷组合式葡萄藤防寒土清土机。该机采用双翼式刮土板部件、刚性叶轮部件和柔性刷丝部件分别将葡萄藤的上方防寒土、侧边外围防寒土和根部附近防寒土一次性清除。对关键部件进行设计,搭建基于STM32F103的控制系统,实现双翼式刮土板部件的自动避障和机具的自动调平。调平性能试验表明,当调平机架向左倾斜到最大角度或向右倾斜到最大角度时,均能在1 s内完成自动调平过程,且没有明显的超调量;当拖拉机行驶在不平整的葡萄行间时,即使拖拉机车身发生较大的倾斜变化,挂接在后侧机具上的清土部件仍能保持期望的水平状态(±2°以内)进行作业;田间清土试验表明,各清土部件运行稳定,不存在相互作业干涉的情况,清土作业后的清土率约为81.96%,葡萄藤损伤率约为1.67%,满足我国北方露地葡萄藤防寒土清除作业要求。 展开更多

关键词 农业机械化 葡萄藤防寒土 刮刷组合式 清土机

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株距可调式葡萄苗木栽植机设计与试验 被引量：1

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作者 刘飞 徐丽明 +3 位作者 牛丛 闫成功 谭好超 沈聪聪 《中国农业大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第10期184-193,共10页

针对目前葡萄苗木栽植作业工序繁多、效率低、劳动强度大以及栽植机株距难以调节等问题,设计一种株距可调式葡萄苗木栽植机。该栽植机可根据前进速度和设置的株距值,实时调节电机转速,从而完成在不同株距下的夹苗和投苗作业;通过开沟器... 针对目前葡萄苗木栽植作业工序繁多、效率低、劳动强度大以及栽植机株距难以调节等问题,设计一种株距可调式葡萄苗木栽植机。该栽植机可根据前进速度和设置的株距值,实时调节电机转速,从而完成在不同株距下的夹苗和投苗作业;通过开沟器、镇压轮和覆土轮完成开沟、镇压和覆土作业,从而实现葡萄苗木栽植的整套工序流程。理论分析确定了苗夹、开沟器等关键部件的结构和参数,并确定了栽植株距与传动比的拟合关系,设计一套基于人机交互的株距可调式控制系统,该系统可根据人工输入的株距值,实现任意株距下精确栽植葡萄苗木。田间试验结果表明:当设定的株距值分别为200、150和100 cm时,栽植的实际株距分别为200.07、150.08和100.18 cm,对应的栽植深度合格率分别为97.67%、98.00%和97.34%,倒伏率1.33%、1.67%和1.33%,埋苗率1.00%、0.67%和1.33%,栽植深度18 cm,最大栽植频率30株/min,无漏栽、重栽、露苗和伤苗现象,机具栽植效果满足葡萄苗木栽植的作业要求和国家标准。 展开更多

关键词 葡萄苗木 栽植机 链夹式栽植机构 株距可调

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铲筛式农田石块捡拾收集机仿真与试验 被引量：1

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作者 牛丛 邢钰婷 +3 位作者 闫成功 谭好超 马帅 徐丽明 《中国农业大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2022年第12期221-233,共13页

针对农田表层土壤中含有较多石块容易造成水土肥流失,影响作物生长以及降低触土农业机械使用寿命的问题,设计一种铲筛式农田石块捡拾收集机,捡拾并收集土壤表层0~350mm深度范围内的石块,应用离散元法和田间试验对机具工作参数进行优化... 针对农田表层土壤中含有较多石块容易造成水土肥流失,影响作物生长以及降低触土农业机械使用寿命的问题,设计一种铲筛式农田石块捡拾收集机,捡拾并收集土壤表层0~350mm深度范围内的石块,应用离散元法和田间试验对机具工作参数进行优化。采用EDEM软件对输送分离筛与石土混合物的相互作用过程进行数值模拟,设计Box-Behnken仿真试验研究输送分离筛的3个工作参数(线速度、振幅和振频)对石土筛分、输送过程的影响,并以收集箱内石土混合物的含土率为评价指标,对输送分离筛的工作参数进行优化;以仿真优化的工作参数进行田间试验,验证机具的作业性能,并将仿真优化结果与田间试验结果进行比较。结果表明:1)振幅、线速度和振频对含土率影响显著,含土率随线速度增大而增大,随振幅和振频增大而减小,线速度与振幅对含土率具有显著的交互影响作用,三者对含土率的影响依次减弱;最优参数组合为,线速度1.6m/s、振幅35.5mm、振频10.67Hz,该条件下仿真试验的含土率为7.17%;2)最优参数组合下田间试验的含土率为10.73%,与同条件下仿真试验结果差异较小,说明仿真优化的工作参数准确、可靠;田间试验的石块漏捡率为4.86%,符合相关标准的规定。 展开更多

关键词 捡石机 输送分离筛 石土混合物 筛分 EDEM

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