精整地机设计与镇压力反馈控制技术研究
发布时间：2021-02-19 05:58
我国蔬菜种植面积超过2000万公顷,居世界首位,但蔬菜机械化生产水平和效率较低。精整地是蔬菜机械化生产的首要环节,其一次作业完成后即可获得表土细平、中间松塇、深层松动的土壤种（苗）床,这为蔬菜生长创造了有利条件。国内已开展了精整地装备的研发工作,但整机作业性能仍不完善。为解决精整地作业后土壤紧实度不均匀的问题,提高精整地机对不同土壤环境的适应性,本文在整机结构设计的基础上,研发了一种可实时监测土壤对镇压辊反力的镇压部件,并运用智能控制技术对镇压辊的镇压深度进行实时调节,以维持垄面土壤紧实度的均匀性,主要研究包括以下几个部分:1、精整地机结构设计。依据精整地作业要求,考虑功耗和机具作业的灵活性,设计了单刀轴旋耕碎土、镇压、起垄相集成的精整地机,完成了传动方案、旋耕碎土部件和镇压部件的参数计算。为提高垄面镇压质量,镇压辊采用主动镇压的方式,并设计了镇压力可实时测量和镇压深度可调节的装置。2、镇压辊与土壤互作关系研究。采用离散元软件中的非线性弹塑性粘结接触模型（Edinburgh Elasto-Plastic Adhesion）建立土壤与土壤、土壤与镇压辊的接触力学关系,仿真了土壤镇压作业过...
【文章来源】：江苏大学江苏省
【文章页数】：68 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第1章 绪论
1.1 引言
1.2 国内外精整地机研究现状
1.2.1 国外精整地机研究现状
1.2.2 国内精整地机研究现状
1.3 土壤紧实度测量与调节方法研究现状
1.4 触土部件与土壤互作用关系研究现状
1.5 主要研究内容
第2章 精整地机结构设计
2.1 整机结构与工作原理
2.1.1 整机总体结构介绍
2.1.2 工作原理
2.2 整机设计主要参数
2.3 整机传动系统设计
2.3.1 传动路线
2.3.2 齿轮传动参数计算
2.4 旋耕碎土部件设计
2.4.1 旋耕机构的运动分析
2.4.2 旋耕刀与刀轴的设计
2.5 土壤镇压部件设计
2.5.1 镇压辊的设计
2.5.2 镇压力监测控制装置的结构设计
2.6 本章小结
第3章 基于DEM的镇压辊与土壤互作力关系研究
3.1 离散元法概述
3.2 土壤与镇压辊接触力学模型
3.2.1 EEPA接触模型
3.2.2 土壤颗粒模型
3.2.3 土壤颗粒床模型和镇压辊几何仿真模型构建
3.3 仿真与结果分析
3.3.1 镇压深度对镇压辊受力影响仿真分析
3.3.2 镇压辊前进速度对其受力影响的仿真分析
3.3.3 不同土壤含水率对镇压辊受力影响分析
3.4 本章小结
第4章 镇压力控制系统硬件设计
4.1 主控芯片选型
4.2 传感器选型安装
4.3 ADC信号采集模块设计
4.4 TFT-LCD液晶显示模块设计
4.5 SD卡存储模块设计
4.6 数据通讯模块设计
4.7 电动推杆的电机驱动控制电路设计
4.8 本章小结
第5章 镇压力控制系统的控制器及软件设计
5.1 模糊控制简介
5.2 镇压力模糊控制器设计
5.4 镇压力控制系统的软件设计
5.5 本章小结
第6章 精整地机作业性能试验
6.1 田间试验情况
6.1.1 控制器调试
6.1.2 试验田块及试验设备
6.1.3 试验因素及水平的选定
6.2 土壤紧实度稳定性的单因素试验分析
6.2.1 牵引速度对土壤紧实度稳定性的影响
6.2.2 镇压深度对土壤紧实度稳定性的影响
6.3 镇压力模糊控制动作过程分析
6.4 镇压力模糊控制功能试验
6.5 本章小结
第7章 总结与展望
7.1 工作总结
7.2 展望
参考文献
致谢
科研成果及参加研究课题
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于离散元法的凸圆刃式深松铲减阻效果仿真分析与试验[J]. 马跃进,王安,赵建国,郝建军,李建昌,马璐萍,赵伟博,吴月. 农业工程学报. 2019(03)
[2]国内外蔬菜生产装备技术对比[J]. 刘慧佳,孙文财. 现代化农业. 2018(08)
[3]设施蔬菜规模化生产关键环节机械化技术现状与应用[J]. 王程,卞丽娜,李继伟. 农业装备技术. 2018(04)
[4]基于土壤坚实度的仿形弹性镇压辊镇压力实时测量方法[J]. 贾洪雷,王万鹏,陈志,庄健,王文君,刘慧力. 吉林大学学报(工学版). 2018(04)
[5]蔬菜做畦装备的发展现状[J]. 管春松,胡桧,陈永生,高庆生,杨雅婷. 江苏农业科学. 2017(17)
[6]我国蔬菜生产概况及机械化发展现状[J]. 肖体琼,崔思远,陈永生,何春霞. 中国农机化学报. 2017(08)
[7]丘陵地区双向仿形镇压装置设计与试验[J]. 赵淑红,刘宏俊,谭贺文,杨悦乾,张先民. 农业机械学报. 2017(04)
[8]土壤紧实度对马铃薯根系、匍匐茎、产量和品质的影响[J]. 王玉萍,周晓洁,卢潇,梁延超,张小微,王润润. 中国沙漠. 2016(06)
[9]我国设施蔬菜机械化起垄技术应用现状及发展趋势[J]. 高庆生,胡桧,陈清,陈永生,管春松,杨雅婷. 中国蔬菜. 2016(05)
[10]基于EDEM离散元法的深松铲仿真与试验研究[J]. 邓佳玉,胡军,李庆达,李海亮,于天驰. 中国农机化学报. 2016(04)
博士论文
[1]大豆精密播种机种沟构建技术及开沟装置研究[D]. 郑嘉鑫.吉林大学 2017
[2]基于离散元法的秸秆—土壤—旋耕刀相互作用机理研究[D]. 方会敏.南京农业大学 2016
[3]精密播种机覆土与镇压过程对种子触土后位置控制的研究[D]. 王景立.吉林大学 2012
[4]基于模拟月壤的轮壤关系研究[D]. 陈斌.吉林大学 2010
硕士论文
[1]大豆耕播机触土关键部件设计及测试技术研究[D]. 罗晓峰.吉林大学 2017
[2]茶园小型微耕机的设计与研究[D]. 徐成刚.安徽农业大学 2015
[3]蔬菜联合精整地机的设计与试验研究[D]. 张浪.中国农业科学院 2015
[4]1GZML-350联合整地机设计与灭茬部件参数优化[D]. 赵大勇.黑龙江八一农垦大学 2014
[5]变速联合耕整地机性能研究与设计[D]. 宋平平.吉林大学 2013
[6]基于离散元法的弧形深松铲工作过程仿真分析[D]. 李玲玲.吉林农业大学 2013
[7]1GZL-140（2）耕整联合作业机的研究[D]. 谭宏杰.吉林大学 2009
[8]土壤环境对蔬菜中重金属物质含量的影响研究[D]. 郭萍.西南大学 2008
[9]双辊秸秆还田旋耕机的研制开发[D]. 刘小伟.中国农业大学 2000
本文编号：3040701
【文章来源】：江苏大学江苏省
【文章页数】：68 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第1章 绪论
1.1 引言
1.2 国内外精整地机研究现状
1.2.1 国外精整地机研究现状
1.2.2 国内精整地机研究现状
1.3 土壤紧实度测量与调节方法研究现状
1.4 触土部件与土壤互作用关系研究现状
1.5 主要研究内容
第2章 精整地机结构设计
2.1 整机结构与工作原理
2.1.1 整机总体结构介绍
2.1.2 工作原理
2.2 整机设计主要参数
2.3 整机传动系统设计
2.3.1 传动路线
2.3.2 齿轮传动参数计算
2.4 旋耕碎土部件设计
2.4.1 旋耕机构的运动分析
2.4.2 旋耕刀与刀轴的设计
2.5 土壤镇压部件设计
2.5.1 镇压辊的设计
2.5.2 镇压力监测控制装置的结构设计
2.6 本章小结
第3章 基于DEM的镇压辊与土壤互作力关系研究
3.1 离散元法概述
3.2 土壤与镇压辊接触力学模型
3.2.1 EEPA接触模型
3.2.2 土壤颗粒模型
3.2.3 土壤颗粒床模型和镇压辊几何仿真模型构建
3.3 仿真与结果分析
3.3.1 镇压深度对镇压辊受力影响仿真分析
3.3.2 镇压辊前进速度对其受力影响的仿真分析
3.3.3 不同土壤含水率对镇压辊受力影响分析
3.4 本章小结
第4章 镇压力控制系统硬件设计
4.1 主控芯片选型
4.2 传感器选型安装
4.3 ADC信号采集模块设计
4.4 TFT-LCD液晶显示模块设计
4.5 SD卡存储模块设计
4.6 数据通讯模块设计
4.7 电动推杆的电机驱动控制电路设计
4.8 本章小结
第5章 镇压力控制系统的控制器及软件设计
5.1 模糊控制简介
5.2 镇压力模糊控制器设计
5.4 镇压力控制系统的软件设计
5.5 本章小结
第6章 精整地机作业性能试验
6.1 田间试验情况
6.1.1 控制器调试
6.1.2 试验田块及试验设备
6.1.3 试验因素及水平的选定
6.2 土壤紧实度稳定性的单因素试验分析
6.2.1 牵引速度对土壤紧实度稳定性的影响
6.2.2 镇压深度对土壤紧实度稳定性的影响
6.3 镇压力模糊控制动作过程分析
6.4 镇压力模糊控制功能试验
6.5 本章小结
第7章 总结与展望
7.1 工作总结
7.2 展望
参考文献
致谢
科研成果及参加研究课题
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于离散元法的凸圆刃式深松铲减阻效果仿真分析与试验[J]. 马跃进,王安,赵建国,郝建军,李建昌,马璐萍,赵伟博,吴月. 农业工程学报. 2019(03)
[2]国内外蔬菜生产装备技术对比[J]. 刘慧佳,孙文财. 现代化农业. 2018(08)
[3]设施蔬菜规模化生产关键环节机械化技术现状与应用[J]. 王程,卞丽娜,李继伟. 农业装备技术. 2018(04)
[4]基于土壤坚实度的仿形弹性镇压辊镇压力实时测量方法[J]. 贾洪雷,王万鹏,陈志,庄健,王文君,刘慧力. 吉林大学学报(工学版). 2018(04)
[5]蔬菜做畦装备的发展现状[J]. 管春松,胡桧,陈永生,高庆生,杨雅婷. 江苏农业科学. 2017(17)
[6]我国蔬菜生产概况及机械化发展现状[J]. 肖体琼,崔思远,陈永生,何春霞. 中国农机化学报. 2017(08)
[7]丘陵地区双向仿形镇压装置设计与试验[J]. 赵淑红,刘宏俊,谭贺文,杨悦乾,张先民. 农业机械学报. 2017(04)
[8]土壤紧实度对马铃薯根系、匍匐茎、产量和品质的影响[J]. 王玉萍,周晓洁,卢潇,梁延超,张小微,王润润. 中国沙漠. 2016(06)
[9]我国设施蔬菜机械化起垄技术应用现状及发展趋势[J]. 高庆生,胡桧,陈清,陈永生,管春松,杨雅婷. 中国蔬菜. 2016(05)
[10]基于EDEM离散元法的深松铲仿真与试验研究[J]. 邓佳玉,胡军,李庆达,李海亮,于天驰. 中国农机化学报. 2016(04)
博士论文
[1]大豆精密播种机种沟构建技术及开沟装置研究[D]. 郑嘉鑫.吉林大学 2017
[2]基于离散元法的秸秆—土壤—旋耕刀相互作用机理研究[D]. 方会敏.南京农业大学 2016
[3]精密播种机覆土与镇压过程对种子触土后位置控制的研究[D]. 王景立.吉林大学 2012
[4]基于模拟月壤的轮壤关系研究[D]. 陈斌.吉林大学 2010
硕士论文
[1]大豆耕播机触土关键部件设计及测试技术研究[D]. 罗晓峰.吉林大学 2017
[2]茶园小型微耕机的设计与研究[D]. 徐成刚.安徽农业大学 2015
[3]蔬菜联合精整地机的设计与试验研究[D]. 张浪.中国农业科学院 2015
[4]1GZML-350联合整地机设计与灭茬部件参数优化[D]. 赵大勇.黑龙江八一农垦大学 2014
[5]变速联合耕整地机性能研究与设计[D]. 宋平平.吉林大学 2013
[6]基于离散元法的弧形深松铲工作过程仿真分析[D]. 李玲玲.吉林农业大学 2013
[7]1GZL-140（2）耕整联合作业机的研究[D]. 谭宏杰.吉林大学 2009
[8]土壤环境对蔬菜中重金属物质含量的影响研究[D]. 郭萍.西南大学 2008
[9]双辊秸秆还田旋耕机的研制开发[D]. 刘小伟.中国农业大学 2000
本文编号：3040701
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