【摘要】：水田雜草在農(nóng)業(yè)水田生態(tài)系統(tǒng)中嚴(yán)重抑制著水稻產(chǎn)量與品質(zhì),直接影響國(guó)家糧食安全產(chǎn)能。據(jù)聯(lián)合國(guó)糧農(nóng)組織統(tǒng)計(jì),近些年中國(guó)因草害引起的水稻產(chǎn)量損失率達(dá)13%,單年損失糧食上百億公斤,科學(xué)有效地防控草害是實(shí)現(xiàn)稻米高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)生產(chǎn)的重要保證。機(jī)械除草由于在除草過(guò)程中能疏松土壤,提升土壤對(duì)養(yǎng)分的吸收能力而備受青睞,目前水田除草機(jī)仍以需要拖拉機(jī)或人力推拉作業(yè)的機(jī)型為主,存在作業(yè)效率低,勞動(dòng)強(qiáng)度大,傷苗率高,田間轉(zhuǎn)向困難,無(wú)法長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)作業(yè)等問(wèn)題,自動(dòng)化、智能化機(jī)具研制仍處于試驗(yàn)階段且多用于旱田作物。針對(duì)水田除草機(jī)自動(dòng)化程度低,裝備匱乏等問(wèn)題,本文研制了一種履帶式可遠(yuǎn)端遙控的水田除草機(jī),其具有對(duì)土壤破壞程度輕、整機(jī)機(jī)動(dòng)性好、結(jié)構(gòu)緊湊及轉(zhuǎn)彎半徑小等特點(diǎn)。安裝有間距、高度及轉(zhuǎn)速可調(diào)節(jié)的除草輪,以期在不同行距、泥腳深度的水田中能夠進(jìn)行有效高速的除草作業(yè),通過(guò)試驗(yàn)驗(yàn)證了除草機(jī)工作性能及可靠性,研究主要內(nèi)容如下:(1)針對(duì)東北地區(qū)水稻種植的農(nóng)藝要求,考慮除草機(jī)作業(yè)時(shí)間、田間作業(yè)效率、作業(yè)時(shí)傷苗率和除草率、田間行走下陷量及對(duì)土壤破壞程度等因素,確定遙控式雙行水田行間除草機(jī)的總體結(jié)構(gòu)方案。建立除草機(jī)轉(zhuǎn)向時(shí)的平面運(yùn)動(dòng)模型,得到底盤電機(jī)所需最大功率,根據(jù)無(wú)線電的通信原理設(shè)計(jì)除草機(jī)的遙控系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)除草機(jī)前進(jìn)、后退、轉(zhuǎn)彎,攝像頭舵機(jī)擺動(dòng)、仰俯,除草輪轉(zhuǎn)動(dòng)的遠(yuǎn)程遙控。(2)對(duì)除草機(jī)關(guān)鍵部件進(jìn)行設(shè)計(jì),設(shè)計(jì)了傳動(dòng)系統(tǒng),參考相關(guān)公式對(duì)驅(qū)動(dòng)輪及支重輪等推進(jìn)裝置進(jìn)行設(shè)計(jì),并運(yùn)用有限元分析軟件對(duì)其強(qiáng)度進(jìn)行校核。對(duì)除草輪勻速狀態(tài)下進(jìn)行靜力學(xué)研究,確定除草輪的主要結(jié)構(gòu)參數(shù),建立除草裝置靜力學(xué)模型,得到除草裝置電機(jī)所需最大功率,對(duì)除草機(jī)電氣元件進(jìn)行選配。(3)運(yùn)用三維建模軟件Pro/ENGINEER Wildfire 5.0對(duì)除草機(jī)進(jìn)行實(shí)體化建模,對(duì)整機(jī)性能進(jìn)行分析,得到重心偏移時(shí)除草機(jī)最大接地比壓為9872 Pa,最小接地比壓為7836 Pa,分析除草機(jī)橫向和縱向穩(wěn)定性,得到上下坡時(shí)縱向極限翻傾角分別為42.8°和28.7°,縱向極限下滑角為31°,橫向極限翻傾角為33.9°,橫向極限下滑角為31°。(4)運(yùn)用ANSYS Workbench 14.0軟件建立除草裝置機(jī)架有限元模型,并對(duì)其進(jìn)行自由狀態(tài)下模態(tài)分析,為檢驗(yàn)有限元仿真分析的準(zhǔn)確性,采用力錘激勵(lì)模式進(jìn)行模態(tài)試驗(yàn),驗(yàn)證了仿真計(jì)算的準(zhǔn)確性。對(duì)比分析機(jī)架固有頻率與外部激振頻率之間關(guān)系,機(jī)架固有頻率均避開(kāi)了外部激振頻率,除草裝置工作時(shí)可有效避免共振的產(chǎn)生,驗(yàn)證了機(jī)架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的可靠性。(5)對(duì)除草機(jī)底盤田間行駛速度、轉(zhuǎn)彎半徑及越埂高度分別進(jìn)行試驗(yàn),底盤行駛速度范圍為0~0.9 m/s,田間最小轉(zhuǎn)彎半徑為435 mm,田間最大越埂高度為162 mm,可實(shí)現(xiàn)在低田埂水田中的無(wú)阻礙行駛作業(yè)。(6)將除草率及傷苗率定為單因素及多因素的試驗(yàn)指標(biāo),除草機(jī)前進(jìn)速度及除草深度定為單因素及多因素的試驗(yàn)因素,開(kāi)展了田間除草試驗(yàn),利用數(shù)據(jù)處理軟件Design-Expert 8.0.6對(duì)所得試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析和優(yōu)化,得到了前進(jìn)速度及除草深度對(duì)作業(yè)性能影響的主次順序,探求了除草機(jī)作業(yè)的最優(yōu)參數(shù)組合。田間試驗(yàn)表明,除草率大小受除草機(jī)前進(jìn)速度及除草深度交互作用影響,影響除草率的因素主次順序?yàn)?除草深度、前進(jìn)速度。傷苗率大小受除草機(jī)前進(jìn)速度及除草深度交互作用影響,影響傷苗率的因素主次順序?yàn)?前進(jìn)速度、除草深度。當(dāng)除草機(jī)前進(jìn)速度為0.45 m/s、除草深度為74 mm時(shí)除草性能最優(yōu),除草率及傷苗率分別為82.73%與2.63%,滿足水田除草的農(nóng)藝要求。
【圖文】：

引 言高田間雜草識(shí)別精度，近些年已逐漸將現(xiàn)代傳感、自動(dòng)檢測(cè)、智能控制及機(jī)器視覺(jué)識(shí)到智能化機(jī)械除草技術(shù)中。瑞典哈爾姆斯塔德大學(xué)研制了旱田移動(dòng)除草機(jī)器人[17,18]，1-2 所示，配置對(duì)行跟蹤系統(tǒng)及紅外檢測(cè)系統(tǒng)，可導(dǎo)引機(jī)器人沿作物方向自主前進(jìn)，利系統(tǒng)識(shí)別株間雜草，通過(guò)紅外檢測(cè)系統(tǒng)及株間除草鏟精準(zhǔn)除去株間雜草。

引 言高田間雜草識(shí)別精度，近些年已逐漸將現(xiàn)代傳感、自動(dòng)檢測(cè)、智能控制及機(jī)器視覺(jué)識(shí)到智能化機(jī)械除草技術(shù)中。瑞典哈爾姆斯塔德大學(xué)研制了旱田移動(dòng)除草機(jī)器人[17,18]，1-2 所示，配置對(duì)行跟蹤系統(tǒng)及紅外檢測(cè)系統(tǒng)，可導(dǎo)引機(jī)器人沿作物方向自主前進(jìn)，利系統(tǒng)識(shí)別株間雜草，，通過(guò)紅外檢測(cè)系統(tǒng)及株間除草鏟精準(zhǔn)除去株間雜草。
【學(xué)位授予單位】：東北農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：S224.15

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 張淑梅;談聯(lián)合收割機(jī)作業(yè)時(shí)的前進(jìn)速度[J];河北農(nóng)機(jī);2002年02期

2 張廣成;;聯(lián)合收割機(jī)作業(yè)前進(jìn)速度的合理選擇[J];現(xiàn)代農(nóng)機(jī);2009年06期

3 張廣成;;聯(lián)合收割機(jī)作業(yè)參數(shù)的選擇[J];現(xiàn)代農(nóng)機(jī);2014年01期

4 王吉祥;聯(lián)合收割機(jī)的作業(yè)要點(diǎn)[J];農(nóng)機(jī)安全監(jiān)理;2001年02期

5 張廣成;如何合理選擇聯(lián)合收割機(jī)作業(yè)時(shí)的前進(jìn)速度[J];山西農(nóng)機(jī);2003年03期

6 楊潔,張松平;聯(lián)合收割機(jī)工作參數(shù)的選擇[J];農(nóng)機(jī)使用與維修;2002年04期

7 ;聯(lián)合收割機(jī)作業(yè)要點(diǎn)及注意事項(xiàng)[J];河北農(nóng)機(jī);2015年06期

8 Sachin V Wandkar;Pravin P Jadhav;Babasaheb S Gholap;Vikas V Gonjari;Shashikant G Pawar;;砂壤土中前進(jìn)速度和耕作深度對(duì)主要耕作機(jī)械牽引的影響(摘選)[J];農(nóng)業(yè)工程;2014年02期

9 杜國(guó)志;;試述小麥聯(lián)合收割機(jī)的保養(yǎng)與保管措施[J];中小企業(yè)管理與科技(下旬刊);2010年07期

10 邱長(zhǎng)安;如何正確選擇收割機(jī)的工作參數(shù)[J];江蘇農(nóng)機(jī)化;1999年01期

相關(guān)會(huì)議論文 前7條

1 張國(guó)忠;許綺川;潘玉龍;夏俊芳;葉峻;周勇;;影響機(jī)械移栽缽苗栽直率的因素分析[A];《農(nóng)業(yè)機(jī)械化理論研究與實(shí)踐》論文集[C];2004年

2 董學(xué)虎;嚴(yán)曉麗;牛釗君;張婷;葛暢;李明;韋麗嬌;;甘蔗中耕施肥培土機(jī)的優(yōu)化設(shè)計(jì)[A];中國(guó)熱帶作物學(xué)會(huì)2016年學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2016年

3 周善鑫;廖慶喜;;果園鏈?zhǔn)介_(kāi)溝機(jī)刀片的虛擬試驗(yàn)研究[A];自主創(chuàng)新與持續(xù)增長(zhǎng)第十一屆中國(guó)科協(xié)年會(huì)論文集（2）[C];2009年

4 陳樹(shù)人;張朋舉;李雙;;基于ADAMS的八爪式株間機(jī)械除草裝置的運(yùn)動(dòng)仿真及優(yōu)化[A];紀(jì)念中國(guó)農(nóng)業(yè)工程學(xué)會(huì)成立30周年暨中國(guó)農(nóng)業(yè)工程學(xué)會(huì)2009年學(xué)術(shù)年會(huì)（CSAE 2009）論文集[C];2009年

5 魏天路;楊海;楊傳華;;滅茬機(jī)運(yùn)動(dòng)參數(shù)的試驗(yàn)研究[A];2007年中國(guó)農(nóng)業(yè)工程學(xué)會(huì)學(xué)術(shù)年會(huì)論文摘要集[C];2007年

6 李洵;錢錦文;李京龍;熊江濤;張賦升;;攪拌摩擦焊旋轉(zhuǎn)速度和前進(jìn)速度優(yōu)化解析模型的建立[A];中國(guó)機(jī)械工程學(xué)會(huì)焊接學(xué)會(huì)第十八次全國(guó)焊接學(xué)術(shù)會(huì)議論文集——S01壓力焊[C];2013年

7 鄭丁科;區(qū)穎剛;李志偉;卿上樂(lè);劉慶庭;;甘蔗收割機(jī)前進(jìn)速度與切割器轉(zhuǎn)速的匹配研究[A];紀(jì)念中國(guó)農(nóng)業(yè)工程學(xué)會(huì)成立30周年暨中國(guó)農(nóng)業(yè)工程學(xué)會(huì)2009年學(xué)術(shù)年會(huì)（CSAE 2009）論文集[C];2009年

相關(guān)重要報(bào)紙文章 前3條

1 張中卓;鐵路是中國(guó)前進(jìn)速度的最好詮釋[N];科技日?qǐng)?bào);2016年

2 清風(fēng);聯(lián)合收割機(jī)的正確使用[N];河南科技報(bào);2009年

3 李世超;操作聯(lián)合收割機(jī)九要點(diǎn)[N];山西科技報(bào);2001年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

1 謝勝仕;擺動(dòng)分離篩薯土分離理論與試驗(yàn)研究[D];內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué);2017年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 李鑫;遙控式雙行水田行間除草機(jī)設(shè)計(jì)與試驗(yàn)[D];東北農(nóng)業(yè)大學(xué);2019年

2 董進(jìn)泉;基于灰色預(yù)測(cè)模糊控制的聯(lián)合收割機(jī)負(fù)荷反饋裝置的研制[D];江蘇大學(xué);2010年

3 代振維;棉花拔稈機(jī)拔取機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)與試驗(yàn)研究[D];湖南農(nóng)業(yè)大學(xué);2015年

4 楊松梅;水田中耕作業(yè)關(guān)鍵部件的設(shè)計(jì)與試驗(yàn)[D];東北農(nóng)業(yè)大學(xué);2013年

5 趙亞祥;旋耕機(jī)的結(jié)構(gòu)及運(yùn)動(dòng)參數(shù)對(duì)其作業(yè)性能的影響研究[D];吉林農(nóng)業(yè)大學(xué);2015年

6 趙鐵軍;水稻整株秸稈還田機(jī)工作參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)研究[D];東北農(nóng)業(yè)大學(xué);2007年

7 張明秋;水稻整株秸稈還田機(jī)參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)與試驗(yàn)研究[D];東北農(nóng)業(yè)大學(xué);2008年

8 陳偉武;互花米草莖稈切割特性試驗(yàn)研究[D];福建農(nóng)林大學(xué);2014年

9 楊彪;煙草拔稈機(jī)拔稈切蔸裝置試驗(yàn)研究[D];湖南農(nóng)業(yè)大學(xué);2015年

10 季彬彬;基于模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的聯(lián)合收割機(jī)喂入量預(yù)測(cè)系統(tǒng)研究[D];江蘇大學(xué);2005年

本文編號(hào)：2676799