科研产出
基于柔性夹持的双行青菜头收获机设计与试验
《农机化研究 》 2025 北大核心
摘要：为解决丘陵山区青菜头机械化收获"无好机用"的难题,融合农机农艺模式,设计了一款柔性夹持的双行青菜头.该收获机采用履带底盘作为行走装置,在柔性夹持输送机构夹紧青菜头的同时,利用正切式高速往复割刀切断根部,旋转切叶刀切除叶和叶柄,再利用提升输送机构完成青菜头的输送和收集.为了降低青菜头夹持输送时的挤压损伤,对柔性夹持输送机构压缩弹簧刚度进行设计计算;分析提升输送机构不同角度、不同速度下青菜头抛出运动轨迹,从而优化其角度和速度,以减小跌落损伤;设计可调节式旋转切叶刀,以适应不同高度的青菜头,降低收获含杂率;并对夹持输送机构电机功率、往复割刀机构动力输入转速、旋转切叶刀结构参数等进行优化,以提高工作效率.通过田间试验测定青菜头收获机作业小时生产率为 0.039 hm2/h、含杂率为 9.5%、损失率为 5%、叶片去除率为 85%,结果表明各性能指标满足青菜头机械化收获要求.
关键词： 丘陵山区 青菜头 收获机 夹持输送 往复割刀 旋转切叶 提升输送
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加快中国丘陵山区农机化发展的思考与对策
《农业工程学报 》 2025 EI 北大核心 CSCD
摘要：丘陵山区农业机械化现已成为中国农业机械化和农业现代化发展最短的短板和最大的卡点。加快丘陵山区农业机械化发展，既需要从国情农情出发，准确把握中国农业发展所处的历史方位，更需要将其置入农业现代化乃至国家现代化的整体框架之中，从农业现代化发展的内在规律和历史逻辑来深入思考和系统谋划。因此，该文从农业现代化发展的内在规律和历史逻辑、中国丘陵山区产业与技术背景、丘陵山区农业机械化发展制约因素等方面进行了系统论述，在此基础上探索提出中国丘陵山区农业机械化的发展思考与对策，为加快中国丘陵山区农业机械化发展的宏观决策和科技创新提供有益参考。研究表明：1）中国丘陵山区农业机械化的发展对于保障国家粮食安全和推动农业产业升级具有战略性意义。然而由于自然条件制约、技术适应性差、研发力量薄弱以及政策支持较弱等多方面因素，其发展进程缓慢且面临重大挑战。2）丘陵山区农业机械化的发展须遵循农业现代化发展的内在规律和历史逻辑，须以政策和科技为支撑，实现生产条件、组织管理、生产技术和职业农民四要素的协同推进，以促进其向高质高效、全程全面迈进。3）中国丘陵山区农业机械化的发展受到自然条件、农艺与社会经济条件等多重因素制约，要通过顶层设计与系统谋划、因地制宜与自主创新、多要素协同与有序推进、政策支持与责任落实等系统工程举措以实现丘陵山区农业机械化的可持续健康发展。4）针对中国丘陵山区农机化的主要难点，丘陵山区农机化技术装备研发的重点应包括快速便捷转运技术与装备、轻量化多功能动力底盘技术与装备、轻简高效机械化作业技术与装备、丘陵山地农业生产信息化技术、农机农艺深度融合技术、技术模式与服务体系研究等。
关键词： 丘陵山区 农业机械化 内在规律 历史逻辑 研发重点
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遥控水稻直播机电动底盘结构设计与试验研究
《农机化研究 》 2024 北大核心
摘要：针对西南丘陵山区地形要求，为提高水稻机械化种植效率与直播机具的工作稳定性，设计了一款轮式遥控水稻直播机电动底盘。对遥控水稻直播机电动底盘结构和工作原理进行了阐述，对动力系统、链传动张紧装置、播种悬挂升降装置进行设计，并分析整机在不同转弯方式下的转弯半径与爬坡和越梗时受力情况，建立坡道极限倾翻角与最大越梗高度的数学表达式。最后，对整机进行了田间试验，结果表明：水田环境下遥控水稻直播机直线行驶平均偏移率为1.26%,滑移率为1.04%,水田下陷量总体处于121～163mm之间，可成功通过坡度角为25°的田间坡道，具备较好的直线行驶能力和防滑能力，以及田埂与坡道通过性和较小的土壤破坏性，能够满足丘陵山区水稻直播对底盘的技术要求。
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丘陵山区自走式马铃薯联合收获机设计与通过性试验
《农业机械学报 》 2023 EI 北大核心 CSCD
摘要：针对丘陵山区马铃薯联合收获机短缺、履带底盘通过性较差等问题,设计了一款包括底盘行走装置、多级输送分离装置的自走式马铃薯收获机,开展了底盘通过性和机器收获性能理论分析.首先,对收获机底盘坡地行驶、越障性能进行理论分析,获得底盘通过性的临界参数;其次,对收获过程中马铃薯运动学进行分析,得到关键工作部件的相关参数.与此同时,运用RecurDyn仿真软件对整机进行多体动力学仿真分析,获得自走式马铃薯联合收获机适用于丘陵山区横向与纵向坡地及跨越壕沟与直壁的相关运动参数.仿真结果表明:纵向坡地行驶的最大爬坡角度为28°、横向坡地行驶的最大坡度角为20°、整机跨越垂直障碍的最大高度为150 mm、最大跨越壕沟宽度为300 mm.田间试验结果表明:收获作业时伤薯率为1.92%、破皮率为2.86%.收获机满足纵向坡度25°稳定行驶要求,跨越300 mm壕沟,翻越150 mm直壁,与仿真结果保持一致,验证了仿真的准确性,满足履带马铃薯收获机行驶通过性的设计要求.该研究可为丘陵山区根茎类履带式收获机的设计提供理论基础与参考.
关键词： 马铃薯 自走式联合收获机 丘陵山区 RecurDyn仿真 通过性
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小型通用轮式电动底盘设计与试验
《农机化研究 》 2023 北大核心
摘要：传统农机作业机械采用的燃油动力底盘存在传动结构复杂、体积大、整机质量大、转弯半径大、不方便运输及功能单一等问题，难以适应西南丘陵山区复杂的地形环境。为此，研制了小型遥控通用轮式电动底盘，主要由车架、驱动电机、动力电池、减速器、传动系统、控制系统及车轮组成，左右两侧车轮由链条连接各组成一组，利用差速转向方式进行转向。首先，对驱动电机和动力电池进行了匹配计算；其次，对控制系统进行了详细设计，采用STM32芯片作为控制核心，配以遥控发送和接收单元，并对转向控制方法进行了研究；最后，对电动底盘进行了田间试验。试验结果表明：电动底盘续航和爬坡能力满足丘陵山区使用要求，具备质量轻、体积小、环保、高效、续航时间长等特点，能够在多种场景下挂接不同的机具进行作业，通用性强，满足丘陵山区使用需求。
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丘陵山区单季中稻不同种植方式的经济与生态可持续性评估
《中国生态农业学报(中英文) 》 2023 北大核心 CSCD
摘要：种植方式的改进是降低丘陵山区水稻生产成本、提高生产效率和增加种粮收入的重要措施.从成本收益和生态经济角度评估丘陵山区水稻不同种植方式的可持续性,对水稻产业绿色高质量发展有重要意义.本文以全国粮食生产先进县——重庆市永川区的单季中稻为研究对象,采用成本收益法以及能值分析法比较了人工种植、机插秧种植、直播种植等不同水稻种植方式的主要生产环节及成本收益、能值结构和投入,并基于农业资源环境指标、能值经济指标及可持续发展指标对不同单季中稻种植方式的生态可持续性进行了定量评估.结果表明,3种单季中稻种植方式的主要生产环节、物质和人工投入、产量产值均存在差异.其中单季中稻直播种植方式的单产最高,机插秧次之,人工种植最低.3种种植方式的收益均偏低或处于亏损,经济可持续性均较弱.能值投入结构分析表明,3种中稻种植方式下可更新自然资源、不可更新环境资源均相同;辅助能投入存在较大差异,表现为有机插秧模式>人工种植模式>直播模式.工业辅助能是辅助能投入的主要形式,肥料投入和烘干环节的能耗是其主要构成部分.农业资源环境指标结果表明3种种植方式对农业生态环境所产生的压力均相对较小;能值经济指标结果表明直播种植方式能值产投比优于机插秧种植和人工种植方式;能值可持续发展指数表明3种单季中稻种植方式的稻作系统均以环境资源投入为主,属于自然资源驱动型生态经济系统.综合而言,研究区直播种植方式的社会经济及生态优势最高,可因地制宜加强推广,同时应充分挖掘降低水稻种植环节经济成本及能值投入的方法,引导区域水稻生产良性发展.
关键词： 丘陵山区 水稻种植方式 成本收益分析 能值分析 可持续性评估
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丘陵茶园自动喷药装置设计与试验
《干旱地区农业研究 》 2022 北大核心 CSCD
摘要：为实现丘陵山区茶园自动化喷药，解决目前丘陵茶园自动化程度低、药液浪费严重和大中型装置无法进入等问题，设计了一种茶园自动喷药装置。根据丘陵山区茶园实际条件，对自动喷药装置的主要零部件进行结构设计及理论分析，装置采用水平方向和45°角方向喷射的喷药模式，结合超声波测距模块自动对靶，实现喷头与茶树冠表层之间位置的定位，并计算得到喷杆长度为1.1 m,单侧喷杆上设置3个喷头，喷头间距为0.5 m。喷药控制系统以STC89C52作为微控制器，运用C语言编程实现对喷杆喷药距离的自动调节和对电机和电磁阀的控制。选取冠层梯度、喷雾高度和行走速度为试验因素，以雾滴沉积密度为性能指标进行正交试验，结果表明：冠层梯度对雾滴沉积密度有极显著影响（P＜0.001）,喷雾高度和行走速度对其影响不显著（P＞0.05）,对雾滴沉积密度的影响程度从大到小依次为冠层梯度、喷雾高度、行驶速度，不同冠层梯度下各点位雾滴平均沉积密度均大于26个·cm-2,满足喷幅界定的20个·cm-2要求。
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基于包络线法的丘陵山区常见落叶果树光谱识别研究
《南方农业 》 2022
摘要：高光谱遥感的日益普及，使常见果树树种的精细识别成为可能。采用机载高光谱成像仪获取李、梨、桃、桑等4种丘陵山区常见落叶果树的高光谱数据。在完成原始数据的预处理基础上，进行包络线去除。基于包络线去除后的平均光谱曲线，选择差异较大的550～750 nm光谱波段，计算得到这4种果树的吸收峰左侧面积、吸收峰右侧面积、吸收峰总面积和对称度等4种光谱特征。结果表明，4种光谱特征在4种果树上表现出一致的规律，即吸收峰总面积、吸收峰左侧面积、吸收峰右侧面积和对称度均表现为梨树＞桃树＞桑树＞李树；根据吸收峰左侧面积、吸收峰右侧面积和吸收峰总面积的差异，可以很好地识别这4种果树。可见，包络线去除法能增强不同果树光谱特征的细微差异，从而实现不同树种的光谱识别。
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4LZ-2.4S型手扶式绿豆联合收获机的设计与试验
《农机化研究 》 2022 北大核心
摘要：为填补我国南方丘陵山区绿豆机械化收获空白,提高生产效率,设计了一种手扶式绿豆联合收获机,主要包括脱粒分离、清选等装置以及行走、集粮和传动系统。同时,对脱粒滚筒和筛网等主要零部件进行结构设计及理论分析,确定了部件的结构及工作参数;选取收获机前行速度、割台离地间隙和风机转速为试验因素,以绿豆籽粒含杂率与损失率为性能指标进行正交试验,得到了最优参数组合,并进行了试验验证。结果表明:收获机前行速度对含杂率和损失率影响均不显著;割台离地间隙对含杂率和损失率的影响均显著;风机转速对含杂率的影响非常显著,对损失率的影响显著;当前行速度为0.66m/s、割台离地间隙为18mm、风机转速为1000r/min时,联合收获机的作业性能达到最优。在该最优参数组合下进行样机性能试验,结果为平均含杂率2.38%,平均损失率1.57%,达到样机设计要求以及相关标准规定。研究结果可为丘陵山区豆类机械收获提供参考。
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