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期刊信息/Journal information
农业工程学报
中国农业工程学会
农业工程学报

中国农业工程学会

朱明

半月刊

1002-6819

tcsae@tcsae.org

010-65929451，65910066转2503、3503

100125

北京朝阳区麦子店街41号

农业工程学报/Journal Transactions of the Chinese Society of Agricultural EngineeringCSCD北大核心CSTPCDEI
查看更多>>《农业工程学报》是由中国农业工程学会主办的全国性学术期刊,自2005年始为单月刊。编委会名誉主任:汪憨华院士,编委会主任兼主编:杨邦杰教授《农业工程学报》为全国中文核心期刊,在最新版的《中文核心期刊要目总揽》中位居"农业工程类"期刊榜首；2001年入选中国期刊方阵"双效"期刊；被中国科协主办的《中国学术期刊文摘》选为首批收录期刊；先后被美国工程索引(EI Page one)、英国国际农业与生物中心(CAB International)、检索系统、数据库收录。
正式出版
收录年代

    无人飞播水稻生育特征与丰产关键技术研究进展

    朱海滨胡群陆喜瞻翁文安...
    1-13页
    查看更多>>摘要：通过无人化建设推动水稻高质量和高效率生产是农业现代化发展的核心.在劳动力供给萎缩和劳动力价格上涨的时代背景下,中国必须加快水稻生产无人化建设进程.其中,无人飞播技术因具有不受地形地势限制、作业成本低和作业效率高的优势而受到业内广泛关注.但国内众多稻区实行的复种策略不仅压缩了水稻生育期,还造成秸秆大量还田,容易形成飞播种子出苗和生长逆境,进而影响产量.为明确秸秆还田条件下无人飞播水稻生育特征和兼顾丰产优质的种植密度以保障稳产丰产,作者所在研究团队在前期开展了相应条件下无人飞播和无人机插在水稻基本生态特征和生长发育特性方面的差异研究,以及飞播水稻群体在150、195和240万株/hm2基本苗处理下的产量形成与品质特征差异研究.该研究总结并介绍了相关研究结果,同时从选择适宜品种、种子处理、适时早播、耕整地技术与沟系配套、确立合理种植密度、氮肥选用与灌溉管理以及病虫草害防治几个方面进行丰产栽培关键技术讨论,并从无人机技术突破、建立成熟的行业生产标准和栽培措施配套3个方面对水稻飞播技术的未来应用提出展望,以期为无人飞播水稻大规模应用与良性发展提供参考.

    无人机水稻飞播常规粳稻生育特征产量

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    耕整播农机装备触土部件表面耐磨强化研究进展

    郝建军刘天龙赵建国王新芳...
    14-25页
    查看更多>>摘要：耕整播农机装备是影响中国耕地耕种作业质量与效益的关键农机装备,随着农业机械化的快速发展,耕整播农机装备对其配套的旋耕刀、犁铧、深松铲、耙片、开沟器等触土部件耐磨性和使用寿命提出了更高的要求.该研究系统分析了触土部件主要的磨损失效形式及磨损机理,综述了提高触土部件耐磨性常用的表面熔覆、表面堆焊处理、表面热喷涂、激光表面强化处理、化学热处理、钎涂等表面处理工艺,从磨损机理、材料研发、结构设计和制造工艺4个方面对比分析了国内外技术差距,针对现阶段耕整播触土部件失效机理、材料、结构、工艺等短板环节的难点问题,从触土部件耐磨性、基体及涂层材料、结构设计、工艺体系研究方面展望农机触土部件未来研发方向,拟为表面耐磨强化的相关研究和工程应用提供理论依据与技术支撑.

    农业机械触土部件耐磨性能表面处理

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    侧深施肥直斜偏置式免耕播种开沟器设计与试验

    赵淑红刘佳明赵国鹏田哲名...
    26-37页
    查看更多>>摘要：采用侧深施肥技术,施肥铲作业后播种带两侧土壤高度不一致,易加剧播种机横向偏摆,进而导致播种深度均匀性和播种横向一致性较差.为解决上述问题,该研究设计了一种直斜偏置式免耕播种开沟器.该开沟器主要由切土斜刃、挡土定位板、偏置推土板等组成,作业时滑切土壤并将其推移至肥沟一侧拓宽种沟,避免种子落至肥沟后位置过深,提高播种质量.通过离散元仿真试验,以前进阻力、肥沟回土深度、种沟回土深度为试验指标进行二因素五水平正交旋转组合试验,得到斜刃滑切角为37°、偏置角为15°时开沟器作业性能最好.在最优参数下与双圆盘式、尖角式开沟器进行田间作业性能对比试验,相对于双圆盘式和尖角式开沟器,直斜偏置式开沟器播种深度变异系数分别降低41.12％、19.41％;播种横向变异系数分别降低39.00％、28.41％;前进阻力分别降低7.26％、28.20％;作业后肥沟与种沟回土深度分别提高9.47％、13.68％和33.33％、7.14％.试验结果表明,该开沟器可以减小前进阻力,增加肥沟与种沟回土,提高播种深度均匀性和播种横向一致性,可为播种开沟器的设计提供参考.

    农业机械优化离散元免耕播种开沟器直斜偏置

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    4BL-1型白萝卜联合收获机缨叶聚拢装置优化与试验

    肖霄谢方平赵周桥王修善...
    38-47页
    查看更多>>摘要：为解决白萝卜机收过程中因缨叶聚拢不全导致损失率与损伤率高、切头合格率低等问题,该研究依据白萝卜缨叶物理力学特性,设计了一种白萝卜缨叶聚拢装置,以实现白萝卜缨叶从田间自然"半散开"状态聚拢成束,利于后续拔取作业.构建白萝卜缨叶聚拢装置运动学模型,确定"拢缨速比"的取值范围;构建装置结构参数和前进速度、拢缨速比及作业姿态等运动参数及拢叶机构倾角对缨叶聚拢性能影响的数学模型,并求解出各因素优选区间.以缨叶聚拢成功率、缨叶破损率为评价指标,开展三因素三水平正交组合试验,依据响应面法分析各因素对二者的影响效应,并对模型进行优化.试验结果表明:缨叶聚拢成功率影响显著性顺序为前进速度、拢缨速比、拢叶机构倾角;缨叶破损率影响显著性顺序为拢缨速比、拢叶机构倾角、前进速度;最优参数组合为:前进速度0.4m/s、拢缨速比3.9、拢叶机构倾角86.3°.在最优参数组合下开展台架试验验证,结果表明:缨叶聚拢成功率、缨叶破损率分别为92.04％、8.81％,满足拔取式白萝卜联合收获机缨叶聚拢需求.研究结果可为白萝卜收获机械的设计提供参考.

    农业机械设计白萝卜联合收获机缨叶聚拢

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    液压机械无级变速器全工况效率模型及功率损失分析

    张志林李学良彭增雄荆崇波...
    48-58页
    查看更多>>摘要：针对目前液压机械无级变速器(hydro-mechanical continuously variable transmission,HMT)效率模型研究中存在的效率组成不全面、局限于单一工况以及缺少功率损失分析等问题,该研究建立了考虑传动元件及附件功率损失的HMT全工况效率模型.首先建立HMT变量泵-定量马达的通用效率模型,根据效率试验数据辨识相关参数;然后建立HMT其他传动机构及附件的效率模型,将各部分效率模型组合得到完整的HMT效率模型.基于自主研发的HMT进行计算,得到全工况效率图和各组成机构的损失功率.搭建试验台,对HMT进行效率试验以验证模型的准确性,HM1段和HM2段在全工况下的效率平均绝对误差分别为0.027 3和0.0261,相较于对比方法准确性提高了 64.59％和55.46％.结合效率图和功率损失情况分析HMT效率特性和影响因素,结果表明:1)本文HMT效率主要受负载和液压单元排量比e影响,输入转速影响不显著;2)低负载下本文HMT效率主要影响因素为负载,高负载下为排量比;3)泵马达功率损失对HMT效率影响最大,e＜0时液压损失功率大,HMT效率低;e=0时液压损失功率为0,HMT效率达到最高;4)齿轮和离合器的功率损失对HMT效率的影响不容忽略,考虑其他附件功率损失有利于提高模型计算精度.提高HMT效率的措施:1)尽量避免HMT长时间在功率循环工况下工作,在优先满足负载需求和保证发动机经济性前提下,推荐在纯机械点及其附近工作点作业;2)避免长时间低负载作业,应保持在高负载工况作业;3)选用高效率液压单元或通过改进参数提高液压单元传动效率;4)满足齿轮和离合器性能要求前提下改进参数,降低功率损失.

    农业机械效率模型液压机械变速器功率损失

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    双液压马达驱动的甘蔗根切器刀盘转速同步控制方法

    陈远玲覃良昊陈承宗廖国陆...
    59-68页
    查看更多>>摘要：为简化双刀盘甘蔗根切器的传动链,提高传动系统对时变载荷的适应性,该研究提出用双液压马达直接驱动双刀盘,并将电液比例负载敏感技术应用于根切器的传动方案,通过建模仿真和试验探究双刀盘同步精度的控制方法.建立根切器电液比例阀控马达闭环速度控制系统的传递函数,分析得到该系统的稳定裕度仅为16.5°,因此需要采用合适的控制算法提高系统的稳定性和控制精度.基于AMESim-MATLAB联合仿真,研究采用主从控制策略,主马达为PID控制,从马达分别采用PID、自适应模糊PID和滑模变结构控制算法时系统的稳定性和刀盘转速的控制精度.仿真结果为:不同控制算法下马达开启过程转速的动态调整时间分别为5.5、3.0、2.7 s,稳态阶段两个液压马达的速度差分别为20、8、5 r/min;最后搭建试验台,以实测载荷谱为负载输入,进行主从马达转速同步控制试验,得到PID、自适应模糊PID和滑模变结构控制系统启动阶段转速的动态调整时间分别为6.3、4.6、3.7 s,稳态阶段主从马达的转速差分别为47、23、13 r/min;仿真与试验结果均表明,基于滑模变结构算法的刀盘转速同步控制系统的各项指标均优于PID和自适应模糊PID控制.研究结果可为甘蔗收割机根切器传动与控制系统的优化设计提供理论参考.

    农业机械试验甘蔗收获根切器双液压马达同步控制滑模变结构控制

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    基于离散元法的面粉颗粒接触参数标定试验

    陈硕江礼坚林谢昭唐旭晟...
    69-76页
    查看更多>>摘要：为设计和优化面粉输送设备,应用离散元法对面粉进行准确地工程建模和分析,需要对其接触参数进行必要的标定.该研究依据颗粒缩放理论,用"Hertz-Mindlin with Johnson-Kendall-Roberts"接触模型表征面粉颗粒间黏性的影响,提出了一种基于静/动态休止角的接触参数标定方法.运用正交试验方法,对接触参数的敏感性和方差分析,表明面粉颗粒间的滚动摩擦系数、面粉颗粒与不锈钢表面间的静摩擦系数、表面能对静态休止角的影响极显著(P＜0.01),并且多组接触参数都可以模拟出与试验相同的静态休止角.进一步研究表明,面粉颗粒与不锈钢表面间的静摩擦系数的合理取值范围为0.2～0.4.通过2种填充率、4种转速下基于动态休止角的参数标定,将其中与试验最为吻合的一组参数作为标定结果,其值如下:面粉颗粒之间恢复系数为0.6、面粉颗粒之间静摩擦系数为0.2、面粉颗粒之间滚动摩擦系数为0.1、面粉颗粒与不锈钢容器表面之间恢复系数为0.6、面粉颗粒与不锈钢容器表面之间静摩擦系数为0.6、面粉颗粒与不锈钢容器表面之间滚动摩擦系数为0.5、表面能为0.12 J/m2.使用该组参数对矩形容器中物料自由坍塌试验进行仿真,其结果与试验结果相符,验证了该标定方法的有效性.该研究提出的标定方法简单、易执行,对粉料输送设备的设计及优化具有一定的工程应用价值.

    离散元正交试验面粉接触参数标定静/动态休止角

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    华北平原夏玉米喷灌施氮制度优化

    范欣瑞赵伟霞李久生
    77-84页
    查看更多>>摘要：不合理的氮肥施用和较大的降雨量时空变化特征是限制华北平原夏玉米增产和肥料利用效率提高的关键因素.为探究华北平原夏玉米最优喷灌施肥管理制度,于2020年和2021年在河北省邢台市大曹庄管理区开展试验,以地面灌溉肥料撒施处理为对照,研究了喷灌施肥下3种施氮量确定方法(农户经验值、养分平衡法和改进养分平衡法)和3种氮肥追施方法(不追肥、在大喇叭口-灌浆期内较大降雨后追施1次和追施2次)对土壤水氮分布、作物生长、产量以及氮肥利用效率的影响.结果表明,受降雨影响,夏玉米生育期内0～100cm 土层的土壤含水率始终保持在较高水平.施氮量和氮肥追施次数的增加均提高了夏玉米关键需肥阶段根区的土壤无机氮含量,且喷灌处理的增加量大于对照处理.2 a夏玉米收获后,养分平衡法确定施氮量处理和氮肥全部基施处理的十壤氮素残留量均低于参考盈余水平(50kg/hm2).不同处理叶面积指数未出现显著差异,但氮肥追施2次的喷灌处理显著增加了玉米干物质量和植株吸氮量,产量和氮肥偏生产力均分别比对照处理显著提高了 20％.考虑氮素盈余的改进养分平衡法和在大喇叭口期-灌浆期内较大降雨后追施2次的施肥方法有助于维持土壤氮库平衡,且具有显著的增产和氮肥利用效率提高作用,可推荐为华北平原夏玉米喷灌施肥制度.研究可为大型喷灌机在华北平原的推广应用提供参考.

    灌溉氮肥圆形喷灌机水肥一体化半湿润气候氮素盈余

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    基于改进CNN的猕猴桃根区土壤含水率反演方法

    潘时佳吴津乐程梅周敏姑...
    85-91页
    查看更多>>摘要：为解决无人机遥感领域根据冠层光谱信息对猕猴桃果树根系土壤含水率(root soil water content,RSWC)进行反演时,现有算法对冠层图像信息分析不足的问题,该研究对传统卷积神经网络模型进行改进,提出一种复合视觉卷积回归神经网络(compound visual convolutional regression network,CVCRNet),该网络复合两种不同尺寸卷积层对图像数据进行卷积特征提取,并使用全连接层对卷积特征值进行降维,从而直接以多光谱图像为分析对象对RSWC进行反演,充分利用多光谱图像内所有数据,提升反演精度.研究采集徐香猕猴桃果树果实膨大期(5-9月)冠层多光谱信息和深度40 cm处的RSWC,把基于图像的CVCRNet网络反演方法与基于植被指数的传统反演方法进行对比,CVCRNet训练结果在验证集R2为0.827,RMSE为0.787％,相较于传统方法在验证集R2为0.759,RMSE为0.983％,反演结果相关性有了明显提升,准确率也有得到一定提高.结果表明,改进后的CNN网络能够作为冠层信息反演的重要工具,在冠层复杂的场景下达成良好的土壤数据反演效果.

    土壤含水率多光谱成像无人机遥感卷积神经网络果园管理

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    双针热脉冲测定冻土热特性的数值模拟方法

    张媛媛刘湘君赵天悦赫刘台...
    92-99页
    查看更多>>摘要：使用双针热脉冲(dual probe heat pulse,DPHP)测定冻土热特性时施加热脉冲后会导致加热探针周围的冰融化,使用目前常用的仅考虑热传导(忽略融化相变、冰水两相分界面)的解析解处理DPHP温度数据,会导致在-5 ℃至0 ℃温度范围内无法准确测量热导率(λ)和比热(Cv).为了能够准确测定冻土的λ和Cv,有必要考虑DPHP加热过程中引起的冰融化的相变潜热.该研究基于COMSOL仿真软件模拟了考虑相变潜热、相变区间以及移动冰水界面的DPHP测量过程,采用随温度非线性变化的真实冻土热特性进行模拟,并与真实冻土的DPHP测量数据对比.结果表明:1)COMSOL仿真在不考虑相变条件下与无限线性热源模型结果完全吻合(R2=0.998 9);2)当土壤初始温度低于-5 ℃时,考虑相变发生的COMSOL仿真能够准确模拟试验结果,表现出较高的相关性(R2＞0.93),在-1～0 ℃的土壤初始温度范围内,无限线性热源模型的结果与试验测量显著偏离(R2＜0.0013);3)在不同土壤初始温度下,相变温度为-1.5～-0.5 ℃的仿真结果与试验数据具有较高的相关性(R2＞0.7).该研究结果检验了有限元仿真用于真实冻土DPHP研究的可行性,可为准确预测冻土热特性的研究提供方法.

    冻土数值模拟热传导双针热脉冲移动边界

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