针对天然橡胶全自动采胶装备的运动作业形式，设计一种可实现橡胶树干自适应包络夹持的抱紧装置，对该装置的工作原理、组成结构、抓取模式和自适应包络抓取特性等方面进行阐述与分析，为优化抱紧装置的设计提供依据。采用ANSYS workbench软件进行有限元分析，结果显示：实际工况下抱紧装置的最大总形变量为0.01 m，其发生在柔性导轨前端，各形变量均较小且与抱紧装置实际受力情况相符；所受最大应力为0.45 MPa，应力集中在柔性导轨与支撑板连接处。但其存在较大的材料冗余，对抱紧装置进行拓扑优化，按照30%、40%、50%、70%的材料去除率分别计算，结构优化后的质量由0.53 kg降至0.39 kg，结果表明，在保障强度与刚度的要求下，降低抱紧装置材料冗余量，可满足作业需求。并对抱紧装置的样机开展定性和定量测试试验，通过反馈数据进行分析，得出抓取模式的受力情况，夹持效果较好。

天然橡胶是我国重要的战略物资,针对当前胶工流失严重、割胶作业难以实现机械化等问题,设计一种电驱动偏摆式割胶装置。以理论分析结合数学建模为基础进行,通过Adams与ANSYS建立传动结构的有限元模型,并阐述运动特征规律,来验证模型的构建准确性,分析传动部件在运动情况过程下的应力分布、动态特性及振动机理,为便携式割胶装置的设计以及后期改进提供参照途径。通过运动学分析,刀片摆幅、传动结构受力与理论计算值误差分别为4%和3%;在数值模拟中传动结构的最大应力出现在Y型驱动叉与刀座的连接处,XYZ三个方向面的等效应力均小于材料屈服极限,故不会发生失效与出现共振;通过试验分析,偏摆式割胶装置样机相较于传统人工割胶刀,在割胶速度、耗皮厚度以及割胶深度上的平均值相差分别为42.3%、4.3%、0.6%,其中割胶速度差异较为显著。割胶装置的理论模型分析结果与实际样机加工制造的试验情况基本符合。

天然橡胶是国家的重要战略物资，随着近年来的胶价低迷，造成大量的胶工流失，大片胶园出现弃割弃管的情况。为解决上述出现的情况，基于PLC的控制方式，研发一款能够通过架设在树上软轨移动的全自动针刺采胶装备，对采胶机主要各运动部件进行结构设计，并搭建自动采胶的控制平台，包括PLC的编程、人机界面的设计等，分析行走装置的钢丝软轨绷紧原理与刺针的刺入原理，为采胶机的运动与作业设计提供理论支撑，最后通过对传统的割胶方式进行比较试验。试验结果表明：采胶机作业每针刺的耗时相对传统割胶刀较快，约为10 s/株，后期可以配合乙烯利的刺激与适当扩充采胶的针孔数，来提高出胶量。在作业模式上，该采胶装备的研发以及关键技术的突破，也为全自动采胶作业的实现提供可能性与奠定基础。

自走式连续作业打捆机是一款实现不停机连续打捆作业的新型秸秆收集装备,其关键功能部件齿轮箱发生故障会严重影响正常打捆工作。针对齿轮箱故障的防控和监测,提出一种结合粗糙集和遗传算法的故障诊断方法。该方法使用时域频域分析得到的多项故障特征参数作为条件属性,故障类型作为决策属性,并利用自适应遗传算法得到决策规则表,实现无需先验信息的属性约简和故障诊断。在齿轮箱故障诊断试验中,分别对不同故障类型进行信号采集和诊断分析,结果显示:该方法在无先验信息的条件下将12项故障特征参量约简为3项,根据决策规则表进行故障诊断的准确率为100%,结果表明该方法能准确判断故障的发生和故障类型,对实现故障监测和防控具有重要意义。

机械釆胶是世界性难题,突破传统割胶方式,探索天然橡胶全自动釆胶装备与技术理论,是破解天然橡胶产业当前困境的有效手段之一,机械釆胶具有较广泛的应用前景。本文概述了天然橡胶收获技术、割胶技术理论、割胶工具的研究现状及进展,剖析了传统割胶工具与割胶技术、机械釆胶设备与割胶技术、固定式全自动釆胶装备与釆胶技术在天然橡胶收获环节中的具体应用及需求。本文结合天然橡胶生产实际,提出移动式全自动釆胶系统的技术需求,设计了天然橡胶移动式全自动釆胶系统的框架,概述了全自动釆胶系统工作过程、下位采胶终端控制器硬件系统,以及全自动采胶系统软件主要模块及功能,为实现远程、精准、高效、可靠的全自动釆胶模式提供理论和方法。

传统采胶工具伴随着天然橡胶产业的发展已使用近百年。近年来,随着社会经济的发展和天然橡胶采胶技术的革新,采胶机械的研发与推广发展迅速,便携式电动针采机、电动割胶机相继出现。为分析比较各种便携式电动采胶机械的结构、优势、采胶效果,以便为生产的推广应用及研发提供参考,通过历史文献查阅、样机设计制造、大田割胶评估等方法,研究了传统割胶刀、传统采胶针、电动针采机和电动割胶机4种典型的天然橡胶便携式采胶机械的割胶方式、结构、割胶效果、经济效益,结果表明:电动采胶机比传统人力胶刀在降低采胶技术难度、劳动强度,提高采胶效率、经济效益、应用范围方面更具优势,极具推广应用价值,有效拓展了胶工来源,对于缓解当前产业技术胶工短缺的产业痛点问题具有积极意义,是未来割胶工具应用的主流方向。往复式电动割胶刀在割胶效果方面较旋切式电动胶刀更具比较优势,两种方式的电动胶刀尚需在结构、割胶效果方面优化升级。电动针采机在采胶技术难度要求、采胶效率方面较电动割胶刀更具比较优势,但需解决产量低、刺针深度控制不精准导致伤树率高两大关键问题。便携式电动采胶机械的优化升级、全自动与智能化采胶机器人、农艺农机的融合模式,是该领域未来的重要研究方向。

以免耕为对照,研究茶园机械耕作方式对土壤物理性状的影响。设置免耕(MG)、单螺旋有机肥耕作施肥机耕作(YG)、单螺旋颗粒肥耕作施肥机耕作(KG)、C-6耕作机耕作(CG)、KM3CG-30茶园翻耕机耕作(FG)5种方式,分析其对茶园0～30cm土层土壤紧实度、容重、孔隙度的影响。结果表明:与免耕相比,单螺旋有机肥耕作施肥机、单螺旋颗粒肥耕作施肥机耕作深度最深,对0～30cm土壤紧实度、土壤总容重、孔隙度的改善效果最为明显,且单螺旋颗粒肥耕作施肥机作业效果略优于单螺旋有机肥耕作施肥机;C-6耕作机耕作宽度最宽,对0～10cm土壤总容重降低效果明显。