玉米秸秆剥穰机构参数优化

为了研制玉米秸秆皮穰叶分离设备,对剥穰机构进行了试验研究.利用试验台对其主要影响因素:剥穰刀与支持板间隙、剥穰刀数量、剥穰刀安装角和剥穰辊转速进行了试验,并以秸秆外皮完整率和含穰率作为评价指标.试验表明,当间隙2.0～3.0 mm、剥穰刀6把、剥穰刀安装角15°和剥穰辊转速l000 r/min时,其外皮完整率达95％且含穰率低于2％.     

反胶束法后萃取玉米胚芽蛋白的工艺条件优化

本文利用反胶束法萃取玉米胚芽蛋白,考察了KCl溶液浓度、pH值和萃取时间对玉米胚芽蛋白后萃率的影响,并且在单因素试验的基础上,通过响应面分析法确定反胶束法后萃取玉米胚芽蛋白的最佳工艺条件为:萃取液KCl溶液浓度1.14mol/L、pH值10.14和萃取时间53min,此时脱脂玉米胚芽蛋白后萃取率可以达到64.57%。     

反胶束法前萃取玉米胚芽蛋白的工艺条件优化

本文利用反胶束法萃取玉米胚芽蛋白,考察了AOT浓度、缓冲溶液的pH值、提取温度和脱脂玉米胚芽粉加入量对玉米胚芽蛋白前萃率的影响,并且在单因素试验的基础上,通过响应面分析法确定反胶束法前萃取玉米胚芽蛋白的最佳工艺条件:脱脂玉米胚芽粉加入量0.75g、AOT浓度2.19g/50mL异辛烷、缓冲溶液pH值7.17和温度38℃,此时脱脂玉米胚芽蛋白前萃率可以达到58.36%,与模型的预测值(59.77%)基本相符。     

浮动式玉米单穗脱粒装置设计与试验

为实现玉米脱粒机脱粒间隙可自动调节,减小玉米脱粒过程中的机械损伤,设计了浮动式玉米单穗脱粒装置。该脱粒装置主要由间隙浮动调节装置、喂入料斗、离散辊、脱粒辊和差速辊等组成,具有脱粒间隙自动调节和玉米果穗喂入自动分离、逐个排出功能。选取离散辊转速、脱粒辊转速和差速辊转速为试验因素,以玉米籽粒的破损率和未脱净率为试验指标,采用二次回归正交旋转组合的试验方法,对浮动式玉米单穗脱粒装置进行了参数优化试验。优化结果为:离散辊转速为234 r/min、脱粒辊转速为511 r/min、差速辊转速为91 r/min,在最优参数组合下的实际籽粒破损率为0.25%、未脱净率为0.76%、玉米芯完整度为100%。     

不同处理方法对玉米胚芽稳定性的影响

为了提高玉米胚芽的稳定性,分别采用短时微波、紫外照射和挤压法3种工艺对新鲜玉米胚芽进行稳定化处理。以玉米胚芽的脂肪酶(LA)和脂肪氧化酶(LOX)为指标进行稳定化处理方式择优,结果表明,挤压法在玉米胚芽灭酶效果方面优势明显。     

玉米秸秆皮瓤分离碾压揭皮辊设计与试验

为提高玉米秸秆皮瓤分离效率,达到皮瓤分类利用,以秸秆群为研究对象,设计辊齿式碾压揭皮辊,实现秸秆皮瓤有效分离。采用密度理论法(SIMP)设计了辊齿式碾压揭皮辊,并进行了有限元模拟仿真分析,确定了碾压揭皮辊半径为33 mm,齿型刀片齿刃高2 mm、厚度2 mm、刃角30°。为寻找最佳参数组合,以皮瓤分离率为试验指标,碾压揭皮辊转速、辊齿间隙、切段长度为试验因素,进行二次回归正交旋转组合设计试验。运用Design-Expert进行试验数据处理与分析,建立评价指标与试验因素之间的数学模型,并对参数进行优化,确定玉米秸秆皮瓤分离碾压揭皮辊的最佳参数组合为:碾压揭皮辊转速为295 r/min,辊齿间隙为5 mm,切段长度为22 mm时,皮瓤分离率为85%。经试验验证,试验结果与分析结果基本一致。     

计算机视觉在大米胚芽识别中的应用

提出了有计算机视觉系统代替人眼对大米胚芽进行自动识别的方法。通过对胚芽米的颜色特性和彩色图像的分析研究,首次提出以饱和度Ｓ作为特征参数进行胚芽和胚乳的识别,从而实现了对大米留胚率的自动检测。以建立和识别指标和方法用计算机视觉系统进行胚芽识别,结果与人工检测吻合率达８８％以上。留胚率的自动检测结果与人工检测结果高度吻合。     

基于Abaqus的耦合式玉米秸秆皮穰分离仿真与试验

为提高玉米秸秆皮穰分离率、推进秸秆高值化利用进程,采用Abaqus/Explicit动力学显式求解器和中心差分求解法,对异向碾压和异向碾压锤切2种耦合式皮穰分离方法进行模拟分析,确定最佳耦合分离方式为异向碾压锤切耦合作用,进而试制秸秆异向碾压锤切皮穰分离试验台,并确定最佳工作与结构参数。以刀盘转速、碾压揭皮辊转速和刀片滑切角为试验因素,以秸秆皮穰分离率为试验指标,通过三元二次正交回归组合试验对分离试验台进行参数优化,利用Design-Expert进行数据分析,建立因素与指标间数学模型。试验表明：在刀盘转速为449r/min、碾压揭皮辊转速为226r/min、刀片滑切角为46°的最优工作参数组合下,皮穰分离率为88%,分离后的皮穰呈段状,满足实际生产需求。     

玉米秸秆皮穰分离机剥叶机构的试验研究

为提高玉米秸秆的利用价值,进行玉米秸秆皮、穰、叶分离加工非常有必要。为此,对茎叶分离的关键机构—剥叶机构进行了试验研究。依据自行设计的剥叶试验装置,选取影响剥叶效果的主要因素喂入速度、剥叶辊转速、剥叶板间隙、剥叶板夹角为试验因素,以剥叶率为试验评价指标,采用四因子二次回归正交旋转组合设计方法,建立了4个试验因素对剥叶率的影响规律模型。综合考虑各影响因素,确定最佳参数组合为:喂入速度1 m/s、剥叶辊转速1 000 r/min、剥叶板间隙24 mm、剥叶板夹角15°。     

高低辊组合式鲜食玉米柔性剥皮装置设计与试验

针对我国鲜食玉米收获过程中剥皮装备机械工作效率低、剥皮损坏率高等问题,在现有剥皮装置结构的基础上,设计了一种“柔性分段辊型+螺旋调节架”组合式和橡胶频率振动板相匹配的柔性剥皮装置。根据鲜食玉米物理特性,对鲜食玉米剥皮过程进行力学与运动学分析,确定了影响剥皮性能的主要因素,并对该剥皮装置进行了结构设计及参数分析。运用ANSYS Workbench/LS-DYDA模块对鲜食玉米果穗剥皮过程进行仿真,根据理论分析和仿真结果设计了剥皮样机,开展了剥皮试验。为获得样机最佳试验物料,以果穗长度、果穗直径、果穗含水率作为试验因素进行单因素试验,确定长度为260～280 mm、直径为64～66 mm、含水率为66.5%～69%的果穗作为剥皮机正交试验物料的样品。利用Design-Expert软件设计三因素三水平正交试验,以剥皮辊转速、剥皮辊倾角和振动板振动频率作为试验因素,以苞叶剥净率、籽粒破损率作为试验指标。结果表明：对苞叶剥净率和籽粒破损率影响由大到小均为剥皮辊转速、剥皮辊倾角、振动板振动频率;最优参数组合为：剥皮辊转速478.72 r/min、剥皮辊倾角8.05°、振动板振动频率259.20次/...     

基于振动排序的玉米种子胚面定向装置设计与试验

玉米定向播种即种子尖端朝向一致和胚面朝向一致,可明显提高产量。为了实现玉米种子胚面定向,设计了一种基于振动排序的玉米种子胚面定向装置。设计了胚面定向装置螺旋轨道上的选向机构和定向机构,探明了玉米种子胚面定向原理,确定了选向机构和定向机构的尺寸参数和空间位置。采用试验方法对该装置的最佳工作参数进行了优化。以控制器输出电压、翻面机构1终点到侧壁的垂直距离和翻面机构1终点到轨道表面的垂直距离为试验因素,以胚面定向成功率为评价指标,进行了三因素三水平的Box-Behnken旋转正交试验。试验结果表明：控制器输出电压101 V、翻面机构1终点到侧壁的垂直距离4.38 mm、翻面机构1终点到轨道表面的垂直距离7.96 mm为最优参数组合。在最优参数组合条件下,胚面定向成功率为94.82%,且排料速度可达85个/min。为验证玉米种子胚面定向装置对不同品种玉米的适应性,进行了品种适应性试验,试验结果表明所选的玉米品种的胚面定向成功率均大于91%,满足设计要求。     

动定指勺夹持式玉米精量排种器优化设计与试验

为提高机械式玉米排种器作业质量与适播范围,设计了一种基于限位导引的动定指勺夹持式玉米精量排种器,阐述了排种器总体结构及工作原理,优化了关键部件指勺种盘和限位导引总成结构参数。以排种器工作转速和调控摆臂调节尺寸为试验因素,株间合格指数和变异系数为试验指标,进行了单因素试验分析各因素对性能指标的影响规律。试验结果表明,排种器对各等级尺寸玉米种子均具有良好的适应性。为研究排种器最佳工作参数,采用多因素二次正交旋转组合设计试验,建立了性能指标与试验参数间数学模型,运用Design-Expert 6.0.10软件对试验结果进行处理分析,对回归模型进行优化验证。试验结果表明,当工作转速为30.5 r/min,调节尺寸为12.0 mm时,对圆形大粒玉米种子作业性能最优,其合格指数为88.41%,变异系数为12.32%,满足精量播种作业要求。     

宁夏引黄灌区滴灌玉米穗位叶光响应特征研究

为提高宁夏引黄灌区滴灌水肥一体化下玉米光响应生理参数的计算精度,探讨玉米吐丝期光合响应机制及光合响应特征,以天赐19为试验材料,设置6个施氮水平,采用Li-6400XT型光合仪测定了2017—2018年玉米吐丝期穗位叶的光响应曲线。选用直角双曲线修正模型等4种常用模型对滴灌玉米光响应过程进行拟合分析,评价和筛选出不同氮素水平下玉米吐丝期最优模型,并利用最优模型计算玉米光响应参数。结果表明,4种模型拟合精度存在差异,且直角双曲线、非直角双曲线和指数模型对氮亏缺处理（N0）的光响应曲线拟合度差,直角双曲线修正模型对各处理拟合度最高,可作为最优模型对玉米吐丝期光响应参数进行计算。玉米光合能力随施氮量增加呈先增后减趋势,光补偿点、光饱和点、最大净光合速率、表观量子效率、暗呼吸速率在施氮360kg/hm2（N4）条件下玉米穗位叶的光响应参数均高于其他处理,在450kg/hm2（N5）条件下出现下降趋势,但降幅较小。由此可见,利用光合参数可判断玉米吐丝期的氮素营养状况,调控滴灌玉米最佳施氮量,提高滴灌玉米光合能力,进而提高产量。     

不同施氮量下覆膜滴灌玉米相对根长密度模型研究

为探明施氮量对宁夏引黄灌区覆膜滴灌玉米根长密度(RLD)的影响,设置5个施氮水平和1个对照(CK,不施氮与不覆膜)进行试验,测定玉米RLD,建立不同施氮量下相对根长密度(NRLD)模型,并加以检验。结果表明:不同施氮处理的玉米RLD分布区域均随土层深度的增加而减小,且大部分集中在0～20 cm土层;随着施氮量的增加,RLD分布区域明显扩大; NRLD分布满足三阶多项式函数模型,模拟曲线的决定系数R2为0.951,模型检验结果R2为0.845,均方根误差(RMSE)为0.248,拟合效果好,但该多项式模型不能保证NRLD在相对取样深度Zr为1时达到0,故对玉米NRLD分布多项式模型进行优化。优化模型验证结果显示,各施氮处理RMSE不大于0.308,CK、N0、N1、N2、N3和N4处理的标准化均方根误差分别为0.242、0.193、0.184、0.226、0.208和0.273,R2分别为0.903、0.953、0.920、0.944、0.962和0.898,具有较高的拟合度,解决了NRLD在Zr=1时达到0的问题。本研究可为宁夏引黄灌区膜下滴灌玉米NRLD分布拟合、根系养分吸收和施肥管理提供理论参考。     

玉米田耕层典型土壤离散元模型建立与参数标定

为获取玉米田耕层不同土壤的各项参数,本文将玉米田耕层典型土壤分为未与玉米根茬接触的普通土壤(PT)和与玉米根茬结合形成根土复合体的土壤(GT),采用物理试验与离散元仿真相结合的方法,分别对离散元参数进行标定。基于Hertz-Mindlin(no slip)接触模型,采用中心组合试验设计方法,以土壤堆积角为目标值,进行了四因素五水平仿真试验。基于Hertz-Mindlin with bonding接触模型,采用Design-Expert软件,应用Plackett-Burman设计敏感性分析试验、最陡爬坡试验、Box-Behnken试验,以土壤硬度为目标值,对显著性参数进行寻优,得到PT最优解组合为：粘结键法向刚度4.37×10⁷ N/m³、粘结键切向刚度1.46×10⁷ N/m³、切向极限应力3.24×10⁵ Pa; GT最优解组合为：粘结键法向刚度5.19×10⁷ N/m³、粘结键切向刚度4.25×10⁷ N/m...     

玉米胚挤压膨化系统参数优化试验

研究了用于浸油的玉米胚挤压膨化系统参数(模孔孔径、套筒温度、物料含水率、螺杆转速)对各考察指标(粕的残油率、剪切强度及糊底程度)的影响规律．并对其参数进行了优选。同时对最佳参数的膨化玉米胚与传统浸油的轧胚玉米胚、原始玉米胚的显微结构进行对比分析。研究表明：玉米胚挤压膨化系统参数选择合适，浸出时玉米胚不糊筛底，残油率小于0．5％。     

纵轴流玉米脱粒分离装置设计与试验

针对黄淮海地区籽粒直收时籽粒损伤严重及未脱净率高的问题,结合现有的玉米脱离分离装置的特点,设计了一种纵轴流式变径变间距玉米锥形脱粒滚筒,以及利用可调节双头拉杆调节工作倾角的脱粒分离装置倾角调节装置.设计了脱粒元件在锥形滚筒的安装位置及排列方式,分析了脱粒元件与籽粒接触的脱粒动力学过程,并查阅相关文献确定了脱粒装置关键参...     

玉米收获机清选曲面筛设计与试验

为提高玉米收获机风筛式清选装置的清选效果,通过筛上颗粒受力分析,确定筛上颗粒运动状态与筛面方程f(x)存在函数关系。以编织筛为研究对象,利用CFD-DEM耦合技术,通过对比清选装置内平面、凸面、凹面3种编织筛的气流场及不同区域筛分特点,提出一种正弦曲线编织筛,并与去除尾筛的正弦曲线筛进行性能对比,确定保留尾筛筛分性能更好。以正弦曲线筛筛形系数、入口气流速度、气流方向角为试验因素,以籽粒清洁率和籽粒损失率为评价指标,设计二次正交旋转组合试验,建立了各因素与指标间回归数学模型,运用Design-Expert软件的多目标优化算法进行参数优化。获得参数最优组合为:筛形系数32. 35 mm,入口气流速度13. 73 m/s,气流方向角23. 86°。当玉米脱出物喂入量为5 kg/s,筛面振动频率为5. 15 Hz时,利用高速摄像及室内台架进行了正弦曲线筛工作机理试验和性能对比试验。试验结果表明,正弦曲线筛可实现对杂余的快速推移,并提高籽粒透筛概率。正弦曲线筛清选装置的籽粒清洁率为98. 07%,籽粒损失率为1. 16%,相较平面编织筛清洁率提高2. 45个百分点、损失率降低0. 79个百分点,满足国家筛分质量评价技术规范要求。     

地上部与地下部作用对玉米/大豆间作优势的影响

通过对不同分隔方式下玉米/大豆间作的养分吸收量、光合参数与产量等的测定,分析地上部和地下部的资源竞争作用。试验设置4种间作分隔方式和2种单作处理:地上地下均不分隔(T1),地上地下均分隔(T2),仅地下分隔(T3),仅地上分隔(T4),单作玉米(T5)与单作大豆(T6)。结果表明,对于籽粒产量和生物学产量的土地当量比,T1为1.23和1.20,T2为0.97和0.91,T3为1.01和1.02,T4为1.10和1.08。玉米相对大豆的资源竞争能力,T1为0.79,T2为-0.08,T3为0.14,T4为0.39。玉米相对大豆的氮、磷、钾营养竞争比率,T1为1.63、1.92和1.50,T2为1.05、1.03和1.06,T3为1.28、1.32和1.27,T4为1.47、1.43和1.36。除拔节期外,T1玉米的净光合速率P n、蒸腾速率T r、气孔导度G s与细胞间隙CO2浓度C i最高;T4略低于T1,但差异不显著;T2和T3均显著低于T1;除分枝期外,T1大豆的P n、T r、G s与C i最低;T4略高于T1;T2和T3均显著高于T1。综上所述,对于玉米/大豆的间作优势而言,地上部与地下部的相互作用大于单一因素的作用,其次,地下部作用大于地上部作用。     

氮肥运筹对夏玉米根系生长与氮素利用的影响

基于2季夏玉米田间试验,对比研究了尿素(纯氮0、80、160、240 kg/hm~2,基追比为2∶3;记为N0、N80、N160、N240)和控释氮肥(纯氮0、60、120、180、240 kg/hm~2,一次性基施;记为K0、K60、K120、K180、K_240)运筹对夏玉米根系生长、产量及土壤硝态氮分布和氮素吸收利用的影响。结果表明,施用尿素和施用控释氮肥的夏玉米整根各参数均表现为随施氮水平的提高呈先增加后减小的趋势。其中处理N160和处理K120的根系各项指标较高,且根长比根表面积和产量的拟合效果更优,更能反映不同氮肥运筹间产量的差异。与尿素相比,控释氮肥各处理土壤硝态氮累积量与作物需肥规律吻合较好,收获后0~200 cm土层硝态氮含量变幅较小,且硝态氮峰值所在土层深度较浅。2种氮肥中,处理N160与处理K120的籽粒产量、氮收获指数和氮素利用效率较高。其中处理K120的节肥增效潜力显著,其2季夏玉米平均氮收获指数和氮素利用效率分别较处理N160提高5.38%和4.96%,是适宜的氮肥运筹方式。