基于响应曲面法的窝眼轮式三七精密排种器性能试验

【目的】优化三七窝眼轮式排种器的结构参数,提高排种器的排种性能。【方法】以三七种子为研究对象,选取排种器的型孔数量、型孔直径、型孔深度和窝眼轮转速4个因素进行2次正交旋转组合试验;利用自制土槽试验台测试试验组排种合格指数、重播指数和漏播指数;通过响应曲面法对试验结果进行分析;建立各因素和试验指标的二次回归模型;分析各因素、各因素交互项和二次项对合格指数的影响规律;优化试验因素,并进行试验验证。【结果】影响排种器合格指数的因素主次顺序为型孔直径、型孔深度、型孔数量和窝眼轮转速。当型孔深度为5.4mm,窝眼轮转速为35 r·min-1,型孔数量为12~14,型孔直径为7.7~8.2 mm时,排种合格指数大于90,重播指数和漏播指数均小于5。优化参数后的验证结果与优化结果基本一致。【结论】可通过响应曲面法优化排种器性能。该研究可为三七播种机设计提供理论依据,为三七机械化种植奠定基础。     

基于EDEM的倾斜圆盘勺式大豆排种器投种性能优化研究

为提高倾斜圆盘勺式大豆排种器投种稳定性和均匀性,建立投种过程的运动学模型,分析得出排种盘转速和投种角是影响投种性能的主要因素。利用离散元软件EDEM进行仿真研究,设计二因素二次回归正交旋转组合试验,运用SPSS软件对试验数据进行处理,以合格指数和变异系数作为排种器性能评价指标,分别建立其与排种盘转速、投种角的回归方程,利用Matlab绘制三维等值线图,确定了影响合格指数和变异系数的主要因素。对试验因素进行优化计算,得出最优参数组合为排种盘转速41.7 r/min,投种角19.2°,此时合格指数为94.88%,变异系数为12.17%。     

基于离散元的倾斜圆盘勺式大豆排种器 取种勺优化研究

为优化倾斜圆盘勺式大豆排种器的最佳排种性能参数(取种勺凹曲面切线倾斜角、取种勺直径、工作转速),对其关键部件取种勺的结构参数进行研究分析并建立充种过程动力学模型。采用二次回归正交旋转组合试验设计,运用离散元软件EDEM对排种器排种性能进行正交虚拟排种试验,并对试验结果进行回归分析,得到各个试验因素的回归方程,利用Matlab绘制三维等值线图,确定各参数对性能指标的影响规律。对试验因素进行优化计算得出最优参数组合,当取种勺凹曲面切线倾斜角为30.1°,取种勺直径为7.2 mm,工作转速为49 r/min时,合格指数为96.85%,重播指数为2.01%,漏播指数为1.14%。     

基于EDEM的窝眼轮式大豆排种器设计

为了推广重庆地区大豆种植,提高大豆产业的机械化发展,结合大豆播种需求,设计了一种窝眼轮式大豆排种器,并介绍了排种器结构及工作原理,根据大豆的几何参数和播种要求,设计计算出排种器的结构参数。以合格指数、重播指数、漏播指数和播种性能指数作为评价指标,采用EDEM软件进行仿真试验,先通过单因素试验确定型孔直径在18 mm左右时,排种器工作性能最佳,再以型孔直径、排种器转速和窝眼轮与毛刷的传动比为试验因素,采用三因素三水平正交旋转组合设计,建立试验因素与评价指标之间的响应面回归模型,结果表明：各因素影响播种性能指数的顺序为型孔直径、窝眼轮转速和毛刷与窝眼轮的传动比。经多目标参数优化后得出：当型孔直径为18.4mm、窝眼轮转速为44 r/min、毛刷和窝眼轮转动比为2.2时,合格指数为83.3%、重播指数为9.7%、漏播指数为7%、播种性能指数为87.2%,排种器播种性能最佳,各项指标满足农艺要求,可以为窝眼轮式大豆排种器设计提供参考。     

响应面法优化贻贝酶解工艺的研究

以肽得率为指标,应用响应面法对贻贝肉酶解条件进行优化,根据二次正交旋转组合试验设计的原理,选取酶(E)与底物(S)的质量比、酶解温度、酶解时间三因素进行组合试验,建立肽得率的二次回归方程。通过响应面分析得到优化组合条件:酶(E)与底物(S)的质量比3.5∶100,温度56℃,时间4.2 h。以此条件进行试验验证,得酶解液中肽含量为35.04%(质量分数),与响应面模型所预测的肽得率(36.27%)接近,说明该优化方法可行。     

气吸式绿豆密植精量排种器的优化与试验

针对绿豆作物在高密植条件下播种单粒率低的问题,采用单因素试验和三因素五水平二次正交旋转中心组合试验设计方法,以‘川渝绿1号’绿豆品种为研究对象,以工作压力、型孔直径和型孔数量为试验因素,以合格指数、重播指数、漏播指数为评价指标,对本研究所设计的气吸式绿豆密植精量排种器的结构参数和工作参数以及排种器对作业速度和绿豆品种的适应性进行研究。结果表明:1)工作压力6.234 kPa、型孔直径2.255 mm、型孔数量60个为最优参数组合,此时排种器合格指数为98.75%、重播指数0.58%、漏播指数0.67%,满足设计要求;2)以最优参数组合进行速度适应性试验,作业速度≤7 km/h时,排种器合格指数均>97%、重播指数<1.5%、漏播指数<2%;3)排种器对绿豆的品种适应性试验中,不同绿豆品种的合格指数均>97.5%、重播指数<1%、漏播指数<2%,满足密植条件下绿豆精量播种的技术要求,且具有良好的品种适应性,可以为绿豆密植精量排种器的设计提供参考。     

气吸圆盘式排种器智能设计与优化系统研究

【目的】气吸圆盘式排种器广泛应用于大型精密播种机,能够有效提高农作物播种效率、降低农业生产成本,促进我国农业生产发展。针对排种器传统设计方法中计算量大、设计效率低、研发周期长、试验和制造成本高等问题,构建了一套气吸圆盘式排种器智能设计与优化系统。【方法】基于对气吸圆盘式排种器的设计,采用基于本体式和产生式相结合的知识表示方法,建立设计知识库;采用基于规则和实例相混合的推理机制构建推理机;以Visual Studio编程软件为平台,利用VB.Net为开发语言对系统的人机交互界面进行设计;采用动态超链接库模式对SolidWorks软件进行二次开发,基于ADO.Net技术建立智能设计系统与MySQL数据库之间的链接;以吸室真空度、吸孔直径和吸孔个数为优化变量,合格指数、重播指数和漏播指数为评价指标,构建了DEMCFD气固耦合的仿真平台,通过开展三因素五水平二次回归正交旋转组合仿真试验,建立优化变量与合格指数、重播指数、漏播指数之间的数学模型。利用MATLAB软件并基于NSGA-II算法对此数学模型进行多目标优化并得到一组Pareto非劣解集,选取合格指数最高的一组解对排种器模型进行结构优化,...     

气力式谷子精量排种器结构设计及性能试验

针对现有气力式排种器对谷子等小粒径种子难以实现精量播种问题,根据谷子形状等物理特性,通过优化排种器结构,设计一种舀勺-气吸组合式谷子精量排种器,研究排种器关键部件结构与参数对谷子精量排种性能的影响。应用JPS-12排种器性能检测试验台,以排种轴转速、舀种勺位置夹角和舀种勺圆心角为试验因素,以穴粒数合格指数、穴距合格指数、空穴指数及穴距变异系数为试验指标,进行三因素三水平正交试验,分析各试验因素对于性能指标影响的显著性。结果表明:排种器较优的工作参数为,舀种勺圆心角45°、舀种勺位置夹角-15°、排种轴转速10 r/min;优化定型后舀勺-气吸组合式谷子精量排种器综合性能试验指标为,穴粒数合格指数88.7%,穴距合格指数87.7%,空穴指数1.3%,穴距变异系数12.3%。该排种器作业性能满足小粒径作物精量播种和农艺要求。     

油菜正负气压组合式穴播器设计与试验

针对实际生产中油菜机械铺膜穴播缺乏穴粒数精确可控排种器的问题,设计了一种采用负压吸种、正压卸种、鸭嘴成穴、二次投种的油菜正负气压组合式穴播器,实现油菜机械铺膜穴播1～3粒的作业要求。建立吸种、携种和卸种过程种子的力学模型并结合FLUENT仿真分析,分析确定了油菜正负气压组合式穴播器结构及其参数;选取影响穴播器排种性能的负压、种层高度、排种轮主轴转速和正压开展了以穴粒数合格率、空穴率为试验指标的穴播器排种性能单因素试验,并按照响应曲面法的二次正交旋转中心组合试验开展了工作参数的优化和验证。试验结果表明:影响穴播器穴粒数合格率的因素主次顺序为负压、排种轮主轴转速、正压,穴播器最佳排种性能工作参数组合为排种轮主轴转速7.5 r/min、负压-2 000 Pa、正压850 Pa。台架验证试验结果表明,穴播器的穴粒数合格率(1～3粒)为88.15%,空穴率为4.43%,满足油菜机械铺膜穴播的要求。     

气吸式密植精量排种器的设计与试验

为提高排种器在小株距密植条件下的播种单粒性和均匀性，根据大豆-玉米带状复合种植模式的农艺要求，设计一种具有双重清种作用的小株距密植气吸式精量排种器。通过分析排种器工作原理及确定关键部件结构参数，以合格指数、重播指数和漏播指数为评价指标，以排种盘型孔数、外清种距离和内清种距离为试验因素进行三因素五水平正交试验，确定试验因素的主次顺序及最优水平；通过中心组合试验对试验因素及水平进行优化和验证。结果显示：排种盘型孔数和内外清种距离对排种性能均影响显著；玉米排种最优工作参数组合为型孔数35个、外清种距离6.2 mm、内清种距离1.6 mm；大豆排种最优工作参数组合为型孔数62个、外清种距离4.1 mm、内清种距离1.6 mm。对该参数组合下的排种性能进行试验验证，结果显示：玉米排种合格指数为95.40%，重播指数为1.50%，漏播指数为3.10%；大豆排种合格指数为97.78%，重播指数为0.32%，漏播指数为1.90%，与优化预测结果相吻合，且各项指标均满足播种需求。     

气吸式小粒蔬菜种子精量穴播排种器优化设计与试验

目的 小粒种子具有尺寸小、质量轻、形状不规则的特征,采用传统排种器作业时常发生吸种孔堵塞、种子损伤、播种均匀性差的问题;因此本研究在种子丸粒化技术的基础上设计了一种气吸式小粒种精量穴播排种器。方法 通过测量种子的尺寸大小和摩擦角等相关参数,采用Rocky离散元仿真软件对进种过程进行仿真模拟。为获得该排种器的最佳性能因素组合,进行了二次回归旋转正交试验,应用多目标优化方法对排种器性能影响因素进行优化。结果 通过回归系数的检验得知,影响排种器单粒率与空穴率的因素主次顺序为气压、排种器转速。当转速一定时,随着负压的增加,单粒率随之增加,空穴率随之降低,当负压一定时,随着转速的增加,单粒率随之降低,空穴率随之增加,当负压大于?2 800 Pa时,转速在5~30 r/min的范围内对排种器单粒率和空穴率影响不明显,且此时单粒率均在90%以上、空穴率均在10%以下。结论 通过优化求解,最优工作参数组合为转速15 r/min、负压?2 300 Pa、正压500 Pa。经试验验证,在此条件下该排种器的性能指标为单粒率合格指数平均值96%、漏播指数平均值3.37%、重播指数平均值0.267%,符合国家标准要求。     

舀勺型孔轮式水稻精量排种器设计与试验

针对现有水稻排种器采用被动充种存在充种性能差、高速排种精度低的问题,设计了一种舀勺型孔轮式水稻精量排种器。阐述了该排种器的基本结构和工作原理,确定了排种轮、舀勺、型孔、护种板等关键零部件的结构参数,建立了排种器充种过程的力学模型。以冈优898 种子为试验材料,利用离散元法,选取排种轮转速、型孔倾角为试验因素,以排种合格率、重播率和漏播率为评价指标,进行单因素试验、对比试验和二因素五水平正交旋转组合试验,建立排种性能指标与试验因素之间的回归模型,利用响应面法分析了各试验因素对排种性能的影响规律,并采用多目标优化方法,确定了最佳参数组合。优化结果表明:排种轮转速为25.94 r·min ^-1、型孔倾角为34.75°时,排种器的排种性能最佳,排种合格率、重播率、漏播率分别为87.55%、9.79%、2.66%。为验证仿真结果的可靠性和排种器的适应性,以丰两优3948、冈优898、冈优3551 3个水稻品种种子为试验材料,对排种器进行台架性能试验和田间播种试验。试验结果表明:台架试验与仿真结果基本一致,丰两优3948、冈优898、冈优3551种子的排种合格率分别为84.40%、84.53%、83.74%;田间播种合格率分别为81.34%、82.13%、80.67%,3个水稻品种种子排种性能皆满足水稻精量播种要求。研究结果可为舀勺型孔轮式水稻精量排种器的结构优化和性能提升提供参考。     

内侧充种式花生精密排种器性能分析与破碎试验

为提高用于花生播种机的内侧充种式精密排种器的排种质量,降低排种器对种子破碎率的影响,探寻最佳的排种器工作参数组合。基于JPS-12型排种器试验台,采用三元二次正交旋转组合试验设计的方法,以排种轮转速、复式型孔充种孔长度、护种板起始角大小为试验因素,破碎率为试验指标,鲁花11号花生种子为试验对象进行了试验研究。运用DPS软件对试验数据进行了方差分析,结果表明,破碎率影响显著性顺序依次为护种板起始角大小、排种轮转速、复式型孔充种孔长度。运用Matlab软件对数学模型进行了参数优化,得出最佳参数组合为:排种轮转速38 r/min、复式型孔充种孔长度35 mm、护种板起始角大小22°,此时的破碎率为0.65%。试验验证结果表明,理论值与试验值差值为0.06%,最佳参数组合下的破碎率低于花生播种要求。     

固态发酵提高杂粕蛋白含量的条件优化研究

[目的]优化固态发酵提高杂粕蛋白含量的工艺条件。[方法]采用二次回归正交旋转组合设计,利用酵母茵发酵杂粕建立了菌体蛋白饲料产量与发酵温度、接种量、发酵时间的二次回归模型。并通过响应面分析各因素对Y值的效应关系。[结果]对二次多项回归方程寻优,得到优化工艺条件为：发酵温度30℃,接种量8．64％,发酵时间31．1h,在此条件下,验证发酵杂粕的菌体蛋白含量为56．75％。[结论]该研究为提高饲料的蛋白营养品质和利用价值提供了科学依据。     

水稻内充气力式精量穴直播排种器吸种性能试验

为满足杂交稻每穴2~4粒的精确少量穴直播农艺要求,设计了一种具有多吸孔窝眼结构的内充气力式精量穴直播排种器,阐述了排种器的工作原理,并对其关键吸种部件--窝眼滚筒的结构参数进行分析设计。以中农2008杂交稻为排种对象,选取漏吸指数、合格指数和重吸指数作为吸种性能评价指标,采用正交试验设计方法,研究了窝眼滚筒转速、气室真空度和进种口高度对排种器吸种性能的影响,并开展了不同外形尺寸杂交稻品种的吸种适应性试验。结果表明:不同评价指标下,影响排种器吸种性能的主次因素各不相同,确定了排种器较优的吸种工作参数组合为窝眼滚筒转速17.14 r·min^-1,气室真空度1.1 kPa,进种口高度25 mm,在此条件下,排种器漏吸指数为1.0%,合格指数为92.4%,重吸指数为6.6%。在相同工况下,分别对外形短圆的特三矮2号、中等的冈优898和长细的丰两优3948水稻品种进行吸种性能试验,漏吸指数均不高于2.4%,合格指数均不低于91.2%,重吸指数均不高于7.8%,表明排种器的内充多吸孔窝眼结构对不同杂交稻种均具有较好的吸种适应性,且吸种性能可满足杂交稻精确少量穴直播对穴粒数的农艺要求。     

双吸盘小麦精密排种器参数设计与优化

为适应小麦精密播种的要求,对传统气吸式精密排种器进行改进,确定了各部件参数的取值范围。通过二次回归正交试验,分析吸孔直径、吸孔处压力和排种盘转速3个因素对合格率的影响,并建立了合格率的回归方程进行方差分析和拟合度检验。结果表明:影响小麦气吸式排种器合格率的因素依次为:排种盘型孔直径、吸孔处风压和排种盘转速;经回归方程优化得到各因素的最优组合为,吸孔直径2.6 mm、排种盘转速28.3 r/min、吸孔处压力2.28 kPa,此时排种器合格率达到97%,满足小麦精密播种的要求。改进后的小麦精密排种器结构简单,较传统气吸式精密排种器排种性能有较大提高。     

搅种型孔式水稻穴播排种器的性能模拟与试验

针对水稻种子表面粗糙导致的充种区种子流动性差、充种困难问题,设计了一种具有辅助充种搅种的双腔水稻精量穴播排种器.该排种器利用凸于排种盘外的搅种型孔对充种区种子进行扰动,增加种子在充种区的流动性;在搅种型孔首段设置搅种侧板,引导种子流向并辅助充种.EDEM仿真结果表明,该搅种型孔能增加充种区种子流动性,实现辅助充种作用....     

小型水稻联合收割机旋风分离清选装置的结构优化与试验

旋风分离清选装置具有体积小、重量轻、结构简单等优点,现已广泛应用于小型水稻联合收割机。但其清选过程中仍存在损失率高、湿物料清选效果不佳等问题,通过对旋风分离筒内部结构进一步优化与改进,并运用Fluent 15.0软件对优化前后的分离筒内部气流场进行了比较分析。以吸杂风机转速、扬谷器转速、挡板倾斜角度为试验因素,清洁率和损失率为性能评价指标,运用三元二次正交试验方法进行了台架试验,试验结果表明：当吸杂风机转速为2 452 r/min,扬谷器转速为783.8 r/min,挡板倾斜角度为41°时,装置性能最佳,此时清洁率为98.26%,损失率为0.003 5%。对照试验结果表明：脱出物含水率越高,装置优化后性能提升效果越明显,该结果可为后期旋风分离筒结构优化设计提供参考。