玉米种子尖端定向滑移方法与装置研究

为了进一步提高玉米种子定向成功率,设计了一种玉米种子尖端定向滑移装置,并对其定向原理进行了分析。装置主要由滑移间距控制机构和尖端定向机构两部分组成,且由于尖端定向机构是装置的关键部件,因而对其进行了结构设计。以旋转种槽长度l、种槽与水平面倾角θ、种子进入旋转种槽到种槽旋转的时间T为因素,以旋转种槽转过180°后玉米种子到旋转种槽轴心间的距离为指标,进行三因素三水平正交仿真试验,得到最佳工艺参数为：旋转种槽长度50mm,种槽与水平面倾角25°,种子进入旋转种槽到种槽旋转的时间0.02s。此条件下,玉米种子尖端定向效果最佳。研究可为提高玉米种子尖端定向提供参考。     

玉米叶片定向生长栽培研究

玉米叶片生长习性为互生,叶片生长方向受数量性状遗传和种胚发育特性双重因素控制。通过人为干预种胚在土壤中的空间位置,可实现玉米叶片的定向生长。试验通过不同种植密度,不同种植行向,不同品种类型对玉米叶片定向生长的影响进行研究。结果表明,人为控制种子种胚的播种方位,可有效提高叶片生长的定向率,进而合理增加种植密度至13.5万株hm2,提高产量15%左右。种植行向对定向率无影响,紧凑型品种定向率高于半紧凑型和平展型。      

采后甘蓝单体排序定向输送装置设计与试验

针对采后甘蓝人工上料及定向排序劳动强度大、生产效率低、人工成本高等问题,结合采后甘蓝商品化处理工艺及转动惯量特性,设计了采后甘蓝单体排序定向输送装置。该装置采用气缸传动对空间堆叠状态的采后甘蓝进行翻转卸料,随后在单层喂入辊和曲面缓冲轨道作用下采后甘蓝呈单层状态排出,再经限位辊和变螺距输送辊引导完成采后甘蓝的单体排序输送,最终基于转动惯量特性在4个锥形辊形成的稳定空间内实现定向输送。对翻转卸料机构、单层喂入缓冲机构、变螺距单体排序机构、锥形辊定向输送机构等关键部件进行了结构设计,并试制了采后甘蓝单体排序定向输送装置样机。以“中甘15号”甘蓝为试验材料,以卸料气缸运行速度、单层喂入辊转速、变螺距输送辊转速和输送链条线速度为试验因素,以单体排序成功率和定向成功率为试验指标进行了正交试验。结果表明,最优参数组合为卸料气缸运行速度10mm/s、单层喂入辊转速50r/min、变螺距输送辊转速30r/min、输送链条线速度300mm/s,在最优参数组合下,采后甘蓝单体排序成功率平均值为96.50%,定向成功率平均值为95.17%,标准差分别为2.54%、3.28%,单通道作业效率约为1004kg/h。本研究为深入研发采后甘蓝多通道高通量单体排序定向输送装置、实现采后甘蓝商品化处理机械化作业提供参考。     

基于电磁振动的玉米种子定向排序输送技术

根据振动送料原理,提出了一种实现玉米种子定向排列输送的方法,对种子的定向过程进行了动力学分析,探讨了定向过程中种子各种姿态的变化过程与力学参数之间的关系。以郑单958玉米种子为试验对象,建立了振动定向试验装置;以台阶高度A、滑槽倾角B、振幅C和频率D作为影响因素进行了正交试验。试验结果表明:台阶高度A、滑槽倾角B及其交互作用对种子定向效果具有极显著影响;通过多重比较分析得出试验条件的最佳组合为:台阶高度为4 mm、滑槽倾角为4°、振幅为0.18 mm、频率为51.5 Hz。在最佳试验条件下分别对顺行和逆行种子进行10次重复试验,试验结果表明:顺行定向成功率为93.5%,逆行定向成功率为89.4%。采用高速摄影技术分别对顺行和逆行的种子进行了观察验证分析,分析表明:种子的实际运动状态与理论分析基本吻合。     

基于Fluent与高速摄影的玉米种子定向吸附研究

玉米定向播种可使玉米长势一致,增加玉米种植密度,提高作物产量。采用真空吸口,将玉米种子按一定方向摆放在纸带上制作成播种处理带,是实现定向播种的方法之一。为了确保种子在吸附摆放过程中不发生方向偏转,设计了种子吸附摆放机构,建立了种子贴合吸附的受力模型。采用Fluent软件,对吸口流场进行仿真模拟,进行了吸口锥角、气孔间距和侧板宽度三因素仿真正交试验,并通过高速摄像进行了试验验证。确定了实现玉米种子定向吸附摆放的最佳吸口参数为:吸口锥角60°、气孔间距1.5 mm、侧板与气孔板外缘距离4 mm,气流速度6~8 m/s。     

玉米定向种子带恒张力卷绕系统自适应模糊PID控制

在玉米定向种子带的卷绕过程中,种子带的张力控制影响到种子带的质量。为此依据玉米定向种子带的要求,建立恒张力卷绕系统的传递函数,利用模糊控制技术实现玉米种子带的恒张力卷绕控制,创建了模糊自适应PID控制器,利用Matlab对其进行仿真,得到了较为合理的模糊控制算法,并将模糊控制算法通过西门子S7-200型PLC为核心的硬件控制电路应用于实际的张力控制,并进行了实际的卷绕试验。试验结果表明:模糊PID控制器与传统PID控制器相比,具有更好的动态稳定性和跟踪性能,张力产生阶跃时,系统过渡时间约为2 s,超调量在1.2%内,能够较好地满足种子带的卷绕要求。     

对虾定向输送装置设计与参数优化试验

针对目前对虾预处理的定向环节仍依靠人工操作、缺少对虾定向设备等问题,以去头南美白对虾为研究对象,对虾体的外形结构特征和虾体头尾定向机理进行分析,并结合对虾外形参数设计了对虾定向输送装置。选取中型和大型两种规格的对虾,以对辊间隙、输送推板运动速度和定向辊转速为试验因素,以定向成功率为指标,进行了单因素试验和正交试验,研究了各试验因素对定向效果的影响规律,并优化了试验装置的主要参数。结果表明,试验装置的最优参数组合为：输送推板运动速度40mm/s、定向辊转速90r/min、中型虾对应的对辊间隙10mm、大型虾对应的对辊间隙13mm,在最优参数组合下中型虾和大型虾的定向成功率分别为97.3%、94.7%。     

淡水鱼头尾及腹背自动定向方法

鱼体头尾及腹背自动定向是推进淡水鱼全程机械化加工的重要前提。基于水平振动方法和视觉图像识别技术设计自动头尾和腹背定向装置。通过对鱼体在头尾定向振动台上的受力分析和运动状态分析,阐明鱼体转动原理和头尾前进原理,将鱼体在振动台上的运动状态分为4种,基于此分析了鱼体成功进行头尾定向的条件。结合图像识别技术,创制导向机构、视觉识别系统、剔除机构、V形腹背定向执行机构、V形校正输送机构,实现鱼体自动腹背作业。以鲫鱼、草鱼、白鲢3种典型淡水鱼为试验对象,以鱼体完成定向时间和成功率作为评价指标,探究了鱼体种类、输送带类型、振动幅度、振动频率对鱼体头尾定向效果的影响规律,并探究鱼体种类对腹背定向效果的影响规律。试验结果表明：鱼体在振动台上的头尾前进运动状态理论计算与试验结果一致,证明本文理论计算可以有效指导实际头尾定向作业。输送带为倒三角纹时,鱼体才能完成头尾定向作业。鱼体头尾定向效果随振动幅度和频率增大而提升,当振动幅度大于160mm时整机振动剧烈,因此最优幅度为160mm;当频率大于5Hz,定向效果变化不明显,因此最优频率为5Hz。腹背定向效果由输送带输送速度和机器视觉识别准确率决定,各类鱼体腹背定向时间保持在15s、定向成功率在95%~97%范围内。研究结果可为鱼体自动定向装置工艺参数设计和选择提供技术参考。     

农业物料定向输送预处理技术研究进展

农业物料定向输送预处理技术是提高农产品加工自动化程度的重要手段,在农业物料进行加工之前进行姿态的固定,可以有效减少农产品加工过程的损伤率,提高农产品的加工效率。为此,分析国内农业物料定向输送预处理技术的研究进展,围绕对辊定向输送、振动定向输送、传动带定向输送等方法进行对比分析,阐明其定向机理及装备应用场合。通过对比分析可以看出当前我国农业物料定向预处理技术不够成熟,相关定向输送装置标准化程度低,适应性差,以及相关基础研究不足的问题。针对以上问题未来需要加强农产品物理特性研究,提高定向输送装置的适应性,同时采取多种定向输送预处理技术联合定向,提高农产品加工过程中定向的成功率。     

玉米定向精播种粒形态与品质动态检测方法

为满足玉米定向精播对种子外形和品质的要求,设计了一种玉米种子精选装置,并研究了玉米种粒动态检测算法。经过脱粒并筛除杂质的种粒投入玉米种子精选装置,分两列两层传输,完成玉米种粒的动态检测。通过计算种子胚根尖端的方向,排除了种粒的重复检测现象;以人工选取的100粒标准种粒外形参数为基础建立合格种粒特征参数库,实现对种粒外形的检测;依据合格种粒和重度霉变种粒表皮亮度差异较大的特点,基于图像饱和度分量对重度霉变种粒加以检测;依据轻度霉变种粒表皮呈现块斑的特点,利用种粒的R、G、B颜色平均值检测轻度黑色霉变;以种粒黄色区域补洞后对应原种粒(B-R)的值,判断种粒的轻度白色霉变和轻度破损;对于外形和霉变检测合格的种粒,通过分析种粒区域中白色区域的大小,进行玉米种粒胚芽朝向的判断,为后续种粒定向包装和定向播种提供了依据。对280粒各品种玉米种子进行实时检测,每粒种子的平均检测时间约为14 ms,重复种粒判断准确率为95%,种粒合格性检测准确率为96.1%,胚芽朝向判断准确率为97.1%。     

电控玉米排种系统设计与试验

传统精量玉米播种机作业时,排种器的动力由地轮提供,针对由于田间作业工况复杂导致地轮打滑而造成漏播率增加等问题,设计了电控玉米排种系统。该系统在田间播种作业时,由雷达测速仪采集播种作业速度,结合所需粒距得到排种器理论转速;通过编码器采集排种器实时转速,利用控制器控制策略,进行转速的最优控制,从而得到目标排种转速,提高排种精度。田间试验结果表明:应用该电控排种系统进行田间玉米播种作业时,排种合格指数平均值为92.40%,与传统排种相比提高3.63个百分点;漏播指数平均值为4.82%,与传统排种相比降低2.04个百分点;不同播种作业工况下粒距变异系数均小于4.20%,播种效果好。     

铲式玉米精密播种机振动特性模型建立与试验

为了研究铲式玉米精密播种机播种性能与农田不平度激励产生振动之间的关系,推导了稳态响应与理论粒距关系数学模型。由建立的数学模型得出铲式玉米精密播种机的播种性能主要由播种机的结构特征、播种机工作速度、倾斜圆盘勺式玉米精密排种器与耕作土壤表面间的距离、土壤不平度和土壤粘性决定。理论粒距与实际粒距的对比结果表明,两者分布趋势基本相同,建立的稳态响应与理论粒距关系数学模型可用于对工作状态下播种机的播种性能进行预测和分析。     

高速播种机玉米姿控驱导式排种器设计与试验

针对机械式玉米排种器在播种机高速作业条件下排种精度下降且性能不稳定的问题,提出利用调姿齿与单元型孔对玉米种子充种姿态进行调控的技术思路,设计了一种姿控驱导式精量排种器,采用双侧种盘对置、单列排种结构布局,降低工作转速同时提高排种均匀性。完成了关键零部件的结构参数设计,分析了种子姿态调整原理,通过单因素试验与正交旋转组合试验获取排种器的最优参数组合,并开展排种性能对比试验。结果表明：调姿齿齿型为线型时,排种合格率提升效果最优,较无调姿齿可提升29.1个百分点;排种器的最优参数组合为：工作转速16.7r/min,型孔外壁面倾角46.9°与型孔圆角半径4.5mm,该条件下合格率、漏播率和重播率分别为91.6%、2.8%与5.6%;在作业速度8~14km/h范围内,排种器的合格率均高于90%,漏播率均低于3%,重播率均低于8%,破损率均低于0.5%,粒距均匀性变异系数均低于19%,且排种效果优于无姿态调控排种器与勺轮式排种器,满足玉米精量播种的技术要求。     

玉米育种播种机械化国内外现状及发展趋势

玉米育种试验系统的现代化程度成为了成功选育新品种的关键性因素,机械化播种作业可以提高试验精度,加快试验进程,提高效率。分析了国内外玉米育种播种机械化的现状,简要介绍了国内外玉米育种精量播种机尤其是排种器的研究类型与现状,提出了我国发展玉米育种播种机械化所面临的问题及发展趋势。      

常用精量排种器分析比较

排种器的性能是实现精量播种的关键因素。介绍水平网盘式、窝眼轮式、指夹式、垂直勺轮式、气吸式、气压式、气吹式排种器的工作原理及特点。比较各排种器的性能,为精量排种器的设计改进提供有益的参考。     

牧草播种机排种装置关键部件设计

在完成牧草种子机械物理特性研究的基础上,设计了一种多行一器的排种装置。该装置由调节螺杆、搅拌器、排种器壳体、中央排种槽轮等组成。排种量通过调节螺杆调整中央排种槽轮相对于排种器壳体的工作长度来设定,槽轮壳体内的搅拌器用于防止种子架空,大小不同的种子的排种则通过调节槽轮机构内部元件位置来实现。完成了中央排种槽轮结构的设计,并根据结构设计参数及种子的物理特性参数,对不同种子公顷排种量进行了计算,制作了中央排种槽轮工作长度标尺,标尺标值与不同种子公顷排种量一一对应。     

玉米粒群批量整列系统参数优化与试验

为提高玉米分选机械化水平,针对传统玉米分选机器存在籽粒难以实现批量整列的问题,设计了一种能够高效批量整列的机械装置。阐述了该批量整列装置主要结构、工作原理和相关结构参数;对该装置关键部件进行结构设计,分析振幅差异式电磁振动系统和批量整列轨道的性能特点;对该装置的批量整列性能进行EDEM虚拟仿真试验,以轨道弧形区域圆心角、楔形挡板夹角、轨道宽度为试验因素,批量整列性能为试验指标进行虚拟正交试验,分析相关因素对批量整列性能参数的影响,获得合理参数组合为:轨道宽度为15.4 mm,弧形区域圆心角为45°,楔形挡板夹角为110°。台架试验验证结果表明:电磁振动系统振幅为1.5 mm,频率为52 Hz,振动方向角为28°,安装倾角为0°,附加质量为0.3 kg,一侧板弹簧调至87°,另一侧板弹簧调至35°,安装配重片处轨道振幅为1 mm时,批量整列合格指数为83.1%,粘连卡止指数为10.4%,滞后指数为6.5%,批量整列性能良好,批量整列系统性能满足玉米籽粒分选器性能要求。     

凸头式水稻排种装置性能试验及参数优化

为使排种器的排种性能更好地满足水稻毯状秧苗育秧的播种要求,对凸头式水稻排种器的排种性能及试验进行了探讨。以自行设计的凸头式水稻排种装置为研究对象,选择凸头高度、毛刷间隙和多级链轮传动比为试验影响因素,以凸头每转播种密度和播种合格率为考察指标,采用正交试验设计的方法进行了试验,并推导出播量调节方程。研究结果表明:凸头排种器的最优参数组合为A2B2C3,优化后的参数可以较好地满足播种密度及播种合格率的要求。     

气吸式单、双排精密通用排种器的设计与试验

针对黑龙江省大豆播种采用边缘型孔式排种器或窝眼式排种器,玉米则多采用勺轮、指架、气吸平面多孔盘情况,结合传统排种器在充种、清种过程中伤种情况严重的问题,设计了一个能够满足黑龙江省的玉米单条、大豆双条作物播种农艺要求的排种器。以排种器的作业速度、风压为影响因素,采用Box-Behnken中心组合试验设计方法,建立了排种合格指数、漏播指数的数学模型,分析此排种器对排种质量的影响规律。试验表明:当排种器风压为6. 61k Pa、作业速度为6. 82km/h时,排种作业性能最优,其合格指数为94. 41%,漏播指数为3. 67%。该排种器工作不伤种,排种性能综合指标超过90%,工作性能稳定。     

玉米大豆兼用腔盘组合孔式排种盘设计与充种性能试验

针对玉米大豆带状复合种植条件下传统机械式排种器不易实现二者兼用精量排种要求、现有气力式排种器排种速度提高因型孔漏充存在漏播断条等问题,设计了一种具有腔盘组合孔结构的排种盘,分析确定了排种盘关键结构参数,构建了吸附过程和吸运过程力学模型。应用EDEM离散元仿真与台架试验相结合的方法进行了排种盘型式优选试验,结果得出：腔盘组合孔式排种盘具有提高充种室种群定向运移平均速度和增大拖拽充种角的作用,有效抑制了型孔漏充率。以安装优选种盘的玉豆兼用排种器为对象,以机组前进速度和工作负压为试验因素,以漏充率和充种合格率为试验指标,采用二因素全因子试验设计开展了充种性能试验,结果表明：当机组前进速度为4.0～7.0 km/h、工作负压在3.0～4.0 kPa时,玉米和大豆种子漏充率均小于3.6%、充种合格率均不小于96%。田间验证试验表明,在机组前进速度为4.0～7.0 km/h、工作负压为3.0～4.0 kPa条件下,腔盘组合孔式排种盘的排种器播种玉米和大豆漏充率分别不大于3.8%、4.2%;当工作负压为3.0 kPa、机组前进速度为7.0 km/h时,自扰动腔盘组合孔式排种盘相比无扰动平面排种盘,播...