仿生玉米掰穗装置掰穗速度与功耗试验

目前国内外采用的玉米摘穗装置均存在着籽粒破损率高、含杂率高和功率消耗大等问题,为解决上述问题,该文采用模仿人工收获玉米果穗的方式,设计了仿生玉米掰穗装置。首先进行拉力测试试验,分别在静态与动态2种条件下对传统摘穗方式与仿生掰穗方式收获玉米果穗所需力进行测量,验证仿生掰穗方式可行性;然后设计仿生玉米掰穗装置试验台并进行掰穗速度与功率消耗的综合试验,得到掰穗手速度与纯功率消耗的关系。试验表明:静态传统摘穗方式与仿生掰穗方式收获玉米果穗平均所需力分别为435和41.4 N。动态传统摘穗方式与仿生掰穗方式收获果穗平均所需力分别202.5和20.7 N。仿生掰穗比传统摘穗所需力大大减少。与传统玉米收获装置相比(正常工作速度1.2 m/s),该装置功率消耗低,约为36 W,小于传统一对摘穗辊消耗的纯功率(240 W)。该研究为玉米收获机摘穗部件的改进提供了参考。     

基于PWM信号的农用柔性底盘驱动与转向协同控制特性试验

针对四轮独立驱动独立转向的农用柔性底盘驱动转向时需要同时打开和锁紧电磁摩擦锁的矛盾,该文提出一种基于脉冲宽度调制信号(pulse width modulation,PWM)的电磁摩擦锁控制方法来实现偏置转向轴机构的分时步进驱动和转向,并利用自制偏置转向轴试验台,采用双因素试验测试了PWM波频率和占空比对偏置转向轴电磁摩擦锁脉冲锁紧力矩的影响,采用三元二次正交旋转组合试验测试了分时步进驱动和转向时频率、占空比和轮毂电机转速对转向特性的影响。双因素试验结果表明:频率、占空比及其交互作用对脉冲锁紧力矩均有极显著影响(P0.01);在频率4~24 Hz、占空比20%~80%时,锁紧力矩变化范围为6.822~40.046 N·m;旋转组合试验结果表明:频率、占空比、两者交互作用及轮毂电机初始转速对分时步进转向时转向平均角速度均有显著影响(P0.05),转向平均角速度随占空比和轮毂电机初始转速增大而减小,随频率增大而缓慢增大,在频率4~24 Hz、占空比20%~80%、初始转速30~120 r/min时,转向平均角速度变化范围为0~0.514 rad/s。该结论可为农用柔性底盘驱动与转向协同控制提供参考。     

多翼单臂纵列式电动无人机旋翼间距优化及能耗试验

针对现代农业航空技术的发展对电动多旋翼农用无人机的载荷能力、持续作业能力、作业效率提出更高的要求,而目前电动多旋翼植保无人机存在续航时间短、载质量小、作业效率低等问题,该文通过试验测试平台,首先对共轴式双旋翼进行不同纵向间距下的升力性能及能耗测试,分析纵向间距对双旋翼升力的影响规律,根据分析结果,针对纵列式双旋翼进行升力随横向间距的变化规律研究,得出横向间距比等于1.8为双旋翼纵列式方式的最优横向间距比。随后对不同尺寸纵列式双旋翼和纵列式多旋翼升力随横向间距比的变化规律进行测试,验证最优横向间距比1.8的普遍适用性。最后,对多旋翼单机臂结构六轴十二旋翼纵列式布局无人机的综合性能参数进行优化分析,并对平面式、纵列式布局方式下的六轴十二旋翼无人机进行飞行试验,验证旋翼间距的优化结果。优化分析结果表明,横向间距比均分别在最优化条件下时,纵列式和平面式布局的升力远高于共轴式布局。与纵列式布局相比,平面式布局机型升力差别不大,但机身尺寸增加38.70%。飞行试验结果表明,在相同负载下,相对于优化后的纵列式机型,平面式机型在单位时间内悬停功率仅减小0.062%,而机身质量增加6.8%。该研究在保证无人机能效的前提下,通过改变旋翼间的相对位置,对多旋翼单机臂结构电动无人机的旋翼间距进行优化,从而优化机身尺寸及质量,改善多翼单臂结构无人机的气动特性,降低惯性,提升有效负载能力,从而提升整机性能。     

多翼单臂纵列式布局电动无人机旋翼间距优化及能耗试验

针对现代农业航空技术的发展对电动多旋翼农用无人机的载荷能力、持续作业能力、作业效率提出更高的要求,而目前电动多旋翼植保无人机存在续航时间短、载质量小、作业效率低等问题,该文通过试验测试平台,首先对共轴式双旋翼进行不同纵向间距下的升力性能及能耗测试,分析纵向间距对双旋翼升力的影响规律,根据分析结果,针对纵列式双旋翼进行升力随横向间距的变化规律研究,得出横向间距比等于1.8为双旋翼纵列式方式的最优横向间距比。随后对不同尺寸纵列式双旋翼和纵列式多旋翼升力随横向间距比的变化规律进行测试,验证最优横向间距比1.8的普遍适用性。最后,对多旋翼单机臂结构六轴十二旋翼纵列式布局无人机的综合性能参数进行优化分析,并对平面式、纵列式布局方式下的六轴十二旋翼无人机进行飞行试验,验证旋翼间距的优化结果。优化分析结果表明,横向间距比均分别在最优化条件下时,纵列式和平面式布局的升力远高于共轴式布局。与纵列式布局相比,平面式布局机型升力差别不大,但机身尺寸增加38.70%。飞行试验结果表明,在相同负载下,相对于优化后的纵列式机型,平面式机型在单位时间内悬停功率仅减小0.06%,而机身质量增加6.82%。该研究在保证无人机能效的前提下,通过改变旋翼间的相对位置,对多旋翼单机臂结构电动无人机的旋翼间距进行优化,从而优化机身尺寸及质量,改善多翼单臂结构无人机的气动特性,降低惯性,提升有效负载能力,从而提升整机性能。     

吹扫式仿生嗅觉检测装置的设计与性能试验

为研究仿生嗅觉检测装置的检测性能,该文研制了一种吹扫式仿生嗅觉检测装置,选取传感器阵列灵敏度、响应时间和恢复时间作为装置性能指标,分析了传感器加热电压、待检气体湿度以及流量等控制参数对嗅觉检测性能的影响,并进一步验证优化控制参数的仿生嗅觉检测装置对气味检测的可行性和检测性能。试验结果表明:传感器阵列灵敏度随加热电压增大而增大,其响应和恢复时间随加热电压增大而减小,加热电压为5.0 V时,装置性能较佳,其传感器阵列灵敏度分布范围为2.260~4.823,响应和恢复时间分布范围分别为46~53 s、44~70 s;增加气体湿度会使传感器阵列灵敏度减小,同时也会延长响应和恢复时间,气体相对湿度为30%时,装置性能较佳;传感器阵列灵敏度随载气流量的增加先递增后减小,其响应和恢复时间随流量的增加先减小后递增,流量为100 m L/min时,装置性能较佳,其传感器阵列灵敏度分布范围为2.853~7.559,响应和恢复时间分布范围分别为35~50 s、30~50 s;在优化控制参数下,待检气体体积分数范围控制在0.002%~0.020%时,装置检测灵敏度较高,范围为3 577.1~6 700.7;线性特性和重复性较好,决定系数范围为0.901~0.997,变异系数范围为0.832%~9.696%,能满足仿生嗅觉气味检测的要求,可为后续开展仿生嗅觉的应用性研究提供数据参考与技术支撑。     

不同材质仿生凸齿镇压器滚动件的模态分析

为了探讨由不同材质组成的仿生凸齿滚动件,在镇压作业时对脱土和土壤表面微形貌加工性能的影响,利用Autodesk Algor Simulation软件,对铸铁材料和UHMWPE—铸铁组合材料仿生结构滚动部件进行了模态分析。取前8阶模态,对2种滚动部件的固有频率和最大振幅做出对比,并考察滚动部件不同位置处的振幅。结果表明,UHMWPE—铸铁组合材料滚动部件在前8阶模态下各阶模态的最大振幅均大于铸铁材料滚动部件,增幅为5.716～30.077mm;UHMWPE—铸铁组合材料滚动部件更容易在相对较低的频率下获得更大振幅;在靠近辐板圈中部,即传递到牵引机构件处,UHMWPE—铸铁材料滚动部件平均振幅比铸铁材料滚动部件小0.213mm。由此可得出以下结论:相对于铸铁材料滚动部件,UHMWPE—铸铁组合材料滚动部件可在更好地保证牵引稳定性的前提下,在镇压作业时,能增强其仿生凸齿尖端处的脱土潜力,并保障对土壤表面所加工微形貌的强度。这为仿生凸齿镇压器材料的选择、牵引装置行驶速度的设定以及滚动部件上激励装置的设置提供了参考。     

不同海拔高度下植保无人机旋翼气动性能

针对植保无人机受大气环境影响导致的旋翼气动性能降低、无人机荷载量下降等问题,该研究设计了一种旋翼转速可调且具备实时监控发动机转速、旋翼升力及输出扭矩的植保无人机旋翼试验台,主要包括DLE430型双缸直列两冲程航空发动机、翼型NACA 8-H-12的半径1.51 m旋翼2片、动力输出装置、控制系统和数据采集系统。运用数值模拟、CFD(computational fluid dynamics)方法与台架试验,在海拔0、1、2、3、4 km高度下,分别以800、1 000、1 200 r/min的转速测试旋翼气动性能,通过二次旋转正交组合试验探究桨叶角和旋翼转速对旋翼升力、输出扭矩和功率的影响。结果表明,随着海拔高度的增加,旋翼的升力和功率明显降低,海拔4 km时,旋翼转速1 116 r/min、桨叶角10.44°的升力最大值为356.28 N,扭矩为227.35 N·m,功率为26.54 kW,旋翼试验台效率为85.92%。与海拔134 m相比,海拔1.941 km下的旋翼升力下降22.38%,与数值模拟结果下降的20.22%相吻合,旋翼驱动扭矩下降约24.21%,发动机功率下降约3.99...     

电动多旋翼植保无人机升力特性综合测评方法

升力特性是电动多旋翼植保无人机性能测试的重要参数之一。为了实现对电动多旋翼植保无人机升力特性的性能检测,针对不同型号、不同规格的电动多旋翼植保无人机在评价过程中存在无统一的评价指标问题,该文提出了一种半系留式电动多旋翼植保无人机升力特性的测试与评价方法,包括性能检测平台、升力特性测试方法及指标、升力特性的评价方法。为了验证方法的可行性,对3种不同机型(分别为四旋翼机型Ⅰ、六旋翼机型Ⅱ、八旋翼机型Ⅲ)进行了升力特性指标的性能测试试验。试验结果表明:3种机型在功率载荷、重量效率、热效比等方面有较大差异,功率载荷最好的机型Ⅲ比最差的机型Ⅰ大7.6 m N/W,重量效率最好的机型Ⅰ比最差的机型Ⅱ大0.33,热效比最好的机型Ⅲ比最差的机型Ⅱ大10.5 N/℃,反映出3种机型在设计过程中整个动力系统效率、机型整体结构和材料选择上的差异,从而在整机作业性能上表现出差异。在上述指标测试的基础上,结合无人机动力系统数学模型,提出了运用功率载荷、重量效率和热效比进行电动多旋翼植保无人机升力特性综合评价的评分方法,对上述3种机型进行综合评分的结果为:机型Ⅲ机型Ⅰ机型Ⅱ,该结果表明所提出的评价方法能有效对不同类型电动多旋翼植保无人机的升力特性进行综合评判。该文所给出的测试与评价方法,不仅能用于电动多旋翼植保无人机性能的评测,还能为机型性能的进一步改进提供参考。     

振动频率对压实黄土动强度特性的影响

利用动扭剪三轴仪对压实黄土进行了不同振动频率下的试验研究,分析了振动频率f对压实黄土的动强度和动强度参数的影响规律.研究表明,在一定围压下,压实黄土动强度均随振动频率f的升高而增大,与振动频率呈正相关关系;在试样振动频率确定的情况下,压实黄土的动强度随围压的增加而增大;压实黄土的动黏聚力cd和动内摩擦角ψd均随着频率的增大而升高;动强度参数中cd和ψd随振次的增加均呈减小并最终趋于稳定的趋势.     

基于海鸥翼型的小型风力机叶片仿生设计与试验

针对现有小型风力发电机效率远低于理论值问题,对100 W水平轴风力机叶片进行仿生改进。采用Spalart-Allmaras模型分析不同攻角下海鸥翼型与标准翼型的气动特性;以标准100 W水平轴风力机叶片为原型,结合海鸥翼型、标准弦长和计算得出的安装角,设计得到仿海鸥翼型叶片;利用SST k-ω模型进行仿海鸥翼型叶片与标准叶片气动特性数值模拟;搭建室内风力机效率测试平台,进行仿海鸥翼型风力机与标准风力机效率对比试验。结果表明:海鸥翼型气动性能优良,最大升力系数是标准翼型的2.19倍,最大升阻比是标准翼型的1.34倍;仿海鸥翼型叶片与标准叶片相比,输出功率提高25.77%。该研究可为小型风力发电机的改进设计提供参考。     

我国滑坡、崩塌的区域特征、成因分析及其防御

论述了我国滑坡、崩塌的区域分布特征,滑坡和崩塌的危害程度,滑坡和崩塌类型和成因分析,并且提出了灾害的防御措施,以期达到环境保护成为社会发展过程中的一个重要组成部分。     

硒、钴单施和配施对苜蓿生长及产量的效应研究

为探讨硒、钴在提高苜蓿生长影响,在河南省沿黄滩区,开展了硒、钴单施和配施下对紫花苜蓿生长以及产量和品质影响研究。结果表明,硒、钴单施和配合基施均能够显著提高苜蓿从现蕾到开花期的净光合能力,降低呼吸消耗,提高单位叶面积干物质的生产速率,有利于苜蓿花前青干草生产和果实发育;其中,以硒570 g/hm2、钴762g/hm2配施下效果显著,青干草增产8.06%,种子千粒重可提高12.85%。单施钴和硒钴配施还能促进0—20 cm耕层苜蓿根瘤菌的生长和积累,增强苜蓿的固氮能力。说明硒钴合理基施对苜蓿青干草和优质种子生产具有很好的应用效果。     

Hydroxy-Al complexes of montmorillonite and vermiculite and identification of intergrades of montmorillonite-chlorite and vermiculite-chlorite in soils

Much evidence has indicated that the occurrence of montmorillonite and vermiculite containing Al-interlayers is very common in solis, particularly acid soils. Viewed in the light of soil clay minerology, it would be required to investigate the properties of their original minerals. For the latter purpose, the Al-interlayer has been removed prior to the Mg-glycerol,K-saturation and heating tests for identification of montmorillonite and vermiculite. Its removal has been accomplished in sevsral ways; KOH plus KCl (1), NH₄F, KCl plus HCl (2), Na-citrate (3),400C de hydroxylation-NaOH (4) dissolution. Although these methods are effective for the removal of Al-interlayers, they seem drastically to affect the minerals or are time-consuming. Inthe course of the study of hydroxy-Al interlaid complexes of expanding 2:1 layer lattice clay minerals, the authors have noticed the difference between the (001) spacings of hydroxy-Al complexes of montmorillonite and vermiculite; the former exhibited the 20 A basal spacing at room temperature against the 14 A spacing of the latter. This difference might be useful for differentiating montnmorillonite-chlorite intergrades in soils.     

铁铝氧化物和高岭石对转化酶的吸附及活性的影响

Experiments were conducted to study the influences of synthetic bayerite, non-crystalline aluminum oxide (N-AlOH), goethite, non-crystalline iron oxide (N-FeOH) and kaolinite on the adsorption, activity, kinetics and thermal stability of invertase. Adsorption of invertase on iron, aluminum oxides fitted Langmuir equation. The amount of invertase held on the minerals followed the sequence kaolinite > goethite > N-AlOH > bayerite > N-FeOH. No correlation was found between enzyme adsorption and the specific surface area of minerals examined. The differences in the surface structure of minerals and the arrangement of enzymatic molecules on mineral surfaces led to the different capacities of minerals for enzyme adsorption. The adsorption of invertase on bayerite, N-AlOH, goethite, N-FeOH and kaolinite was differently affected by pH. The order for the activity of invertase adsorbed on minerals was N-FeOH > N-AlOH > bayerite > reak goethite > kaolinite. The inhibition effect of minerals on enzyme activity was kaolinite > crystalline oxides > non-crystalline oxides. The pH optimum of iron oxide- and aluminum oxide-invertase complexes was similar to that of free enzyme (pH 4.0), whereas the pH optimum of kaolinite-invertase complex was one pH unit higher than that of free enzyme. The affinity to substrate and the maximum reaction velocity as well as the thermal stability of combined invertase were lower than those of the free enzyme.     

施氮量对杂交棉氮、磷、钾吸收利用和产量及品质的影响

在高产条件下,研究了不同施氮量对杂交棉氮、磷、钾的吸收利用和产量及品质的影响。结果表明,增施氮肥显著提高了杂交棉氮、磷、钾的积累量,特别是显著提高了杂交棉后期氮、磷、钾的积累量和积累比例。施氮量N300 kg/hm2的子棉产量最高,比施氮量N 225 kg/hm2处理增产0.9%,但差异不显著。氮、磷、钾养分利用效率随施氮量增加而提高;但氮肥利用率随施氮量的增加而下降。施氮可以显著提高纤维长度和纤维比强度,而不同施氮量处理间纤维长度和比强度差别不大。     

硒锌钼对黄土高原马铃薯和小白菜产量及营养元素与硒镉含量的影响

黄土高原旱地土壤微量元素硒锌钼潜在缺乏,不仅影响农作物产量,还降低农产品的矿物营养品质,研究施用硒锌钼肥料对该地区作物生长及可食部分营养元素含量的影响具有重要意义。通过田间试验,研究了硒锌钼肥单独土施、硒锌肥配施、硒锌钼肥配施对马铃薯和小白菜产量及营养元素和硒镉含量的影响。结果表明：硒肥提高了马铃薯块茎和小白菜叶片硒含量,分别由对照的0.02mg.kg-1和0.09mg.kg-1提高到1.51～2.15mg.kg-1和13.03～19.44mg.kg-1,钼肥提高了马铃薯块茎和小白菜叶片钼含量,分别由对照的0.43mg.kg-1和2.3mg.kg-1提高到1.03～1.16mg.kg-1和17.7～19.9mg.kg-1,单施与配施处理间无显著差异。锌肥土施或锌与硒、钼肥配合土施不但使小白菜叶片中的锌含量由对照的21.0mg.kg-1显著提高到48.1～68.4mg.kg-1,还使镉含量显著降低50%以上;施锌对马铃薯块茎的锌含量无显著影响。硒锌钼肥单施或配施均对马铃薯和小白菜产量及氮、磷、钾、硫、钙、镁、铁、锰、铜、硼含量无显著影响。因此,在黄土高原旱地,硒钼配合土施可同时提高马铃薯块茎的硒钼含量,硒锌钼配合土施可同时提高小白菜叶片的硒锌钼含量。     

大豆植株性状相关性与产量回归分析

本文利用3个大豆品种、4种施肥模式条件下,植株产生的17个形态指标及产量差异,进行相关性分析与产量回归分析。结果表明,株高x1、分枝数x5、1粒荚数x9、2粒荚数x10、3粒荚数x11、4粒荚数x12、百粒重x15、经济系数x16等8个大豆植株性状因子对产量有显著性影响;由标准化回归系数得知,对产量作用的大小顺序为:x11>x12>x9>x10>x16>x15>x1>x5。说明提高大豆产量首先要考虑增加有效荚数,其次是提高经济系数,而增加百粒重和株高对于增产的效应较小。育种上需加强生物量大、3粒荚和4粒荚数多、结荚节位低的性状选择;栽培上需注重促进生物量生长、降低结荚节位的促控措施。     

Impact of quality and quantity of biochar and hydrochar on soil Collembola and growth of spring wheat

The effects of biochar (maize biochar – MBC, wood biochar – WBC) and unfermented or fermented hydrochar (HTC) on the euedaphic Collembola Protaphorura fimata and on spring wheat were investigated in greenhouse experiments. The impact of char type, amount of fermented HTC, and MBC-Collembola interactions were assessed. Generally, shoot and root biomass as well as abundance of P. fimata were not affected by the different chars. However, with increasing amounts of fermented HTC the abundance of P. fimata declined, whereas shoot biomass of wheat increased. Moreover, MBC altered root morphology and resulted in thicker roots with higher volume. The latter was not apparent when Collembola were present.     

中国水土保持生态环境建设现状与社会经济可持续发展对策

水土流失是中国头号生态环境问题,已成为社会经济可持续发展的制约因素。从防灾减灾的角度出发,分析了中国水土流失的现状、存在问题,总结了中国水土保持工作的成绩、经验,提出了新形势下进一步加强水土保持生态环境建设的对策。     

欧李多酚提取纯化及抗氧化性研究

欧李富含钙素和多酚类物质，具有提高人体免疫力等保健功能，近年来在中国得到了大力发展。该研究欧李多酚提取、纯化及其抗氧化功能，为欧李开发利用提供理论依据。该研究采用单因素及响应面优化试验研究了欧李多酚超声辅助酶解提取工艺，采用大孔树脂纯化多酚粗提物，利用高效液相色谱法测定酚类物质的种类，利用分光光度法测定欧李多酚类物质总还原力和对自由基.OH、DPPH·、ABTS·的清除作用。试验得出欧李多酚提取最优工艺参数为：超声波功率105 W、酶解温度50 ℃、酶解时间80 min、液料比30∶1(mL/g），多酚提取量为42.63 mg/g。经大孔树脂纯化后纯化物中欧李总多酚含量为73.42 mg/g，从欧李果实中检测出6种多酚类物质，其含量顺序为绿原酸>没食子儿茶素没食子酸酯>咖啡因>对羟基苯甲酸>原儿茶酸>没食子酸。欧李多酚的总还原力与维生素C相当，对.OH、DPPH.、ABTS.等自由基清除作用显著。