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。     

水稻气力式排种器清种装置设计与试验

【目的】为了改善水稻气力式排种器工作时稻种的重吸附现象,设计了一种垂直于排种盘平面的清种装置。【方法】对水稻气力式排种器工作时稻种的受力与清种装置的工作原理进行了分析,建立了吸种过程中的受力模型。采用超级杂交稻‘五丰优615’为试验对象,在有、无清种装置的条件下进行了排种器的精度试验。在吸室负压为4.0 kPa的条件下,进行了清种块厚度和排种盘转速的两因素试验分析。【结果】采用清种装置后,1～3粒/穴的占比由62.02%提升至90.00%左右,≥4粒/穴的占比由37.98%降至5.00%,改进效果较为明显。当清种块厚度为3.5 mm、排种盘转速为15、20和25 r/min时,1、2和3粒/穴的占比分别为95.18%、95.16%和95.23%,空穴率分别为2.07%、2.76%和4.56%,满足超级杂交稻的田间播种需求。【结论】当吸室负压一定时,降低排种盘转速可以提高清种装置的清种效果,提高排种器的播种精度。本文针对水稻气力式排种器的结构,设计了一种清种装置,有效地清除了排种器重吸附的稻种,为提高水稻气力式排种器的精度提供了依据。     

气吹式三七精密排种器充填性能的仿真与试验

【目的】为了满足三七Panax notoginseng的机械化种植需求,减少机械式清种过程中对种子造成的损伤,设计了一种适用于播种三七种子的气吹式精密排种器。【方法】确定了排种器的主要结构参数,并建立了清种过程中的力学模型。通过建立排种器内部流场模型,运用Fluent软件对不同清种风压条件下流场进行仿真分析,验证了清种风压范围。为了检验仿真确定的风压范围的可行性并寻求最佳工作参数组合,选取合格指数、漏播指数和重播指数作为试验指标,作业速度、种层高度、清种风压作为试验影响因素,采用正交试验方法,对排种器进行了台架试验研究。【结果】最优参数组合:作业速度为0.6 m/s、种层高度为90 mm、清种风压为0.5 kPa,此时试验合格指数为90.48,漏播指数为4.24,重播指数为5.28。【结论】该气吹式排种器能够满足三七的播种要求,为进行排种器的田间试验提供了参考。通过试验结果与之前仿真分析的过程对比,清种风压变化对于排种器充填性能的影响一致,验证了利用Fluent模拟确定清种风压的可行性。     

内侧充种垂直园盘排种器伤种机理的研究

内侧充种垂直园盘排种器在构造上没有清种、刮种、推种装置，就此而言，不应损伤种子，但实际并非这样。本文根据课题组对该排种器的发展创新和应用其研制精密播种机中的经验或教训，从充种方式、参数选择、加工工艺诸多方面分析了伤种机理。     

山地水平圆盘式排种器设计及EDEM仿真试验

为了提高西南丘陵地区玉米种植的机械化建设程度,改善山地玉米人工播种的劳动强度,提高播种效率,设计一种适用于小型玉米播种机的水平圆盘式精量排种器,为提高其排种效率和性能,对排种器的排种性能及结构参数进优化,并用EDEM软件进行仿真验证,设计3因素3水平正交试验并对试验结果进行方差分析,得出排种器的最佳性能组合参数。结果表明,当排种器动排种盘直径为200 mm,动排种盘厚度为10 mm,漏种孔弧长为15.0 mm时,排种性能达到最佳,其合格指数为98.78%。试验结果可为丘陵地区的水平圆盘式排种器研发设计提供参考。     

不同型式小籽粒精少量排种器排种性能比较分析

由于谷子、糜子、蔬菜等小籽粒种子的体积小、质量轻等,适用于这些种子精少量播种的成熟机具目前还较少,为此本文对国内近年来开发的各类小籽粒排种器型式,进行比较分析。主要针对目前应用于小籽粒播种的环槽式、异型螺旋槽式、窝眼轮式3种排种方式的排种器进行分析,探索研究小籽粒排种过程在充种、清种、护种、投种等阶段的动力学特性,不同排种装置小籽粒种子在这些阶段的运动状态变化和摩擦特性的异同,以及对种子损伤程度的分析等。通过比较得出结论:种子在窝眼轮式排种器的充种区、护种区和投种区的受损伤程度最低,而种子在窝眼轮式排种器的清种区的破碎率最高。     

水稻芽种气吸式直播排种器充种过程的研究

以气吸式垂直圆盘排种器为研究对象，利用高速摄像技术，研究了精播水稻芽种排种器的充填过程，采用ANSYS软件对水稻芽种在充种过程中的速度场和压力场进行了模拟，并进行了排种性能试验研究。研究结果表明：真空度在1.88-4.37kPa范围内排种性能最好；排种盘线速度在极限转速范围内，排种盘充填性能很好。排种盘线速度大于0.55m/s时，排种盘充填性能开始明显下降。     

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，...     

基于EDEM的内充式花生排种器排种过程的离散元仿真研究

[目的]寻找排种器的最佳排种转速。[方法]建立内充式花生排种器的离散元仿真模型,采用离散元的基本原理,运用EDEM软件对内充式花生排种器排种性能进行仿真研究,测定3种不同品种的花生种子在不同转速时排种器的排种量、清种起始角及清种终止角的变化趋势。[结果]实际转速为15.7~45.5 r/min时排种量随着转速的增大而增加,但与花生的品种无关;清种起始角和终止角也均随转速的增大而增大,但起始角的增大幅度大于终止角,导致清种区域随转速的增大而减小,实际转速为38.0 r/min时双粒率达到最高值、排种均匀性最好,仿真结果与试验结果变化趋势一致。[结论]基于EDEM的离散元仿真方法分析内充式花生排种器是可行的。     

小粒径作物种子气力式排种器适应性试验

针对现有气力式排种器对小粒径种子因吸附力大于重力造成落种困难的不足,设计了1种负压吸种、正压吹种的气力滚筒式小粒径种子排种器。选取油菜籽(球形)、芝麻种子(扁卵圆形)进行试验,以合格率为评价指标,通过转速、吸种压力、吹种压力、振动幅度等影响因素验证排种器的适应性。正交试验结果表明:该排种器能够适应球形、扁卵圆形种子的精播,合格率均能达到90%,球形种子精播效果优于扁卵圆形种子。影响油菜籽精播合格率的因素大小依次为吸种负压、振动幅度、转速、吹种正压;影响芝麻精播合格率的因素大小依次为转速、振动幅度、吹种正压、吸种负压。     

大豆联合收获机清选装置与关键技术研究进展

清选装置是大豆联合收获机完成脱粒混合物清选分离的主要设备,其工作性能决定大豆机收的清选作业水平。目前,中国专用于大豆机收的清选装置较少,联合收获机主要采用筛子-气流式清选装置,但该类清选装置与大豆特性的匹配性较低,导致大豆机收清选损失率和含杂率较大。从清选装置与关键技术2个方面综述大豆联合收获机清选装置的研究现状,结合当今世界联合收获机清选装置的先进技术进行总结,分析现阶段中国大豆机收清选装置研究的不足之处,并展望大豆联合收获机清选装置的发展趋势。     

谷物清理工艺及设备研究

[目的]改进谷物入库前清理工艺,减轻环境污染状况,提高产量和降低能耗,确保净粮入库。[方法]设计新的谷物清理工艺流程,配置新的食品加工设备,改造谷物清理工艺场地。[结果]改造后的新工艺采用一机整体加工处理。清理工序包括清初清、2次清理和轻杂清理。整个清理装置由双层振动筛体和风选器构成,采用立体叠加式机械构架,进行初清的上层筛作逆向往复运动,初筛运动时杂质留在筛面,谷物自然落下;第2层筛体分为两层筛面作振动运动,轻过初清的谷物首先进入最上层筛面,在筛体振动作用下,体积偏大的杂质留在最上层筛面上排除,谷物和体积偏小的杂质落入第2层继续筛选,在这层谷物留在筛面杂质落下,谷物在筛面末端直接进入风选器。风选器中风由下向上流动,没有被分离出的轻杂、灰尘等被自下而上的空气流带走,谷物由于比重较大而从风选器底部落下,整个分离清理过程完毕。该款新的设备与处理工艺大幅度提高了处理量(提高19～32 t/h),能耗减少1.56 kW/h,去杂效果符合国家入库标准。[结论]该谷物清理新工艺及装备,使整个原粮加工在同一台设备上完成,解决了多台机械联合作业中出现的功效不配置问题;同时降低了设备投资成本,提高了产量。     

移动啮合式青饲料颗粒机环模清理机构的结构设计及其仿真分析

根据移动啮合式青饲料颗粒机的实际工作条件,设计一种适用于在该机环模系统工作时将粘留在环模上余留下来粉末即时清理的新型环模清理机构,将其安装在青饲料颗粒机中,能适应总体工作。该设计采用了虚拟样机技术进行建模以及运动仿真,简化其机构模型,合理加载参数关系,并借助ADAMS软件,对其重要部件凸轮推动的清理轴进行运动学分析。结果表明,在工作过程中清理轴与相应推力部件间的运动关系合理,因此判断该机构在生产应用中具有可行性。     

清选装置电气控制系统设计

自行研制了纵轴流风筛式清选装置试验台,并对清选装置的电气控制系统进行了设计研究,配有扭矩仪和风速传感器等硬件设备,采用了计算机数据采集与监控系统,可实现数据的实时采集,可以对参数进行实时调节控制,控制面板简洁规范,操作简便。该设计提高了清选装置试验台的操作简便性和试验数据测量的准确性,对于指导清选装置的设计制造具有重要意义。     

叶菜定植盘清洗装置扇形喷嘴清洗参数的优化与试验

针对叶菜定植盘残留基质、叶菜碎屑的问题,设计了一款工厂化叶菜定植盘清洗装置。该装置主要由机架、清洗组件、刮渣组件、防水组件等构成。工作时,定植盘由输送线送入清洗装置中,刮渣组件去除定植盘上较大块残留物,清洗组件去除基质、叶菜碎屑等。选用6530型不锈钢扇形喷嘴,以靶距和冲击角为试验因素,清洗面积占比为评价指标,进行单因子试验和二元二次回归正交组合试验。优化后的清洗参数为：扇形喷嘴出口孔径3.5 mm、水射流锥角65°、水射流靶距45 mm、水射流冲击角5°,清洗面积占比最大可达97.45%。经清洗试验验证,清洗面积占比均值为94.70%,可满足工厂化叶菜定植盘的清洗要求。     

鲜食玉米果穗收获机茎叶除杂装置设计

为解决鲜食玉米果穗收获中茎叶杂质较多问题,设计一种鲜食玉米茎叶除杂装置。确定关键部件主要结构和工作参数,阐述茎叶除杂装置总体结构及工作原理。通过分析果穗除杂装置清选除杂过程,确定影响其作业效果主要因素及其取值范围。以风机转速、动定刀重叠长度和物料输送速度为试验因素,以果穗含杂率和粉碎长度合格率为评价指标,得到不同条件下除杂装置结构参数与运动参数优化组合。结果表明,鲜食玉米茎叶除杂装置风机转速1 956～1 998 r·min~(-1)、动定刀重叠长度26.90～29.92 mm、物料输送速度0.59～0.83 m·s~(-1)时,相对应试验指标果穗含杂率为0.56%～0.59%、粉碎长度合格率为88.59%～89.27%,为鲜食玉米果穗收获机茎叶除杂装置设计生产提供理论指导。     

水稻脱出物旋风清选分离筒中籽粒分离效率分析

旋风分离清选适用于小型水稻联合收割机,在保证清选损失率小的前提下,降低含杂率是设计的关键。为探寻分离筒中气流和籽粒两相流动规律,选取水稻脱出物中谷粒、颖壳、瘪谷、杂穗等为研究对象,利用Fluent软件对4LZ-0.8型水稻联合收割机清选系统中的旋风分离清选装置进行三维数值仿真模拟,分析不同工况下清选模型中各组分籽粒的运动轨迹,计算其分离效率。并以低损试验条件下谷粒清洁率为主目标进行台架试验,对最优模型进行了试验验证,评价扬谷轮转速、吸杂风机转速和分离组件距入口高度三因素与装置清选性能之间的影响关系,通过建立回归模型,进行多目标优化求解,得到较优参数组合:当扬谷轮转速为1 163 r/min,吸杂风机转速为1 920 r/min,分离组件距入口高度为63.26 mm时,预测所得谷粒清洁率为99.26%,可为清选装置再设计提供参考。     

喂入量对清选性能影响的试验研究

针对喂入量对水稻清选性能的影响开展试验研究,得到并分析了筛面的清选效果分布规律,研究结果表明:随着喂入量的增大,落向筛面的脱出物逐渐增多,致使筛子负荷增加,筛孔通过率减少,同时增大了风阻,从而削弱了风选效果,使含杂率有所上升。通过研究,可为新型清选装置的设计、制造和使用提供可借鉴的依据。     

高校教学区中水回用方式初探

中水作为一种污水处理技术,可以减少淡水资源的使用。高校作为用水大户,优质污水量十分可观,故将中水回用系统引入高校十分必要。基于这种形势。提出一种适合于高校教学区使用的中水回用装置,该装置处理工艺简单,使用方便且维修简单。试验结果表明,处理后的水达到了国家相关标准,可以用于道路清洗或草坪灌溉,具有十分可观的经济、环境和社会效益。     

清选损失率试验研究

[目的]研究损失率对清选环节的影响规律。[方法]以风机转速、风机倾角、曲柄转速为试验因素,以损失率作为评价指标,在清选试验台上进行水稻清选试验。[结果]得到回归模型。[结论]得到了影响损失率的主因素,为风筛式清选装置的设计及制造提供依据。