牧草种子丸化包衣预混合实时控制系统的设计

针对牧草种子丸化设备存在自动化程度较低、丸化包衣品质较差等问题,设计了牧草种子丸化包衣预混合实时控制系统,可有效提高丸化包衣品质。该系统以单片机作为控制核心,集编程、传感器等技术于一体,可根据给定种子量实时配比粉料量和药液量,并同时在混料室内充分混合,实现了实时精确控制功能。以牧草种子丸化包衣为例,将预混合系统安装前后进行了对照试验,当包衣时间同为20min时,安装了预混合系统,其单籽率与丸化包衣合格率分别为92%、95%;而未安装预混合系统,其单籽率与丸化包衣合格率分别为83%、90%。试验结果表明:在粉料与药液进入包衣锅前进行预混合,可有效降低多籽率,提高单籽率和丸化包衣合格率。研究结果可为小粒牧草种子丸化包衣提供参考依据。     

番茄种子包衣丸粒化装置的设计与试验

为解决番茄种子扁圆轻薄、人工播种效率低及无法机械化播种等问题,设计了一种番茄种子自动包衣丸粒化装置,并利用该装置进行了试验。该装置主要由喂料器、转盘、滚筒、供液设备、控制箱及支座组成。在5g番茄种子与400 r/min的供液泵转速条件下,以滚筒转速、包衣时间、包衣剂质量及胶悬液体积为试验因素进行了正交与回归试验,并通过DPS数据处理软件对试验数据进行统计分析,得出试验范围内试验因素对丸粒化后种子抗压强度、有仔率和单仔率等指标的影响规律。同时,优化确定了包衣装置包衣丸粒化番茄种子的最佳参数组合:在滚筒转速为500r/min、包衣时间为300s、包衣剂质量为55g及胶悬液体积为40m L时,抗压强度、有仔率、单仔率分别为316.8 g、87%、93%。该研究可为番茄、辣椒等茄果科种子包衣丸粒化的研究提供参考。     

油菜种子甩盘式丸化加工试验与参数优化

为研究油菜种子丸粒化核心工艺对成丸质量的影响,分析了油菜种子丸化过程的接触力学,构建丸化过程的仿真模型,开展验证试验,优化油菜种子丸粒化加工工艺。接触力学分析结果表明,种丸粘结包敷的前提是种丸-粉剂颗粒碰撞过程中的相对切向速度小于阈值,二者未发生相对滑动;较大的法向接触力可提高最大静摩擦力、压实丸粒粘结,促进成丸质量;而对于种丸-种丸、粉剂-粉剂间接触,增大切向接触力、降低法向接触力,有利于减少多籽、空丸及形变等问题发生。仿真结果表明,当甩盘转速为1200r/min时,种丸-粉剂的速度均差为0.22m/s,创造静止粘结条件;种丸和粉剂速度分布标准差为0.42、0.52m/s,种丸-种丸、粉剂-粉剂的平均速度影响多籽和空丸产生。供粉速度影响核心粘结区域种子和粉剂的比例,粉剂过多形成空丸、浪费粉剂,粉剂不足降低包敷效率。正交试验极差和方差分析结果表明,粉液比是影响成丸质量的最主要因素,丸粒化油菜种子最佳工艺参数：甩盘转速为1200r/min、粉液比为2.1、供粉速度为24g/min,此时成丸合格率为95.7%,单籽率为94.9%,包敷效率为1.8kg/h。研究结果揭示了种子丸粒化机理,形成了油菜种子丸粒化加工工艺,有利于提升油菜种子加工水平。     

基于振动力场下牧草种子丸粒化包衣机的设计

种子包衣机是在不改变种子原有活性的基础上将肥料、农药等附着在种子表面的机械。针对牧草种子丸粒化包衣存在的有籽率和单籽率低及丸粒化包衣品质差等问题,设计了一种基于振动力场作用下小粒牧草种子包衣机,通过振动和旋转的组合运动进行包衣,提高种子的包衣丸化率。本设计加入了混料室、精确供料称重盘,并针对种子在包衣过程中粉尘过大和农药泄露,设计了种子包衣机的粉尘处理装置。     

振动力场作用下牧草种子丸粒化包衣机试验研究

结合牧草种子的特点,设计了一种基于振动力场作用下的小粒牧草种子丸粒化包衣机,并以不同的参数与工艺进行了试验研究。以百粒重为评价指标进行二次旋转正交组合试验,利用Mat Lab软件验证分析,运用决定系数R2、P值分析了模型的可信度,并进行响应曲面分析。结果显示:在包衣锅倾斜角度为锅口平面与水平面成45°、包衣锅旋转速度为45r/min、振动频率为30Hz条件下,丸粒化包衣率达到了78%,单籽率为95%,有籽率为98%。试验表明:振动力场作用下的牧草种子丸粒化包衣机可大幅度提高种子包衣合格率和包衣质量。     

基于离散元方法的谷子种子丸粒化仿真及试验研究

谷子种子丸粒化技术可以使谷子种子粒径、质量明显增大,便于精量播种。为提高谷子种子丸粒化合格率,对谷子种子进行丸粒化试验,通过对谷子种子在不同转速下的丸粒化过程进行仿真模拟,探索转盘转速对其影响规律,并基于仿真结果进行二次回归正交旋转组合试验,确定各影响因素间的显著性和交互作用。研究结果表明：选用较为适宜的转盘转速对谷子种子丸粒化作业效果具有至关重要的意义,且谷子种子丸粒化合格率随电机转动频率、混合时间的增加先增加,而后趋于稳定;随下粉量、下水量的增加先增加,后减小;确定了最优参数组合,即电机转动频率、混合时间、下粉量、下水量分别为43.6Hz、402s、134.83g、85.77g时,丸粒化合格率能达到95.0%。研究结果可为模拟谷子种子丸粒化提供新的思路,为实现谷子机械化播种提供参考。     

紫花苜蓿种子丸化包衣工作参数优化设计

针对紫花苜蓿种子丸化包衣存在丸化合格率低、种粉间混合均匀度差、丸化工艺落后等问题,采用数值模拟和试验验证相结合的方法,对紫花苜蓿种子丸化包衣工艺参数进行优化设计。通过离散元软件EDEM建立紫花苜蓿种子的仿真模型,采用离散系数作为评价指标研究了包衣锅振动频率、转速、倾角对种粉间混合均匀度的影响,同时以丸化合格率J作为评价指标,采用单因素试验验证数值模拟的可行性。为进一步研究各因素对种粉间混合均匀度的影响规律,以丸化合格率J作为评价指标进行二次回归正交设计试验,通过Design-Expert软件建立紫花苜蓿种子丸化合格率的二阶回归方程并进行方差分析。结果表明：对紫花苜蓿种子丸化合格率影响前3的因素为包衣锅倾角、包衣锅振动频率与包衣锅转速,并以丸化合格率的最大值为优化目标得到最优工艺参数组合,即包衣锅倾角为44°、包衣锅振动频率12Hz、包衣锅转速68r/min。研究结果可为振动作用下小粒种子的丸粒化包衣机设计和丸化包衣工艺参数优化提供参考依据。     

基于PLC的种子丸化设备自动控制系统设计与实现

种子丸化加工技术可实现播前植保,减少病虫害防治次数,为机械化精播并确保农作物产量提供重要作用。为满足现代农业生产用种需求,根据5WH―160型种子丸粒化设备主要结构及其工作原理,设计开发出一种以PLC为控制核心,带键盘的显示屏为人机交互窗口,集变频、传感器技术为一体的自动控制系统。该控制系统具有手动和自动控制方式,实现了对粉和液的同步供给及精确控制、工艺参数在线实时修改等功能,提高了种子丸化质量,减轻了操作人员劳动强度。     

倾斜圆台式精量排种器的设计研究

针对水平圆盘排种器对种子尺寸要求严格的问题,研制了一种能够实现丸粒化种子精量播种的排种器。该排种器的排种盘为圆台式并与水平面成一夹角,采用柔性清种,减少了种子的破损;在排种盘的两侧开有导种槽,不仅保证了丸粒化种子的顺利充种,而且便于型孔内多余种子的顺利清除。试验表明,该排种器具有充种效果好、种子破损少、重播和漏播指数低等优点。     

甘蓝种子丸粒化包衣加工工艺及其对品质的影响

针对目前甘蓝丸粒化种子在机械精量播种中颗粒硬度低、包衣材料容易脱落的问题,本研究采用粘性粉体材料白粘土、高岭土、膨润土分别与滑石粉配比进行甘蓝种子丸粒化包衣处理。分析包衣材料的基本理化性质,测定丸粒种子的粒径、千粒重、硬度、粉尘脱落率、发芽势、发芽率及发芽指数。结果表明,粘性材料质量占比越高,丸粒种子的硬度越大,粉尘脱落越低。粘性材料同等质量占比,粘性包衣材料的聚合力:膨润土>白粘土>高岭土,其与丸粒种子的硬度呈正相关,与粉尘脱落率呈负相关,当白粘土和膨润土质量占比达到30%时,对丸粒种子的出芽势、出芽率造成不良影响,并且膨润土丸粒种子表面有较严重的凸起,影响种子的流动性。综合比较白粘土质量占比20%时,丸粒种子硬度4.982 N、粉尘脱落率8.85×10~(-4)%、发芽率0.83、发芽指数14.87为较好的包衣材料配比。该丸粒种子能满足机械精量播种的要求,也为进一步研究丸粒化包衣种子结构强度及其他包衣材料奠定良好的基础。     

振动作用下冰草种子丸化包衣运动与试验研究

为了恢复草原植被,提高喷播后冰草种子的发芽率及成活率,自行研制了冰草种子丸粒化包衣机。为研究冰草种子丸粒化包衣规律及探索冰草种子丸粒化包衣机理,基于离散元仿真法,采用Hertz-Mindlin接触模型,运用离散元EDEM仿真软件对振动作用下冰草种子包衣机丸化过程的种群运动状态进行模拟仿真。从单颗粒随机运动轨迹、宏观颗粒流运动矢量图的角度分析颗粒混合过程的宏观混合规律。仿真结果表明:振动频率为25Hz、振幅为3mm、包衣锅转速为40r/min时,种群在能在不同的时间点、相同的空间区域分布的较为理想。在包衣机试验台上进行正交试验,确定了影响包衣合格率的主次因素为包衣锅倾角转速振频。     

气吹悬浮供种滚筒式播种机吸附取种理论分析

根据新疆番茄穴盘育苗排种器播种过程对种子的"单粒单穴"的农业工艺要求,创新设计了一种基于气吹悬浮供种方式的滚筒式番茄育苗播种机,解决了精密播种过程中多粒、空穴、漏播等问题。通过介绍播种机的主要结构及其播种原理,分析排种器吸附取种过程及种子瞬时吸附受力,得出滚筒吸附取种的条件。通过样机试验及吸附取种理论分析,得出影响播种机取种性能主要指标的主次关系依次为种箱结构气室正压力、吸孔的直径、滚筒转速。当种箱结构气室正压力为2.0k Pa、吸孔直径为1.5mm、滚筒转速为12r/min时,取种综合效果效果较理想。同时,通过试验设计及数据处理,得出较优水平组合,统计结果为:单粒率92.5%,多粒率5.3%,空穴率3.0%。气吹悬浮供种滚筒式育苗排种器的播种效果较佳,可满足农艺要求。     

基于EDEM的冰草种子丸化机工艺参数优化仿真与试验

针对冰草种子丸化包衣存在丸化合格率低、种粉间混合均匀度差、丸化工艺落后等问题,采用数值模拟和试验验证相结合的方法,对冰草种子丸化包衣工艺参数进行优化设计。通过离散元软件EDEM建立冰草种子的仿真模型,采用离散系数作为评价指标研究包衣锅振动频率、转速、倾角对种粉间混合均匀度的影响,同时以丸化合格率作为评价指标,采用单因素试验验证数值模拟的可行性。为进一步研究各因素对种粉间混合均匀度的影响规律,以丸化合格率作为评价指标进行二次回归正交设计试验,通过Design Expert软件建立冰草种子丸化合格率的二阶回归方程并进行方差分析。结果表明：影响冰草种子丸化合格率的主次因素为包衣锅倾角、包衣锅振动频率、包衣锅转速,并以丸化合格率的最大值为优化目标得到最优工艺参数组合：包衣锅倾角41°、包衣锅振动频率21 Hz、包衣锅转速45 r/min。在此工艺参数组合下,丸化合格率达到最高,为95%,这表明种粉间能达到最佳的混合均匀度。研究结果可为振动作用下小粒种子的丸粒化包衣机设计和丸化包衣工艺参数优化提供参考依据。     

种子丸粒化设备的研制及丸化工艺的研究

根据种子丸粒化的农艺要求,提出了丸粒化设备的设计方案,介绍了其工作原理和各个部件的设计原理.丸粒釜采用整体荸荠式,转速实现无级调速,功率为3kW,倾角0～45°可调;供料系统和出料系统均采用水平振动输料器,实现均匀进出料;烘干采用电加热式低温热风干燥,出风口温度限定在60℃以内;供液采用电动高压无气泵,流量为0～1.5L/min可调,压力为0～18MPa可调,喷头选用扇形实心雾喷头;控制系统设计为手动和自动两种模式.对菜籽的丸粒化的试验表明:在自动模式下,每次喷液30s以上(供液量在60mL以上)、加粉超过20s(粉量在1.2kg以上)的工况下,油菜籽丸化质量较差;若每次喷液、加粉时间在12s以内(供液量在25mL以内,粉量在0.6kg以内)工况下,油菜籽丸化质量高.     

丸粒化玉米种子精密排种器

针对机械式精密排种器对种子尺寸要求严格、伤种率高的问题,在对种子丸粒化的基础上设计了一种丸粒化玉米种子精密排种器.通过改变排种盘的结构、参数和排种轴转速,运用丸粒化后尺寸近似服从正态分布N( 13.9,0.056 6)的玉米种子,在排种试验台上进行排种性能试验.结果显示当排种轴转速为14 r/min、型孔直径为15 mm、排种盘的倾角为23°时,排种单粒指数可达98％,满足精密播种的精度和速度要求.     

国内外种子丸粒化包衣设备发展现状及存在问题

种子(小颗粒及形状不规则)的丸粒化包衣是实现种子精量播种的必要条件,是实现农业生产全程机械化的客观需求。种子经丸粒化包衣后能够实现播前植保、带肥、带药下田,起到节本增效的作用。种子丸粒化包衣设备对种子丸粒化包衣的质量和加工效率起到决定性的作用,因此本文重点介绍国内外丸粒化包衣设备的生产厂家及主要特点,并对我国国内丸粒化包衣设备存在问题进行总结。     

种子丸化技术及其研究与应用概况

介绍种子丸化技术的概念、类型、特点以及种子丸粒化包衣材料;介绍种子丸粒化加工工艺和质量指标;分析国内外研究和应用现状及发展概况,并对种子丸化技术提出相关建议。     

新型精量排种器的设计研究

在对种子进行丸粒化处理的基础上,根据种子的物料学特性,设计了动盘为圆台型的水平圆盘式精量排种器。该排种器改以往的刚性刮种为柔性清种,并在动盘运转方向为型孔设计了导种槽。试验结果表明:该排种器可以在高、低速下很好地实现精量排种,且具有种子破损少、充种效果好、重播和漏播指数较低的特点,适合不同作物丸粒化后的精量播种。     

丸粒化包衣种子识别检测系统设计与试验

由于存在包衣配方不统一、包衣机自动化水平低等问题,目前我国种子包衣合格率检测精度和效率较低。为此设计了一套丸粒化包衣种子识别检测系统,针对形状为类球体的包衣种子进行识别。首先,搭建拍摄平台,拍摄的图像传输至识别控制系统中进行图像前期处理。其次,根据图像处理后不同类型包衣种子特征提出了一种识别检测算法,根据破损包衣种子与其它包衣种子图像面积比例的差异,利用高级形态学处理实现破损包衣种子的识别。根据多籽种子与合格种子颗粒像素值的差异实现对多籽种子以及合格种子的识别。最后,对种子总数、合格数、多籽种子数及破损种子数进行检测,计算得到包衣合格率。以红三叶种子进行试验,结果表明：整套系统图像采集、处理与识别时间约为3 s;运用高级形态学处理识别破损包衣种子准确率达98.8%;当试验样本为200粒时,总数识别算法的准确率达到99.1%;对合格包衣种子以及多籽包衣种子识别相对误差分别为1.18%与3.36%。该识别检测系统实现了拍摄、图像处理、检测识别以及结果保存等功能,实现了包衣种子的无损检测。     

丸粒化包衣种子识别检测系统设计与试验

由于存在包衣配方不统一、包衣机自动化水平低等问题,目前我国种子包衣合格率检测精度和效率较低。为此设计了一套丸粒化包衣种子识别检测系统,针对形状为类球体的包衣种子进行识别。首先,搭建拍摄平台,拍摄的图像传输至识别控制系统中进行图像前期处理。其次,根据图像处理后不同类型包衣种子特征提出了一种识别检测算法,根据破损包衣种子与其它包衣种子图像面积比例的差异,利用高级形态学处理实现破损包衣种子的识别。根据多籽种子与合格种子颗粒像素值的差异实现对多籽种子以及合格种子的识别。最后,对种子总数、合格数、多籽种子数及破损种子数进行检测,计算得到包衣合格率。以红三叶种子进行试验,结果表明：整套系统图像采集、处理与识别时间约为3s;运用高级形态学处理识别破损包衣种子准确率达98.8%;当试验样本为200粒时,总数识别算法的准确率达到99.1%;对合格包衣种子以及多籽包衣种子识别相对误差分别为1.18%与3.36%。该识别检测系统实现了拍摄、图像处理、检测识别以及结果保存等功能,实现了包衣种子的无损检测。