双行玉米联合收获机割台装置的设计及应用

为解决在丘陵山区使用的小型双行玉米联合收获机上带穗玉米植株立姿输送的问题,分析了其收获原理,利用自制割台性能试验台验证了在选定的参数下,该割台装置在室内台架试验中具有较好的收获性能。同时,完成了在小型双行玉米收获机上的配置并进行田间试验。试验结果表明:该割台装置输送质量可满足收获需求并对倒伏状态的玉米植株具有较好的适应性。     

不同密度下玉米株高、穗位与抗倒性的关系研究

以自主组配的20个玉米新组合作为试验材料,研究种植密度对玉米株高、穗位、倒伏状况及其之间的关系。结果表明,玉米株高随密度的增加略有提高,而穗位、穗高系数却明显降低;倒伏倒折率随密度的增加而明显提高,其中倒折率受影响最大。在60 000株/hm~2密度下株高与倒伏率、倒伏倒折率呈极显著正相关,而穗位、穗高系数与3个倒伏指标相关不显著;在52 500株/hm~2和75 000株/hm~2密度下株高、穗位、穗高系数与3个倒伏指标相关不显著。     

玉米秸秆抗根倒伏强度检测方法

研究了玉米秸秆抗根倒伏强度检测方法并设计了相应的检测仪。将玉米秸秆简化为悬臂梁力学模型,以植株的最大垂直拔根阻力作为衡量玉米秸秆抗根倒伏强度的参数。设计了由螺旋机构、活动三角架平台、夹具和数字显示仪等组成的玉米秸秆抗根倒伏强度检测仪。采用手轮对螺旋机构施力的方式,使操作者施加的力仅为被测量值的1/97;夹具采用双重夹紧装置以适应不同直径的玉米秸秆。试验表明,玉米秸秆的最大垂直拔根阻力与根倒率之间存在着负相关性。     

玉米秸秆抗根倒伏强度检测方法

研究了玉米秸秆抗根倒伏强度检测方法并设计了相应的检测仪.将玉米秸秆简化为悬臂梁力学模型,以植株的最大垂直拔根阻力作为衡量玉米秸秆抗根倒伏强度的参数.设计了由螺旋机构、活动三角架平台、夹具和数字显示仪等组成的玉米秸秆抗根倒伏强度检测仪.采用手轮对螺旋机构施力的方式,使操作者施加的力仅为被测量值的1/97;夹具采用双重夹紧装置以适应不同直径的玉米秸秆.试验表明,玉米秸秆的最大垂直拔根阻力与根倒率之间存在着负相关性.     

玉米抗倒性检测环境的选取方法

倒伏是玉米的重要胁迫之一，为提高玉米新品种抗倒性检测的效率，需选择倒伏胁迫高发环境作为测试环境。该文结合倒伏胁迫发生机理和大风概率统计模型，首先计算每个气象站点的因风倒伏概率，通过插值和区域统计，得到东华北、黄淮海两大玉米主产区各县区的因风倒伏概率，最后进行玉米抗倒性检验环境的选取分析。结果表明：倒伏胁迫概率超过60%的县区适宜作为玉米抗倒性检测的备选环境，只需3～5个点即可基本保证每年试验都会发生倒伏胁迫；黄淮海发生极严重倒伏胁迫的平均概率高于东华北，与实际情况吻合，两大区域可作为极严重倒伏胁迫检测环境的备选县区有54个，严重倒伏有16个，一般性倒伏有21个；本方法为测试环境选取决策提供了一种量化操作的手段，有助于提高测试环境倒伏胁迫的发生概率和新品种抗倒性检测的效率，降低应用风险。     

青贮玉米饲料籽粒破碎装置仿真分析与试验

籽粒破碎技术是提高青贮玉米饲料品质的关键技术,也是制约青贮玉米饲料机械化装置的瓶颈。采用SW三维建模、离散元法和田间试验相结合的方法,探究全株玉米离散元模型,模拟籽粒破碎作业过程中破碎对辊与玉米秸秆、玉米籽粒相互作业的过程;并对破碎对辊进行力学分析,用全株玉米粘结接触模型对对辊间破碎过程进行仿真试验,最后通过田间试验验证仿真结果的真实性。旨在研究青贮玉米籽粒破碎装置中不同工作参数对其运行质量及籽粒破碎率的影响,提高破碎装置的效率,进一步优化其结构。结果表明:在秸秆、玉米芯及籽粒的压缩和剪切试验中,设定加载速度为4 mm/min,对辊间隙为2 mm时,玉米秸秆和玉米芯轴向压缩最大临界破裂载荷均近似为2 360 N,玉米籽粒则近似为48 N,玉米秸秆和玉米芯径向最大临界剪切力分别为625 N和840 N,玉米籽粒则为23 N,破碎率达到最大值96%,仿真结果与试验结果保持一致,表明本文建立的三维离散元模型可应用于仿真青贮玉米籽粒破碎装置工作过程中的破碎情况,试验结果满足玉米籽粒破碎质量要求,为进一步研究籽粒破碎机理,分析籽粒破碎的影响因素提供理论依据和技术支持。     

玉米穗茎兼收割台夹持输送装置参数优化

为探明玉米穗茎兼收割台夹持输送装置参数对作物损失率、割台性能的影响机理,设计了一种玉米穗茎兼收割台。通过对夹持输送装置的工作原理、工作条件及影响因素的分析,确定以夹持输送链夹角、输入轴链轮速度、割刀安装位置及机器作业速度为试验因素,以果穗损失率、植株在x轴及y轴的最大偏移量为试验指标,根据Box-Benhnken Design中心组合试验设计原理,进行了四因素三水平正交旋转组合田间试验,试验中利用高速摄像系统记录玉米植株姿态,利用Pro Analyst运动分析软件分析玉米植株的最大偏移量,利用Design-Expert软件对试验结果进行响应面分析,得到各因变量与自变量间的数学模型。试验结果表明:4个自变量与果穗损失率、x轴最大偏移量有二次非线性关系,其中割刀安装位置影响最大,夹持输送链夹角的影响最小,4个因素对y轴最大偏移量无显著影响;因素的交互项仅对果穗损失率有显著影响;最优参数组合为:夹持输送链夹角19.96°、输入轴链轮齿数22.09、割刀安装位置22.33 mm、机器作业速度1.31 m/s,此时果穗损失率为0.4%,x轴最大偏移量为24 mm。对最优参数组合圆整后,取夹持输送链夹角为20°,割刀安装位置为22 mm,机器作业速度为1.30 m/s进行田间验证试验,验证试验表明回归模型有很好的可靠性。优化后的果穗损失率较优化前降低2.4个百分点,低于标准规定的指标值。     

基于不对行倒伏玉米收获的拨禾装置设计及试验研究

针对收获不对行倒伏玉米存在的收获效率低的问题,对现有拨禾装置喂入部分进行了改进,改进后的拨禾装置拨禾链采用"八"字形结构,拨禾链指采用工作截面为光滑圆弧面的水稻收获拨禾链指。采用控制变量法对拨禾机构收获不对行、倒伏玉米时的喂入率进行性能测试,结果表明:改进后的拨禾装置对位置偏离中心小于150mm、前后倒伏角及左右倒伏角均在60°范围内的玉米植株具有很好的扶持喂入效果,可在一定程度上解决不对行、倒伏玉米收获率低的问题,为后续设计不对行、倒伏玉米收获机拨禾装置提供了参考。     

玉米穗茎兼收割台切割夹持输送装置仿真与试验

以切割夹持装置为研究对象,采用Recurdyn软件构建玉米植株和切割夹持装置的刚柔混合系统,仿真分析了割刀与夹持点水平距离（-70、-35、0、35、70mm）和果穗生长方向（机器前进方向、机器前进反向、垂直前进方向）对植株结穗点位移的影响。仿真结果表明：割刀与夹持点水平距离为-70mm和-35mm时,植株无夹持切割,会向果穗生长方向倾斜,容易造成损失;割刀与夹持点水平距离为0、35、70mm时,植株夹持切割,结穗点位移变化规律相同,距离越大,对秸秆切碎均匀性越不利。试制穗茎兼收玉米割台,在机器作业速度为1.2m/s、夹持输送链线速度为1.39m/s时,进行了割刀与夹持点水平距离分别为-70mm和35mm时的田间对比试验。田间试验结果为：割刀与夹持点水平距离为-70mm时,植株收获总损失率为36.2%,水平距离为35mm时,植株收获总损失率仅为3.3%,表明先夹持再切割可以大大减小植株收获损失率,验证了仿真分析的合理性及可靠性。     

植物根系抗拉力学特性便携式测试系统

针对传统的植物根系抗拉力学特性参数测量方式的不足,设计了一种在野外现场测量植物根系抗拉力学特性参数的便携测试系统。系统包括机械装置和电子测量两部分。机械装置由机架、根系夹持机构和传动系统组成,采用模块化设计,各部件可以快速拆装。电子测量部分由传感器、低功耗单片机数据采集系统和手持设备组成。手持设备基于Android平台开发,通过蓝牙模块与单片机数据采集系统通讯,是实现测量操作、输入以及结果显示输出的终端。试验结果表明,所设计的测试系统携带方便、测量准确,可测量得到根系的4个典型抗拉力学特性参数(最大抗拉力、抗拉强度、拉伸弹性模量、极限应变),显示其应力-应变关系曲线,查询历史数据,能够满足野外现场测量根系抗拉力学特性参数的各种要求。     

喂入角对玉米茎秆切碎效果的试验分析

搭建了喂入角可调式玉米摘穗切茎试验台,对影响玉米植株切碎合格率的主要因素进行了正交试验,较优组合为喂入角90°、行进速度0.7m/s、摘穗辊转速1 000r/min、动刀轴转速1 980r/min、喂入角对其有显著影响:喂入角0°时,玉米植株运动发生90°转向,出现严重喂入不畅,切碎合格率约为72.8%;喂入角30°时,在喂入过程中,依然有喂入不畅通,产生间歇性,影响了茎秆切碎效果,切碎合格率约为87.6%;喂入角90°时,摘穗辊旋转有助于玉米植株的喂入及切碎,切碎合格率约为97.6%。同时,通过分析玉米植株受切运动,推导出数学模型,并运用高速摄像技术对运动轨迹进行同步捕捉追踪,经MatLab拟合处理,找到了喂入角对切碎效果影响的关键因素。     

基于深度相机的玉米株型参数提取方法研究

提出了一种基于骨架提取的改进算法,可实现在大田环境下,使用PMD深度相机快速、无损测量玉米株型参数。首先利用深度图像RGB伪彩色和深度距离信息,提取深度图像的骨架,排除复杂背景干扰,得到单株玉米的二值骨架图像;然后利用基于角点检测的改进归类算法提取骨架图像特征点;最后建立骨架图像中特征点与深度图像的对应关系,利用空间几何数学方法,结合特征点计算出玉米的3种株型参数,即株高、茎粗、叶倾角。农田实验对比分析表明,所提方法的株高测量结果与人工测量结果的相关系数 r 为0.986,最大相对误差小于2 cm,农田作物育种抗逆性分析还表明玉米株型参数与抗倒伏性具有显著相关性。     

基于人工抽薹原理的蒜薹采摘机设计与试验

针对目前我国蒜薹采摘机械化程度低的问题，本文基于传统人工采摘蒜薹的原理，设计一种蒜薹采摘机，通过划茎夹薹装置完成大蒜植株的划茎及将蒜薹从底部夹断的过程，通过拔薹装置完成蒜薹的拔出与输送过程。根据蒜薹及大蒜植株的物理特性参数，对划茎夹薹装置和拔薹装置的结构进行设计；通过理论分析，确定了机器前进速度与关键部件转速的关系；对硅橡胶板夹薹过程进行ANSYS仿真分析，确定了夹薹间隙为2mm。选取针链间隙、滚筒转速和夹手闭合起始角为试验因素，成功拔薹率、拔薹损伤率和留叶合格率为试验指标，进行了三元二次正交旋转组合试验。结果表明：当针链间隙为3.92mm、滚筒转速为48.32r/min和夹手闭合起始角为78.53°时，成功拔薹率、拔薹损伤率和留叶合格率分别为89.10%、20.55%和77.34%。     

棉秆拔取力测量装置的研究

棉花秸秆收获机械的设计需要拔取力等基础力学特性参数作为依据.以影响拔取力的重要因素-拔取角度为主,研制了拔取角度可调的手动棉花秸秆拔取力测量装置,该装置采用智能显示仪拉力传感器,可测量最大拔取力并记录拔取力的变化情况.经试验验证,该装置设计合理,操作简便,使用可靠,可以作为棉花秸秆收获机械的研发和棉花秸秆拔取力基础研究...     

基于动态称量原理的泛函式播种施肥量检测方法

针对动态检测播种施肥量的测量系统易受振动干扰影响且难消除的问题,本文采用高压氮气弹簧的支撑力和S型传感器的拉力组合成称量式播量检测装置,利用压力和拉力之间存在力向相反、幅值呈比例的互补特性,提出了一种泛函式播量检测方法,该方法构建了以目标播量函数为变量的泛函,通过求取泛函极值确定目标播量函数。利用外槽轮式小麦播种施肥机平台,在不同目标播量（225、300、375kg/hm2）和不同车速（3、5km/h,3~7km/h变速）下开展了18组室外车载式小麦播种交叉试验,并应用泛函式播量检测方法获取累积播量和动态播量信息。累积播量的绝对相对偏差的最大值、平均值和标准差分别为5.61%、2.26%和1.58%;动态播量的检测数据在作业面积较小时（少于0.020hm2时）存在较大波动,随着作业面积的增加呈明显收敛趋势,动态播量稳定阶段（作业面积大于0.033hm2）,所有测试最大绝相对偏差为9.61%,单次测试中,最大平均值为4.73%,最大标准差为1.97%。试验结果表明,泛函式播量检测方法能有效获取动态播量和累积播量信息,为播种施肥机的播量检测提供了一种测量方法。     

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。     

玉米根茬收获机设计与试验

在大量试验的基础上设计了集挖茬、拾茬、清茬、引茬、集茬和侧位条铺于一体的玉米根茬收获机。整机主要由根茬挖掘装置、清理捡拾装置、链式输送装置及悬挂和液压系统等组成。适用于玉米、高梁等作物根茬的挖掘和集铺。该机具采用偏置柄式挖掘铲和弹性伸缩式捡拾机构,实现了对非藕联玉米根茬的地表下捡拾。田间试验结果表明:根茬漏拔率小于2.8%,生产率0.955～1.086 hm2/h,作业幅宽2.6 m,整机可靠性系数96.8%。