新疆大蒜物料及力学特性试验研究

研究新疆吉木萨尔白皮和伊犁紫皮大蒜的物料及力学特性,为大蒜分级和大蒜精量播种机优化提供理论依据。测量蒜种外形尺寸、重心、不同含水率及加载速度力学特性、与不同接触材料的最大摩擦力等。对大蒜外形尺寸做一元二次回归分析,得出吉木萨尔白皮与伊犁紫皮大蒜分级时以厚度和长度为标准。吉木萨尔白皮与伊犁紫皮大蒜重心偏下各占71%、81%。含水率及加载速度对蒜种压碎力有显著影响,蒜种含水率越高压碎力越小,加载速度越大压碎力越大。蒜种在亚克力、有机玻璃、不锈钢接触面的最大摩擦角依次增大。对吉木萨尔白皮与伊犁紫皮大蒜大小进行分级优先考虑厚度和长度,可以提高勺链式等取种器的单粒率。重心位置分布越靠近蒜根,大蒜播种时的正芽率越高。为了保证大蒜种植时的成活率,蒜种受到挤压力小于55.1 N。排种箱的倾角应大于蒜种的最大摩擦角,提高排种的单粒率。     

弧形鸭嘴式大蒜正芽播种机设计与试验

为解决大蒜正芽播种问题,设计了弧形鸭嘴式型大蒜正芽播种机,主要由单粒取种装置、鳞芽方向控制装置、直立下栽装置、传动系统以及机架、地轮等部分组成,可一次完成取种、换向、直立栽种和镇压作业。根据大蒜鳞芽外形尺寸参数,对播种机关键零部件进行了优化设计,设计了符合大蒜鳞芽外形尺寸分布的大、中、小3级取种勺;设计了弧形开口换向器,使芽尖弯曲大蒜鳞芽芽尖尽可能露出换向器;设计了中间轴随驱动圆盘同时旋转的直立下栽机构,实现11行下栽鸭嘴同时稳定作业,与弧形换向器配合实现芽尖不小于6mm大蒜鳞芽的正芽。以苍山四六瓣蒜和金乡杂交蒜为试验对象,进行田间播种性能试验,结果表明：行走速度在0.14~0.19m/s范围内,金乡杂交蒜的正芽率达到85%左右,苍山四六瓣蒜的正芽率达到90%左右,单粒率均达到93%以上,整体满足大蒜播种农艺要求。     

蔬菜育苗播种机清种装置设计与试验

为了解决蔬菜穴盘育苗精密播种机播种非球形种子重播率较高的问题,设计了一种清种装置,并通过对清种装置内流场仿真模拟优化了清种装置结构参数。对吸种阶段种子受力及运动状态进行分析,得到非球形种子在重播时,吸嘴通常会吸附两粒种子,其中一粒种子受主要吸力,另一粒种子受次要吸力。以茄子种子为播种对象,采用二次旋转正交组合试验方法,对播种机进行播种性能试验研究。通过方差分析,得到各因素对重播率的影响由大到小为：吸种气压、清种气压、振动频率,对空穴率的影响由大到小为：清种气压、吸种气压、振动频率,对合格率的影响由大到小为：吸种气压、清种气压、振动频率。建立了吸种气压、清种气压、振动频率3个主要因素与重播率、空穴率和合格率的数学模型。分析了吸种气压、清种气压、振动频率对重播率、空穴率、合格率的影响规律,并进行了参数优化与验证试验。得到了最优参数组合,即吸种气压为15.7kPa,清种气压为3.3kPa,振动频率为50Hz时,重播率为1.26%,空穴率为1.75%,合格率为96.99%。在相同试验条件下进行试验验证,得到重播率为1.4%,空穴率为1.7%,合格率为96.9%。     

大蒜播种机地轮及铺管覆膜机构改进设计与试验

地轮作为确保大蒜播种单粒取种、鳞芽调向和直立下栽的关键机构,其滑移率大小直接影响大蒜播种机的播种性能,针对引进的原大蒜播种机在新疆大蒜种植区地轮滑移率过大,造成漏播的问题,对地轮进行理论分析,研究影响地轮性能的因素,重新设计地轮直径和宽度分别为600 mm和100 mm的直齿型地轮,并结合新疆大蒜种植区气候、土壤性能和农艺要求,在原大蒜播种机基础上,增设铺管覆膜机构,对改进后的铺管覆膜大蒜精量播种一体机的播种性能、地轮滑移率、铺管覆膜性能进行了试验,结果表明,该研究能改善原大蒜播种机在新疆种植区的播种性能,在铺管覆膜大蒜精量播种一体机作业速度为2 km/h时,其正芽率为91.4%,重复率为1.1%,空穴率为3.2%,滑移率为4.9%,同时铺管覆膜各项性能指标达到了相关技术指标要求。     

牵引式大蒜播种机的设计

针对当前我国大蒜种植机械存在的单粒取种率低、蒜种鳞芽朝上直立播种率低等问题,综合考虑大蒜的种植模式和农艺要求,设计了牵引式大蒜播种机。该机利用提种爪单粒提种及弹簧扶正的原理,有效改善了播种机单粒取种、蒜种鳞芽朝上、漏播及重播的问题,且结构简单、操作方便。田间性能试验表明:该机纯作业生产率为0.1hm~2/h,鳞芽朝上率92.1%,播种深度合格率92.04%,重播率6.4%,漏播率2.1%,满足大蒜播种的技术要求。     

2BSL—320型滚筒气吸式蔬菜播种机研制及性能试验

针对现有蔬菜播机单粒率低,重播、空穴率高,机具作业效率低下。设计2BSL—320滚筒气吸式蔬菜播种机,讨论蔬菜播种机国类外现状,并重点介绍研制机具的总体结构与原理,传动系统布置,播种装置结构与原理,并以南京白菜种子为例,进行试验。试验结果,吸排过程中单粒率介于90.1%~98.5%,重播率介于1%~2.5%,空穴率0.9%~1.8%,基本能满足机具设计要求,综合考虑各因素,选取机具输送带速度为0.03m/s,孔径为0.9mm。     

大蒜两级取种装置的设计与试验优化

针对勺链式取种方式在蒜箱与取种勺接触部分容易出现空穴而导致漏取的问题,采用两级取种的设计思路,优化了取蒜勺的取种环境,并通过对两级取种装置的结构设计与理论研究,确定了两级取种装置的结构参数。以取种勺的勺宽、弧度半径和挡板高度为试验因素,以漏播指数、重播指数、合格指数为试验指标,进行多因素取种试验,得到试验因素对影响两级取种装置取种性能的主次因素排列为勺宽、弧度半径、挡板高度。利用Design-Expert8.0.6软件参数优化功能,以低漏播指数、低重播指数、高合格指数为约束条件,进行优化求解,求得较优的参数组合范围:当勺宽为24.2mm、弧度半径为18.8mm、挡板高度为12mm时,理论漏播指数为1.90%,重播指数为2.36%,合格指数为95.74%。田间试验表明:漏播指数为1.8%,重播指数为2.6%,合格指数为95.6%,与理论结果基本一致,且优于山东省大蒜播种机地方标准要求。     

可保持式大蒜种带播种机的设计

在大蒜种植过程中,为了保证出苗率和提高大蒜产量,蒜种入土后必须鳞芽向上,这在机械化播种技术实现上难度较大,针对这一问题提出了可保持式大蒜种带播种机的设计。可通过大蒜种带播种机构实现和保持大蒜种带上的蒜瓣鳞芽向上入土,用可降解种带膜定向包裹和固定蒜种,使蒜种间距一致,姿态一致。包裹蒜种的种带缠绕成种带卷放置在播种机种带盘上,播种时通过可保持式定向播种装置使大蒜种带按照各滚轮所设定的轨道运动,实现定向和精量播种。基于动力学仿真软件对主要播种机构和种带方向保持机构进行运动分析,获得种带播种过程中蒜瓣的运动轨迹曲线。分析结果表明,该种带播种机能够满足大蒜种植的农艺要求,实现播种过程中保持蒜种鳞芽直立向上入土的功能。     

2BS-162型穴盘精量播种机优化试验

为解决当前单排针式或吸嘴式穴盘精量播种机工作效率低,重播率及漏播率高,人工辅助劳动强度大等问题,本文设计了一种气力式穴盘精量播种机,本播种机可以实现连续多排吸种、排种。该播种机主要由工作台、机架、吸嘴式吸盘、气泵、抛振装置、气控装置组成。为了研究播种机不同参数对漏播率和重播率的影响,使播种机达到最佳性能,本文对2BS-162型穴盘精量播种机重要部件参数进行了响应曲面优化试验。采用CCD法进行二因素三水平响应试验,分析播种盘参数:吸种气压与清种气压的最优值;采用BBD法进行三因素三水平响应试验,分析振动参数:种子悬停时间、悬停高度以及振动幅度的最优值。通过试验可知:当吸种气压为0.014 kPa,清种气压为0.012kPa时,漏播率为7.0%,重播率为11.94%;当吸种时间为7s;吸种距离为1.00cm,振动幅度为13.00mm时,漏播率为10.21%,重播率为25.65%,均符合要求。     

大蒜种子与机械播种相关特性的分析研究

大蒜种子的外形尺寸特征、悬浮特性,是播种机械实现单粒播种的重要依据,蒜种破碎是机械对蒜种的严重损伤,导致不能发芽。为此,对大蒜种子的外形尺寸和悬浮特性及破碎力进行试验研究,为大蒜种子机械化清选和播种提供数据。选择大瓣种苍山大蒜、小瓣种金乡大蒜及杞县大蒜为研究对象,使用统计学方法,以大蒜种子的长、宽、厚、悬浮速度及压碎力为指标,研究蒜种大小尺寸的分布、含水率对大蒜种子悬浮速度及大蒜种子抗破坏能力的影响。结果表明:大蒜种子厚度方向的尺寸差异最大;大蒜种子的悬浮速度随含水率的上升而增加,同一含水率下,大瓣种子的悬浮速度大于小瓣种子;压碎力与含水率呈反比,且大瓣种子弧面更易受到破坏。     

轮勺式大蒜单粒取种装置设计与试验

针对因大蒜颗粒大、形状不规则和表面粗糙而造成漏播及重播率高的问题,设计了一种轮勺式大蒜单粒取种装置,该装置主要由取种勺、取种轮、驱动电机、支架、种箱等组成。对取种区、输种区和排种区的大蒜分别进行了受力分析,阐述了轮勺式大蒜单粒取种装置的原理,通过离散元仿真软件对取种勺及取种轮的结构形状进行了对比优化,确定了取种勺及取种轮的最优结构,采用数理统计的方法确定了取种勺的尺寸区间。以取种勺的半径、长度和取种轮转速为试验因素,以漏充率和合格率为响应指标进行了正交回归试验,建立了漏充率和合格率的回归模型,对回归模型进行了参数优化。最优参数组合为取种勺半径16. 30 mm、取种勺长度38. 50 mm、取种轮转速10. 0 r/min,在最优参数组合下进行了台架试验,得漏充率5. 50%,合格率91. 10%,与回归模型预测结果基本一致。     

大蒜种植机械蒜瓣方向识别与系统设计—基于PLC控制技术

大蒜是我国一种重要经济作物,在我国有较大的种植面积。由于大蒜种植时具有鳞芽朝上的农艺要求,因此我国的大蒜种植主要是靠人工,劳动强度大,效率较低。为解决大蒜机械化种植中蒜瓣朝向问题,设计了一种基于PLC控制技术的蒜瓣方向识别系统,并对其在田间的实用性和准确性进行了试验,以期提高大蒜种植作业的效率和质量。用红外检测装置对蒜瓣的外形性状进行扫描,通过PLC对来自红外检测装置的数据进行模糊计算,根据计算的结果判定蒜瓣方向,向机械手发出相应指令。对原型机和改进型所种植的蒜瓣,进行空穴率、双粒率、倒立率、出苗率及产量数据分析,发现两种机械的空穴率、双粒率和出苗率之间没有显著差异,但是改进型种植机产生的倒立率显著低于原型机,说明该蒜瓣方向识别系统能够满足机械种植时蒜头向上种植的要求。     

插穴式自动定向大蒜播种机的设计研究

为了提高大蒜播种机在播种过程中蒜瓣的直立度及鳞芽向上的概率,保证株距均匀,设计了一种新型的大蒜播种机。通过对关键部件的结构设计与参数分析,确定了主要部件结构。经过试验验证,此大蒜播种机的锥形螺旋导种管能够使大蒜落土后鳞芽向上的合格率达到96%,压穴锥能够使直立度达到98%,并能保证株距均匀。     

蒜种种植方位对大蒜生长发育及产量的影响

为研究蒜种种植方位对大蒜生长发育及产量的影响,为大蒜机械化种植装备的研发应用及其直立种植性能指标的确定提供依据,以杂交红蒜为试验对象,对蒜种种植方位进行单因素田间完全随机区组试验研究。结果表明:芽尖向上30°以上种植的大蒜在蒜薹长度和蒜头产量与水平种植差异不显著,但出苗早,出苗齐整,植株高大,建议芽尖向上30°以上作为衡量大蒜种植机械直立种植的指标。芽尖向下种植的大蒜出苗晚,出苗不齐整,与水平种植相比,出苗率低4%,蒜薹长度短6.9%~15.2%,蒜头产量减产8.4%~15.1%,蒜头的横径较小,大小不一致,形状不规则,立直种植时应尽量避免芽尖向下种植。     

大蒜直立筛选方法探究及其装置设计

大蒜形状不规则、粒大易磨损、粒多易堵塞是阻碍大蒜直立筛选与种植的关键问题。为此,通过对大蒜的品种特征、形状特征与尺寸特征等方面进行分析,寻找出大蒜芽端与根部的差异,从而为直立筛选方法的设计提供理论依据。为满足大蒜直立种植的特殊农艺要求,保证大蒜的品相质量并提高种植效率,本文提出了倾斜分隔槽排种法、触碰开关筛选法和平衡碗筛选法,并进行装置设计与各方案优劣分析,为我国大蒜播种机的优化提供参考。     

扰种齿辅助气吸式大蒜排种器设计与试验

为解决杂交蒜尺寸差异大而导致排种过程中单粒合格指数低及漏播指数高的问题,设计了一种扰种齿辅助气吸式大蒜排种器。以杂交蒜为研究对象,阐述了扰种齿辅助气吸式大蒜排种器的工作原理,基于杂交蒜自身的物理特性和农艺种植要求,构建了扰种齿曲面方程,确定排种器的关键结构参数;在此基础上以取种合格指数为试验指标,基于EDEM软件对排种过程进行仿真分析,确定最佳扰种齿结构参数;最后以作业速度、排种盘转速、真空度为试验因素,以合格指数高、漏播指数低为试验指标,进行了杂交蒜排种性能试验;在回归模型优化的基础上得出,当作业速度为1 km/h、排种盘转速为11.66 r/min、真空度为5 kPa时,取种合格指数为87.1%、漏播指数为8.8%,满足大蒜单粒取种要求。     

倾斜圆盘式大蒜播种试验装置的设计与试验

针对目前我国大蒜播种机的研究现状,在对现有的大蒜播种装置深入研究的基础上,设计了倾斜圆盘式大蒜播种机的排种装置,重点阐述了大蒜播种机排种试验台的结构和工作原理,对关键的部件进行计算设计,研制了形状类似蒜种的取种窝。通过采用转盘倾斜取种,反复试验,利用正交试验来确定落种时取种盘倾斜的最优角度和最优工作转速,使得蒜种在自身重力的作用下,能够更好地通过导种管下种,实现蒜种的种植要求,为研究大蒜播种机械提供理论依据。     

蔬菜穴盘育苗精量播种机研究

针对小粒径蔬菜种子穴盘育苗播种精度差、效率低等问题,测试三种蔬菜种子的形状尺寸、千粒重、休止角、孔隙度,设计滚筒直径,吸孔大小、孔型、排列等关键结构参数,研制一种穴盘育苗精量播种机。该机采用气力式滚筒播种,步进电机加同步带传动,提高播种效率和精度。针对试制的播种机,以油菜种子为试验对象,选择真空度、气室正压力和滚筒转速三因素做正交试验,并对试验结果进行极差和方差分析。试验结果表明:在真空度4.0 kPa,气室正压力3.0 kPa,滚筒转速14 r/min时,播种机单粒率94.06%,重播率3.11%,漏播率2.83%,满足穴盘育苗精量播种的精度和效率要求。     

大蒜芽端筛选及直立种植方案探究

我国作为世界大蒜主要生产国,目前的种植方式以人工为主,大蒜种植业机械化发展缓慢。随着对大蒜种植技术的深入研究,芽端朝上的直立种植方式逐渐成为必要的农艺要求。为保证大蒜的品相质量并提高种植效率,针对如何实现大蒜芽端方向筛选和保证种植的直立度,通过对大蒜的繁殖方式、种植农艺及外形几何等方面进行分析,提出了一种芽端方向筛选方案和3种不同的直立种植方案,并展开装置设计、方案优劣分析及可行性验证,旨在为我国大蒜播种机的优化提供参考。     

气吹供种的滚筒式排种器性能的试验研究

针对如番茄、油菜、花卉等小颗粒作物种子外形不规整、流动性差、难于实现精量播种的难题,提出基于气流悬浮理论供种的设计方案,研制了一种气吹供种滚筒式排种器。针对研制的排种器,以番茄种子为试验对象,以种箱气室正压力及滚筒吸孔孔径、滚筒转速为试验因素,进行正交试验,并利用数据处理软件对试验结果进行极方差分析,确定影响排种性能指标的因素优水平、主次顺序及优化组合,合理配置适于取种性能指标的结构参数、工作参数。试验结果表明:气室正压力及滚筒吸孔孔径为影响排种性能指标的主要因素,在滚筒吸孔孔径1.4mm、气室正压力2k Pa、滚筒转速12r/min条件下,排种器的单粒指数可高达92.3%,漏播指数为2.5%,满足穴盘播种的精度与工作效率要求。