超级杂交稻压电振动式匀种装置设计与试验

针对目前振动式水稻育秧盘低播量精量排种器存在匀种均匀性差、难以提供单列稳定种子流的问题,设计了一种压电振动式匀种装置。通过对压电振子振动原理、振动板动力学和水稻种子转向等分析,确定了各部件的结构参数。进行振动板结构参数优化设计,以储种盒深度、转向槽角度以及振动方向角为试验因素,结合Box-Behnken试验方案进行优化,试验结果表明转向槽角度、储种盒深度、振动方向角和转向槽角度交互作用对试验结果影响显著,当储种盒深度为8mm、转向槽角度为49°、振动方向角为29°时,种子均匀性变异系数为17.91%。通过台架试验测定振动板加速度,确定输入电压与振幅之间的关系。最优结构参数下振动板匀种试验结果表明,匀种均匀性变异系数、播种合格率和漏播率分别为18.20%、94.65%和0.67%。不同匀种速度下播种性能试验结果表明,当工作电压为130~180V时,其播种合格率均不小于94.17%,漏播率均不大于0.83%。不同水稻品种适应性试验结果表明,在工作电压130、150、170V下,其播种合格率均不小于94.17%,漏播率均不大于1.0%,满足超级杂交水稻精量化育秧播种要求。     

振动式水稻精密播种装置机理分析与试验

为提高振动式水稻精密播种装置的播种性能,分别对其定量供种机构和振动匀种机构的工作机理进行了分析与试验研究。利用离散元软件EDEM模拟了定量供种机构在有无振动作用下的供种过程。通过对比分析可知种箱振动板周期性的小幅振动可缓解种子的漏斗流动,促进扩散流动,同时使排种轮充填区的种子分布状态更加"蓬松",提高了供种频率,实现了稳定定量供种。通过模拟试验探究振动匀种机构不同种槽板对种子的流速和装置播种性能的影响,优选出V-90°、V-105°、V-120°和U1型4组种槽板,为装置优化试验提供了参考,减少了后续试验次数。分别进行常规稻供种和杂交稻低播量供种试验,得到了种箱振动板振动使排种轮供种频率提高3.64%和5.52%,验证了定量供种机构仿真研究结果具有较高的准确性。进行不同种槽板、播量和气压全因素播种性能试验,得到播种效果最佳的种槽板为V-120°种槽板,在40 g/盘杂交稻低播量播种时使用0.26 MPa气压播种,合格指数为93.91%,空穴指数为0.94%;80 g/盘常规稻播种时使用0.28 MPa气压播种,合格指数为96.10%,空穴指数为0,满足杂交稻和常规稻种子育秧播种的技术要求。     

杂交稻气送式集排器成穴供种装置设计与试验

为适应杂交稻气送式集排器的穴播要求,设计了一种集中定量供种的成穴供种装置。阐述了杂交稻气送式集排器成穴供种装置的工作原理,基于杂交稻机械物理参数和穴播农艺要求,提出了一种渐开线状型孔,确定了主要结构参数,构建了种子群充种和投种过程的力学模型。台架试验研究了杂交稻品种、渐开线型排种轮数量和转速对供种和成穴性能的影响。结果表明：渐开线型排种轮数量和转速分别为3~8和10~40r/min时,供种数量随渐开线型排种轮数量和转速增加而增加,供种数量范围为2392~17732粒/min;转速为20~40r/min时,供种数量变异系数均低于1.0%。成穴供种装置可适应多种杂交稻品种,供种数量受种子长度和容重的影响。穴供种数量随排种轮数量增加显著增加,随转速增加而降低;较优转速为20~30r/min,穴供种数量为19~38粒,其变异系数均低于25.0%。穴径随转速和排种轮数量增加而增加,穴距保持稳定。田间试验表明成穴供种装置可实现穴播,平均株数和穴距分别为3.07株/穴和180.2mm,符合水稻直播技术要求。     

分体组合振动式超级稻精量播种匀种装置设计与试验

针对超级稻育秧播种环节振动式排种器匀种性能差,难以实现精量播种的问题,设计一种分体组合振动式精量播种匀种装置,并提出了一种基于图像识别的振动匀种控制方法。对振动板关键结构参数：储种盒深度和转向槽角度进行匀种性能单因素离散元仿真分析,结果表明：输送阶段不同时间和空间匀种均匀性变异系数和振动板出口处供种均匀性变异系数随储种盒深度增大而增大,随转向槽角度增大先减小后增大,并确定储种盒深度和转向槽角度分别为12 mm和48°。设计并搭建了种子流图像检测与控制系统,压电振动单体和匀种单元图像检测和整流验证试验表明,当检测到图像中白色低像素占比低于20%,经整流后,白色像素占比可满足设计要求。对分体组合振动式播种匀种装置进行不同匀种电压和具有不同长宽比的3种超级稻品种进行播种性能试验。试验结果表明,当工作电压为150～200 V时,其播种合格率不小于93.47%,漏播率不大于1.00%;3种水稻种子播种合格率均不小于94.17%,漏播率不大于0.67%。该装置能够满足超级稻精量播种要求,且对不同超级稻种子具有较好的适应性。     

双级振动精密排种器外槽轮式定量供种装置设计与试验

针对现有外槽轮式排种装置存在充种不均匀现象的不足,从定量供种理论与试验研究角度,深入探讨定量供种技术。设计了一种电磁振动勺型外槽轮式定量供种装置,对勺型外槽轮、振动板和橡胶弹性板等关键部件进行了结构设计,并结合该装置的结构特点,推导了定量供种的理论模型,同时在振动频率保持不变的情况下,对该装置进行了定量供种试验,得到电磁振动振幅和排种轮转速对实际供种量的影响规律。试验结果表明,当排种轮转速在0.8~6.6r/min、6.6r/min以上,电磁振动振幅分别选择10μm、15μm时,实际供种量接近于理论模型,定量供种的相对误差小于4%,该研究成果可为精密排种器的数字化设计提供参考依据。     

倾斜抛物线型孔轮式小麦供种装置设计与试验

为解决淮北平原玉米秸秆覆盖地小麦播量较大且难以精量控制以及现有小麦集排供种装置结构较复杂的问题,设计了一种具有倾斜抛物线型孔轮式小麦精量供种装置。阐述了该供种装置结构和工作原理,分析并确定了主要相关参数,建立了型孔截面曲线限制方程,构建了小麦充种过程的力学模型,以型孔锥角、型孔轮转速和供种轮数量为试验因素,以供种速率、供种速率稳定性变异系数和种子破损率为试验指标,进行了供种性能试验研究。试验表明:倾角为40°抛物线型孔的供种稳定性较优,其供种速率稳定性变异系数小于1.8%,种子破损率低于0.2%;在型孔轮数量1~5、工作转速10~100 r/min条件下,小麦供种速率随型孔轮数目和转速增加呈上升趋势,其供种速率范围为30~1 500 g/min,供种速率稳定性变异系数随型孔轮数量增加呈下降趋势、随转速增加呈先降后升趋势,其稳定性变异系数均小于2.0%,种子破损率均不大于0.2%;以安装5个抛物线型孔轮供种机构建立单位面积播种量数学模型进行的主动供种匹配试验得出,模拟机组前进速度不大于9.8 km/h时,可实现较大范围的主动供种,其稳定性变异系数均小于2.0%;田间试验得出直播小麦种植密度为230~270株/m2,均匀性变异系数为21.97%。倾斜抛物线型孔轮可实现小麦高速供种并简化供种装置结构。     

油菜旋转盘式高速集排器螺旋供种装置设计与试验

针对现有机械离心式集排器高速作业时供种能力不足,供种量难以实现精量可调等实际问题,设计一种具有“螺旋进种条”结构的油菜旋转盘式高速集排器。基于油菜种子机械物理特性及播量需求,开发螺旋供种装置,构建种子供种过程的力学模型并分析确定了其主要结构参数。采用三元二次回归正交组合试验建立供种速率、供种速率稳定变异系数、破损率与转速、叶片宽度、导程之间的数学模型,分析得到影响供种速率的因素主次顺序为导程、叶片宽度、转速,影响供种速率稳定性变异系数及破损率的因素主次顺序为转速、导程、叶片宽度;且较优参数组合为：转速81r/min、叶片宽度4mm、导程15mm。在较优参数组合下的台架验证试验得到供种装置的供种速率为92.7g/min,供种速率稳定性变异系数为0.32%,破损率为0.29%;供种速率为36.55~190.94g/min时,供种速率稳定性变异系数均低于1.29%,破损率均低于0.5%。田间试验表明机组作业速度为10km/h时,油菜播种均匀性变异系数为9.4%,种植密度为48~60株/m2,可实现高速播种,满足油菜种植农艺要求,可为旋转盘式集排器结构改进提供参考。     

气力振动式超级稻穴盘精量播种装置的设计与试验

针对超级稻穴盘精量播种的要求,设计了振动种室与勺式外槽轮定量供种装置和气动V型振动排种装置.试验结果表明,在生产率为400盘/h,气动气压为0.23MPa,排种盘倾角为4°时,以每穴1～3粒为合格时,其合格率可达90%以上,排种稳定性好,能够满足超级稻穴盘精量播种的农艺要求.     

U型腔道式水稻精量穴播排种器设计与试验

为适应常规水稻轻简化精量穴直播种植，通过简化排种装置，设计了一种U型腔道式水稻精量穴播排种器。基于稻种的物理机械特性与穴直播农艺要求，设计了一种充种口与投种口分开但相通的腔道式排种盘，构建了稻种充种、投种过程的力学模型，确定了排种盘的主要结构参数。以常规稻品种“黄华占”为试验稻种，借助高速摄像仪和JPS-12型排种器性能检测试验台，分别进行了型孔数、型孔长度、型孔宽度、型孔倾角和投种角对排种器精量排种性能和成穴播种性能影响的试验研究。高速摄像试验表明：当排种盘的型孔数为20、型孔长度为10.6mm、型孔宽度为7.6mm、型孔倾角为0°时，排种器精量排种性能较优，此时漏播率为0.40%，合格率为94.00%，重播率为5.60%，种子破损率为0.13%。排种器性能台架试验表明：投种角对穴径平均值和穴径合格率影响极显著，对穴距变异系数影响显著，适宜的投种角为28°~33°，此时穴径平均值不高于27.14mm，穴径合格率不低于96.67%，穴距平均值在理论穴距140mm左右，穴距变异系数不大于7.80%。田间试验表明：排种器的播种合格率为90.28%，漏播率为0.83%，重播率为8.89%，穴径平均值为46.71mm，穴径合格率为71.67%，穴距平均值为137.21mm，穴距变异系数为12.64%，满足常规稻大田精量穴直播的种植要求。     

水稻直播机组合型孔排种器设计与试验

为同时满足常规稻与杂交稻的播种要求以及实现对播量的快速调节,以型孔轮式排种器为基础,设计了一种由型孔轮壳、型孔轮和调节机构组成的组合型孔排种器。以瓢形孔为组合型孔设计的基础,型孔轮壳上有多个带引种槽的瓢形通孔,可与型孔轮上的大、小型孔对应组合成完整的型孔,调节机构起调节定位作用。以常规稻秀水134和玉香油占以及杂交稻花优14和培杂泰丰为试验材料,对型孔的形状、尺寸和形式以及调节机构进行了设计与试验。通过调节机构的可靠性试验得出,调节机构的可靠性合格,且可5s内实现播量快速调节。根据已有的理论和模型,计算确定了型孔数量为8个,型孔大端半径为5mm,小端半径为4.5mm,长度为11mm。通过理论计算和三因素两水平试验的结果表明：引种槽的长度为6.5mm,倒角为60°,型孔轮上大型孔的形式为深度6.5mm柱形型孔,小型孔的形式为深度4mm的勺形型孔时试验效果最佳,在转速50r/min 时播秀水134品种,小型孔的穴粒数合格率达87%,大型孔的穴粒数合格率达87.67%,且变异系数分别为22.60%和20.46%,满足播种要求。相关性分析进一步验证了型孔形式是影响穴粒数合格率的关键,引种槽的长度和倒角对穴粒数合格率与变异系数均有影响。播种适应性试验结果表明,组合型孔排种器能同时满足常规稻（秀水134、玉香油占）与杂交稻（花优14、培杂泰丰）的播量要求,变异系数较小,具有较好的适应性。     

水稻气力式排种器挡种装置设计与试验

借助高速摄影观察发现,水稻气力式精量穴播排种器吸种盘上吸孔所吸附的种子会由于吸力不足,在离心力作用下,在到达投种区前从吸孔附近落下,从而产生"飞种"现象,进而对排种器排出的每穴种子数量以及成穴性产生影响,降低排种精度。为此,设计了一种挡种装置,以含水率为21.1%的培杂泰丰种子为对象,采用多因素试验的方法,研究了不同吸室负压和不同排种盘转速下,安装挡种装置前后对"飞种"现象的影响;采用单因素试验的方法,研究了安装挡种装置后不同吸室负压下,不同排种盘转速对排种器吸种精度的影响。结果表明,安装挡种装置后,"飞种"出现范围减小,"飞种"出现的数量减少,排种器排种精度与成穴性能提高;当转速在25~40 r/min,吸室负压1.6 k Pa时,(1~3)粒/穴概率在93%~97%之间变化。试验结果显示安装挡种装置后能控制"飞种"的跌落范围,并使部分"飞种"落回充种室内,从而提高排种器排种精度。     

精密排种器检测装置的现状与发展趋势

精密排种器是精密播种机的核心部件,如何正确地检测精密排种器的性能是保证精密播种质量的措施之一,也是确保研制精密播种机的关键。为此,分析了几种精密排种器检测装置的特点、现状和存在的问题,并提出了精密排种器检测装置的发展趋势。     

舀勺式马铃薯播种机排种器清种装置设计与试验

针对目前舀勺式马铃薯播种机排种器清种装置振动频率不均、振幅调整不匀,以及清种部件结构不合理,导致种薯重播率高、漏播率高和损伤率高等问题,设计了舀勺式马铃薯播种机排种器的清种装置。通过对清种作业过程进行运动学和动力学分析,确定了影响清种效果的主要因素,设计了清种装置的关键部件。以偏心距、输送带主驱动轮转速、种层高度为试验因素,以重播率、漏播率为试验指标进行田间试验,试验结果表明:弹性引导式清种部件可有效清除勺间夹带种薯,振动清种装置可有效清除勺内多余种薯,显著提升了排种器的工作效率。当偏心距为1. 9 mm、输送带主驱动轮转速为40. 61 r/min、种层高度为33 cm时,重播率为3. 04%,漏播率为2. 01%,指标优于国家行业标准,清种效果提升显著。     

基于嵌入式Linux内核移植设备驱动的微喷自动装置

为了实现精准灌溉和节约用水的理念,提出了基于嵌入式Linux内核移植设备驱动的温室微喷自动装置。通过分析温室参数和作物生产信息,利用传感器网络采集温室内温、湿度等环境因子,采用微喷灌调节和控制温室内环境,为农作物生长提供最有利的条件。文中重点研究了嵌入式内核系统、传感检测网络、数据处理单元及水泵送水管道组件的微喷自动控制装置,并搭建了试验平台。试验表明:该系统能实现对温室环境实施实时监测,可通过电磁阀控制执行器进行微喷灌水,有效控制环境因子,可靠性强、稳定性高,对微喷灌溉应用于农业种植具有重要指导意义。     

气动排污装置的应用

针对潜污泵在含固体废物以及缠绕性废物较多的场合应用中故障率较高的现象，设计了利用压缩空气作为动力的气动排污装置。介绍了该装置的抽吸原理、设计及安装方法。应用表明该装置具有节省投资、便于维护、操作安全等特点。     

后驱力传动装置的设计

文中介绍了一种新型发动机后驱力传动装置的结构组成、工作原理、主要技术参数、技术特点以及性能试验。     

锤片式粉碎机减振装置的改进

针对生产中使用的SFSP137×76型号锤片式粉碎机的地脚螺栓发生断裂的情况，分析引起地脚螺栓发生断裂的原因．并据此提出解决方法，即通过改变粉碎机的减振装置以达到良好的减振效果，从而保证生产的正常运行。     

花生脱壳装置力学分析

立锥式花生脱壳机的设计改变了传统的卧式脱壳原理,实现了高效率和高脱净率。通过分析立锥式花生脱壳装置与卧式脱壳装置花生脱壳时受力的不同,研究不同脱壳原理下的花生受力情况,验证立锥式脱壳装置脱壳原理的优点,为今后脱壳机设计及改进提供理论依据。     

挖掘机工作装置结构分析

工作装置作为液压挖掘机最重要的部分,其性能直接影响液压挖掘机的工作性能和可靠性,并且工作装置占挖掘机整机质量的比重较大。因此,在保证工作装置刚度、强度、稳定性要求的前提下,对挖掘机工作装置进行轻量化研究非常有必要。通过对液压挖掘机工作装置斗杆的结构分析和优化,分析斗杆的强度、刚度,确定斗杆是否还有轻量化设计的空间。课题提出的斗杆轻量化研究方法对工程机械的轻量化设计具有参考价值。     

一种大蒜栽植器的研制

大蒜的直立种植是实现大蒜种植机械化的关键之一。为此,根据芽尖向上立直种植的需求,设计了一种用于大蒜种植机上的大蒜栽植器。该大蒜栽植器为鸭嘴式结构,采用凸轮机构双侧均匀打开,蒜种在种植时侧向受力均匀,满足了大蒜立直种植的要求。为此,阐述了大蒜栽植器的结构组成、工作原理及关键零部件的设计及关键参数的确定计算,并对大蒜栽植器的工作性能进行了分析。该大蒜种植机立直率高、结构简单紧凑,其结构原理也适用于需立直种植的秧苗的栽植。