气吸式残膜回收机集膜装置改进设计与试验

针对残膜回收机回收后的残膜含杂率高难以利用的问题,改进设计一种兼具膜杂分离和残膜收集功能的集膜装置。对残膜与杂质在气流场中的运动规律进行分析,探明物料运动轨迹的影响因素。以离心风机转速、隔板到输膜入口距离、隔板高度为试验因素,以含杂率为试验指标进行田间试验,结果表明各因素对含杂率的影响由大到小为：隔板距离、离心风机转速、隔板高度。利用Design Expert软件响应曲面图,进行综合影响效应分析,得出离心风机转速1 974 r/min,隔板距离767 mm,隔板高度723 mm,在此参数条件下含杂率为6.97%。研究结果可为残膜回收设备研发提供依据。     

自走式马铃薯捡拾机捡拾装置参数优化与试验

为解决马铃薯分段收获后,人工捡拾劳动强度大、效率低、成本高等问题,设计了一种自走式马铃薯捡拾机捡拾装置。针对捡拾装置喂入部分易壅土,造成马铃薯输送不通畅,影响整机作业效率的问题,设计了一种具有双层反转链条夹持输送功能的捡拾装置。为确定捡拾装置最佳的作业参数,基于离散元软件EDEM和多体动力学软件RecurDyn耦合仿真,运用Box-Benhnken试验方法,以马铃薯流量和伤薯率为试验指标,以捡拾装置前进速度、捡拾铲入土深度、捡拾装置输送链线速度和反转夹持链线速度为试验因素,对该装置工作参数进行四因素三水平试验,使用Design-Expert软件建立二次多项式回归模型。对回归模型进行优化后,绘制出响应面曲线图,得出该装置最佳工作参数。田间试验表明,当捡拾装置前进速度为0.70 m/s、捡拾铲入土深度为120 mm、捡拾装置输送链线速度为1.20 m/s、反转链线速度为1.20 m/s时,马铃薯流量为5.94 kg/s,伤薯率为2.10%,与仿真理论值相比,误差分别为3.30%和4.48%。该研究可为马铃薯捡拾装置设计提供参考。     

油菜侧深穴施肥装置设计与试验

为提高肥料利用率、降低肥料施用量、实现油菜根区施肥,结合油菜种植施肥农艺要求,提出了一种油菜侧深穴施肥工艺,设计了一种机械式穴施肥装置,阐述了穴施肥装置的工作过程,确定了穴施肥装置的基本参数,建立了充肥和排肥环节中肥料颗粒群的力学模型,分析了影响穴施肥装置成穴性能的主要因素;应用离散元软件EDEM对穴施肥排肥器的成穴性能进行了仿真试验,分析了排肥轮转速、充肥型孔长度、导肥管材料对穴排肥量误差和穴径长轴长度的影响;利用正交组合试验确定了成穴性能较优的参数组合,排肥轮转速为60r/min、充肥型孔长度为18mm、导肥管材料为ABS塑料管时,穴排肥量误差为7.05%、穴径长轴长度为62.45mm;优选参数组合下的排肥性能试验结果表明,排肥轮转速为30~90r/min时,穴排肥量误差为4.56%~15.69%、穴径长轴长度为76.32~91.50mm、穴径长轴长度稳定性变异系数为4.53%~9.78%、穴距误差为3.24%~7.31%;田间试验表明,排肥轮转速为30~90r/min时,穴排肥量误差为4.73%~16.07%、穴径长轴长度为85.21~101.65mm、穴径长轴长度稳定性变异系数为4.82%~10.63%、穴距误差为3.36%~7.58%、施肥深度稳定性变异系数为6.43%~10.85%,成穴性能较好,满足穴施肥要求。     

日光温室前屋面覆盖物协调铺卷装置设计与试验

前屋面是实现日光温室内外环境沟通的重要构建部分,通过控制前屋面覆盖物状态即可达到控制日光温室内部环境的目的。保温卷帘、通风卷膜以及遮阳网布作为日光温室常见的3种主要覆盖功能材料,在依靠共同前屋面构造面实现铺卷动作时,存在作业机械结构难以协调、自动化程度低等问题。结合3种覆盖物铺卷的功能需求,设计其彼此相协调的铺卷装置,包括外侧铺卷结构和内侧铺卷结构两个主要部分以及相配套的覆盖物协调铺卷控制方法。通过比例缩放的实体模型和实地试验相结合的方法验证了所设计日光温室前屋面覆盖物协调铺卷装置可以有效实现卷帘、卷膜和遮阳网布3种覆盖物的协调铺卷,且具有较好的控制精度和稳定性。模型试验结果表明：覆盖物开度控制的平均相对误差均小于3.5%,均方根误差均小于2.0%。覆盖物铺卷控制在各个开度下的变异系数均小于3.0%。而卷帘铺卷控制装置在实地试验中,其开度控制试验结果的平均相对误差均小于2.5%,均方根误差小于1.26%,测试数据的变异系数小于1.0%,也表现出较好的作业控制精度和稳定性。实地试验和模型试验结果中的测量数据整体变化趋势相同,进一步验证了装置模型试验结果的合理性和整体装置的实施可行性。     

履带自走式分拣型马铃薯收获机设计与试验

丘陵山区和小地块是国内马铃薯的主要种植区域,针对这类地形的马铃薯机械化收获技术与装备匮乏的瓶颈问题,并结合马铃薯种植农艺和收获需求,采用自动对行挖掘-薯土分离-人工辅助捡拾相结合的马铃薯机械化单行收获方案,设计了一种履带自走式分拣型马铃薯收获机。该机主要由履带式底盘、自动对行挖掘装置、分离装置及分拣装置等关键部件组成,具有附着力大、高频低幅振动碎土、自动对行挖掘、人工辅助分拣和液压驱动模式等技术优势。在阐述总体结构及工作原理的基础上,结合马铃薯运动学模型和碰撞特性分析,确定了分离筛倾角为30°,分离筛末端与分拣筛始端之间的跌落高度为120mm等关键部件的结构参数和运行参数。由于采用人工辅助分拣的集薯方式,减少了薯块跌落与翻滚次数,缩短了马铃薯的分离行程。田间试验结果表明：样机作业速度为1.0、1.2km/h,分离筛运行速度分别为0.61、0.72m/s,分拣筛运行速度分别为0.42、0.50m/s时,生产率分别为0.10、0.12hm2/h;利用电子马铃薯采集的碰撞加速度平均值分别为51.02g、51.85g,碰撞加速度峰值均小于马铃薯临界损伤阈值,没有出现薯块漏捡和薯块表皮破损情况,收获效果良好,各项性能指标均满足相关标准的要求,研究可为马铃薯收获机分离分拣装袋工艺和马铃薯收获机的结构优化改进提供参考。     

气送式玉米高速精量排种器供种系统设计与试验

针对气送式玉米高速精量排种器进行高速精量播种时排种器内存种量波动较大,无法维持最佳作业状态的问题,提出通过改进供种装置结构、优化供种控制模型的技术思路。设计了一种智能供种系统,采用可替换轮片的新型供种轮结构和以正弦函数为基础的波动变量供种方式,根据供种效果实时调节供种速度波动幅度,从而使排种器内的存种量保持在较好区间,确保排种器在较高作业性能下进行持续性工作。对关键零部件进行了结构参数设计,通过离散元仿真和台架试验获取并验证了不同结构的供种轮较优工作区间,同时对波动变量供种模型性能进行了试验验证。试验结果表明,新型供种轮能够通过改变自身结构在供种速度250~1500g/min范围内将供种速度变异系数保持在20%以下。优化后新型波动变量供种控制模型将使供种速度以波动变量供种的方式进行平滑变化,在供种速度500~1500g/min范围内围绕供种需求进行100g/min左右幅度的波动供种,满足玉米精量播种的技术要求。     

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。     

ASSESSMENT OF A RADIOTHERAPY PATIENT CRANIAL IMMOBILIZATION DEVICE USING DAILY ON-BOARD KILOVOLTAGE IMAGING

The purpose of this study was to utilize state-of-the-art on-board digital kilovoltage (kV) imaging to determine the systematic and random set-up errors of an immobilization device designed for canine and feline cranial radiotherapy treatments. The immobilization device is comprised of a custom made support bridge, bite block, vacuum-based foam mold and a modified thermoplastic mask attached to a commercially available head rest designed for human radiotherapy treatments. The immobilization device was indexed to a Varian exact couch-top designed for image guided radiation therapy (IGRT). Daily orthogonal kV images were compared to Eclipse treatment planning digitally reconstructed radiographs (DRRs). The orthogonal kV images and DRRs were directly compared online utilizing the Varian on-board imaging (OBI) system with set-up corrections immediately and remotely transferred to the treatment couch prior to treatment delivery. Off-line review of 124 patient treatments indicates systematic errors consisting of +0.18 mm vertical, +0.39 mm longitudinal and −0.08 mm lateral. The random errors corresponding to 2 standard deviations (95% CI) consist of 4.02 mm vertical, 2.97 mm longitudinal and 2.53 mm lateral and represent conservative CTV to PTV margins if kV OBI is not available. Use of daily kV OBI along with the cranial immobilization device permits reduction of the CTV to PTV margins to approximately 2.0 mm.     

超级稻穴盘育苗精密播种装置研究

为实现超级稻穴盘育苗,设计了一种气吸振动盘式精密播种装置。选择超级稻常优3号,进行五因素四水平正交试验,研究了相对压力、吸种盘吸孔孔径、振动种盘振动频率、振幅、吸种距离对播种性能指标的影响,构建了其数学模型。采用遗传算法对播种性能指标进行多目标优化,获得最佳工作参数组合:相对压力3.68 k Pa,吸孔孔径1.84 mm,振动频率10.90 Hz,振幅4.09 mm,吸种距离3.92 mm,试验结果与预测值相接近。播种育苗试验表明,采用该播种装置播种可满足超级稻种植的要求。     

变容量型孔轮式排种器种子适应性研究

选取绿豆、芝麻、高粱等3种粒径为1～5 mm的种子,运用变容量型孔轮式排种器进行排种试验,分析排种均匀性、一致性、破损率等适应性参数,确定排种器对作物种子的适应性。结果表明:变容量型孔轮式排种器适用于芝麻、高粱的条播,不适应于绿豆的排种。通过正交试验分析转速、调节舌形式、调节舌宽度、播量调节档位对芝麻、高粱的排种均匀性、各行排量一致性和破损率的影响,当排种器的调节舌形式为圆头、调节舌宽度为8 mm、转速为50 r/min、播量调节档位为IV时,对提高芝麻、高粱的排种均匀性、各行排量一致性及降低破损率有利。