气动式水稻株间机械除草装置研制

目的 针对水稻株间机械除草自动化程度低、难度大的问题，在机器视觉识别定位技术研究的基础上，研制一种气动式水稻株间机械除草装置。方法 采用机械设计理论、离散元动力学仿真方法结合田间试验，研制出气动式水稻株间机械除草装置。首先对气动式株间除草机构的结构进行设计，运用运动学方程计算并确定机构的几何参数，通过Pro/E运动学仿真验证机构的可行性；然后对除草刀齿与水田土壤的相互作用过程进行仿真，并对仿真结果进行验证试验；最后进行田间试验验证整机工作性能，并利用三因素五水平二次旋转正交试验对影响除草率与伤苗率的工作参数进行分析。结果 气动式水稻株间除草机构连杆长35.00 mm，摆杆长72.24 mm，除草部件到回转中心水平距离为84 mm，垂直距离为191 mm。离散元动力学仿真分析表明，倾角为10°的弯齿刀除草刀齿与土壤的接触阻力较小，阻力平均值为3.12 N，且对土壤的扰动程度较大，受影响的面积达149.69 cm²。田间试验中，在机具前进速度0.25 m/s、气缸伸缩速度0.45 m/s和除草深度2.5 cm的工作参数下，平均除草率为83.91%、伤苗率为3.63%。结论 该机具满足除草率大于80%、伤苗率小于4%的设计要求，能够满足水稻株间避苗除草的作业要求。     

黄土丘陵区坡面薄层水流动力学特性及其对土壤侵蚀的影响

为奠定基于运动力学参数构建土壤侵蚀模型的理论基础,通过不同降雨强度(25、50和75 mm/h)、不同坡长(1、5、10、15和20 m)下径流小区内人工模拟降雨试验,对不同处理下坡面薄层水动力学特性进行分析,并对水动力学参数与土壤侵蚀之间的关系进行初步探讨。结果表明:当坡度一定时,坡面平均流速主要受坡长及单宽流量影响,降雨强度通过影响单宽流量的大小间接影响坡面平均流速;在试验设计范围内,当坡长1 m时,整体上呈"层流-急流态",当坡长为1 m时,整体上呈"层流-缓流态";当降雨强度一定时,雷诺数随着坡长的增加线性增加,佛汝德数随着坡长的增加以幂函数形式增加;降雨强度对坡面流有明显的"增阻"效应;坡面阻力系数随着坡长的增加呈幂函数减小趋势;坡面平均土壤侵蚀率与单宽流量间呈一元线性趋势增加,与水流平均流速间呈指数函数增加,与雷诺数间呈二次函数增加。     

生鲜肉类食品供应链碳排放测算及动态优化研究

以生鲜肉类食品供应链作为研究对象,基于生命周期理论界定生鲜肉类食品供应链碳排放的系统边界,并结合系统动力学方法建立生鲜肉类食品供应链的系统动力学模型,探讨肉类食品供应链的碳排放问题。研究结果表明:1)1t生鲜肉在其生命周期内产生的碳排放为166.97kg,其中生产、运输、仓储和销售环节中碳排放分别占总供应链的28.68%、52.37%、8.90%和10.04%,运输环节对全供应链的碳排放贡献率最高。2)动态优化研究发现,运输环节改变长途运输方式、生产环节废弃物回收利用及优化生产设备效率、销售环节降低设备功率取得的碳排放优化效果最佳,在2018年供应链碳排放分别降低了41.10%、4.70%、1.61%和1.25%。3)目前优化运输能源结构、开发可再生的清洁能源已成为大势所趋,且模拟结果表明,运输中燃烧生物柴油可降低供应链碳排放的13.10%,减排效果较为显著。4)在生鲜肉预冷过程中降低制冷系统能耗、在冷藏及销售过程中提高设备空间利用率可分别使供应链年碳排放降低2 100、1 600t,虽实施效果较小,但该措施便于操作,是降低供应链碳排放的有效途径。     

氨基修饰二氧化硅对Cr^3+和直接桃红B12的吸附

该试验以硅烷偶联剂KH-550为改性剂,乙醇为溶剂合成氨基二氧化硅。利用红外光谱、扫描电镜、原子吸收光谱、可见分光光度法对改性前后SiO 2进行表征,研究其对铬离子及染料直接桃红B12的吸附情况。结果表明:25℃恒温振荡20 min,改性SiO 2吸附重金属离子Cr^3+效果明显,当其用量为0.04 g时,吸附率达99.01%,而相同条件下未改性SiO 2对Cr^3+吸附率只有25.13%;将其用于染料直接桃红B12的吸附,改性后SiO 2吸附率达91.97%,相同条件下未改性SiO 2的吸附率仅为34.23%。     

氨基酸盐对镉污染土壤的淋洗效果

以湖南湘潭受镉污染的农田土壤为研究对象,采用振荡淋洗技术,以氯化甘氨酸盐和硝酸甘氨酸盐作为淋洗剂,研究了在不同工艺条件下对农田土壤中重金属镉的去除效果,测定了淋洗前后土壤理化性质和结构的变化。结果表明,2种氨基酸盐对镉的去除率最高可分别达到84.3%和78.4%,淋洗后镉的有效态(可氧化态+酸溶态)质量分数显著减少。淋洗使土壤pH值显著下降,但有机质、碱解氮以及速效磷含量显著上升,阳离子交换量以及速效钾含量下降。淋洗对土壤结构无明显破坏,且淋洗修复后的农田土壤重金属含量大幅降低。说明,氨基酸盐作为淋洗剂对土壤中镉具有较高的去除率且是种新型的环保淋洗剂,具有巨大的应用价值。     

爬壁机器人翻越焊缝过程动力学建模研究

用于远洋渔船外板除锈的爬壁机器人在进行壁面作业时需要翻越焊缝，采用充气轮的爬壁机器人在翻越焊缝后会出现轮胎压缩量的减小，导致磁铁气隙增大、磁铁吸附力减小，从而削弱爬壁机器人的负载能力，降低了壁面行走可靠性，为此对爬壁机器人翻越焊缝的动力学过程进行研究。首先，将驱动轮轮胎简化为弹簧阻尼器，建立爬壁机器人翻越焊缝过程的动力学模型，并将驱动轮的翻越焊缝过程划分为不同的阶段；其次，利用数值方法求解该动力学模型，分析不同胎压下驱动轮翻越焊缝过程中爬壁机器人的运动状态；最后，进行了爬壁机器人翻越焊缝过程试验，结果表明，机器人翻越焊缝过程的试验结果与数值仿真结果基本一致，验证了本文所建动力学模型的正确性与合理性。