香蕉茎秆挤压脱水技术装备研究进展及改进方向

香蕉茎秆挤压脱水工艺是香蕉茎秆资源化利用的关键步骤,可以有效地降低运输成本,减轻蕉农的劳动强度,有利于提高香蕉茎秆的综合利用率。该文从介绍香蕉茎秆原料结构形态,化学成分以及蕉秆水分的存在形态出发,详细论述了国内外对高含水量的香蕉茎秆采取的脱水技术的研究现状和最新进展,指出了各种典型设备的结构特点。讨论了各种机械挤压脱水设备的实用性、优缺点及商业推广价值。指出平板压榨为间歇生产,压榨周期长;螺旋挤压脱水要求原料为粉碎性物料,物料的适应性差;轧辊式挤压脱水为连续生产,效率较高。针对香蕉茎秆体形高大质地软,纤维长的特点,确定香蕉茎秆挤压脱水技术应采取轧辊式挤压脱水工艺,提出轧辊式挤压脱水设备的开发改进建议,认为设备体积小,操作简单安全,处理量大,可靠性高是主要的研究方向。     

玉米果穗不同部位子粒水分动态差异研究

为明确玉米果穗不同部位子粒含水率和脱水速率的动态变化差异,在春玉米区宁夏银川和夏玉米区河南新乡采用8个不同熟期和脱水速率的品种,将玉米果穗垂直等分为5个部位,定期测定不同部位子粒含水率,计算子粒脱水速率。结果表明,玉米生长中后期,果穗上部子粒含水率低于中下部子粒含水率,生理成熟前各部位子粒含水率的差值低于生理成熟后。参试品种生理成熟前20 d时不同部位子粒含水率极差低于3%,成熟期的极差值变幅为0.6%～5.2%,生理成熟后极差最大值可达6.2%。同一果穗自上而下子粒的脱水速率逐渐降低,品种之间有明显差异,先玉335、迪卡517和迪卡519果穗不同部位子粒脱水速率差异较大。果穗中部子粒脱水速率和平均脱水速率与不同部位子粒含水率的极差值呈负相关。     

黄淮海夏玉米品种脱水类型与机械粒收时间的确立

黄淮海一年两熟模式下玉米成熟和熟后籽粒脱水的热量资源紧缺,是制约机械粒收在该区域发展的关键因素。本文尝试建立黄淮海一年两熟制地区玉米机械粒收适宜品种筛选和以授粉至生理成熟积温和生理成熟期籽粒含水率为指标,运用双向平均法将参试品种划分为晚熟高含水率(I)、早熟高含水率(II)、早熟低含水率(III)和晚熟低含水率(IV)4种类型。基于玉米生长进程及籽粒含水率动态测试,估算不同品种播种至适宜机械粒收含水率(28%、25%)所需活动积温,以黄淮海区夏玉米常年播种日期为起点,结合历史气象资料的累积计算,利用地统计分析技术明确不同类型品种适宜机械粒收的时空分布规律,建立适宜机械粒收时期的预测方法,为机械粒收在黄淮海区域推广提供指导。选择27个主推品种,播种至籽粒含水率下降到28%、25%所需要积温分别为,类型I 2982°C d、3118°C d,类型II 2770°C d、2873°C d,类型III 2729°C d、2845°C d,类型IV 2860°C d、2980°C d。类型III品种降至28%、25%含水率时间分别较类型II品种早2～3 d、约2 d,较类型IV品种早7～9 d、7～10 d,较类型I品种早13～17 d、16～17 d。各类型品种籽粒由28%含水率降至25%水平,所需时间约6～8d。在当前玉米种植模式及下茬小麦适期播种条件下,黄淮海南部的豫南、皖北地区,各类玉米品种均能满足籽粒脱水至适宜机械粒收含水率的要求,而在黄淮海北部、关中西部以及山东半岛地区,现有品种很难降至适宜含水率,需通过选择早熟和籽粒脱水快的适宜品种加以实现。本研究建立的以积温预测籽粒含水率动态变化及其适宜机械粒收时间的预测方法,为各地合理配置玉米粒收品种、确定适宜机械粒收时间提供了可行的技术方法。     

Characteristics of Grain Filling and Dehydration in Wheat

【Objective】The characteristic of grain filling and dehydration in wheat was studied, which provided a selection method and a theoretical basis for breeding wheat variety with fast filling and dehydration, and its grain with safety moisture content without drying process at harvesting date. 【Method】 In 2015 and 2016, 7 main wheat varieties in the middle and lower of the Yangtze River Valley were used as tested materials. The grain filling traits, dehydration rate and grain moisture content at physiological maturity and harvest date were measured to explore their profiles by Logistic Growth Equation (LGE) fitting analysis and multiple comparison and correlation coefficient method. 【Result】 The results indicated that grain-filling of 7 varieties fitted LGE best, with an S-like breakthrough curve of slow-fast-slow trend, but there were significant differences in the maximum grain-filling rate, average grain-filling rate and grain-filling duration in different varieties. The maximum grain-filling rates and average grain-filling rates of Yangmai 11, Yangmai 158 and Yangmai 16 were higher, whose dry grain weights at 30 d after anthesis were more than 35 g and the grain-filling durations were shorter; The grain filling rate of Yangmai 15 was the fourth fastest, but the grain-filling duration was the longest among the 7 wheat genotypes; Ningmai 13, Yangmai 20 and Yangmai 22 had the smaller filling rates, respectively. The maximum grain-filling rate, average grain-filling rate, R1, R2 and R3 were significantly positively correlated with 1000-grain weight. The rate of grain filling was R2>R1>R3 in the three filling stages. The filling grain of wheat was basically finished at 30 d after anthesis. After the grain filling stage, it started the dehydration and drying stage. There were significant differences among the 7 genotypes in the grain moisture content at physiological maturity and harvest date, as well as the grain dehydration rate. The grain dehydration rates of Yangmai 11, Yangmai 158 and Yangmai 16 were higher than the others, whereas Yangmai15 was the lowest. The grain moisture content at harvest date was significantly (P<0.01, 0.05) correlated with the grain moisture content at physiological maturity date, the average dehydration rate after physiological maturity, and the grain dehydration rate at 2 d after physiological maturity.【Conclusion】In Yangmai 11, Yangmai 158 and Yangmai 16, the grain-filling was faster and completed earlier, and the grain dehydrated more quickly. The grain weight >35 g at 30 d after anthesis could be used as the selection parameter of the grain-filling rate. The average grain dehydration rate after physiological maturity could be a selection parameter that evaluates the dehydration property of wheat.     

农业机器人切削过程仿真分析——基于计算机辅助设计

利用6自由度机器人切削加工平台,讨论了该机器人与计算机辅助设计工具的数据链结构,研究了其运动控制过程,并对设计结果进行有效优化。通过介绍切削加工控制系统整体结构,构建了机器人运动学模型,并根据计算机辅助设计工具,对机器人后续优化过程的坐标转换、各关节正逆运动学计算以及机器人运动控制程序生成过程进行了深入研究。同时,对系统进行了ADAMS软件仿真,并完成了3D样件的加工。试验结果表明:该系统可以自动生成机器人运动控制程序的加工指令,直接驱动机器人末端执行刀具的运动,实现零部件的加工生产,可行性高。     

多自由度自锁式香蕉收割机的设计与仿真

针对大规模香蕉种植基地香蕉收割机具的研发比较缺乏的现状,设计了一种多自由度自锁式香蕉收割机。该机主要由动力系统、进给系统及收割系统等组成,手动与电动混合操作方式,既可作为收割机,同时又可作为小型运输机及牵引机使用。采用三维造型软件Solid Works对其建立模型,并对关键结构进行相应的运动仿真。结果表明:该机设计满足工作要求,可为其他类似农作物收割机具的设计提供参考。     

玉米品种穗部性状差异及其对籽粒脱水的影响

【目的】玉米籽粒脱水速率快、收获期含水率低是适宜机械粒收品种的基本要求。穗部性状是玉米遗传基础的直观表现,与籽粒脱水有较紧密的联系,探寻二者之间的关系、明确影响籽粒脱水速率的关键指标,对于适宜机械粒收品种的选育和筛选具有重要意义。【方法】本研究以黄淮海夏玉米区当前主推的22个品种为研究对象,按苞叶、籽粒、穗轴和穗柄等部位将穗部性状分为41个指标参数,于2015—2016年进行连续观测,并与衡量籽粒脱水快慢的5个参数(生理成熟前籽粒脱水速率、生理成熟后籽粒脱水速率、籽粒总脱水速率、生理成熟期籽粒含水率和收获期籽粒含水率)进行相关分析。【结果】41个穗部指标在品种间均存在极显著差异,其中部分指标与籽粒脱水特征密切相关。苞叶长度与生理成熟后籽粒脱水速率显著负相关,与收获期籽粒含水率显著正相关;"苞叶长度/果穗长度"与生理成熟后籽粒脱水速率显著负相关;果穗夹角与籽粒总脱水速率显著正相关;穗轴生理成熟期含水率与籽粒生理成熟期、收获期含水率均呈极显著正相关关系;穗粒数与生理成熟前籽粒脱水速率、总脱水速率分别达到极显著、显著水平的负相关关系;"果穗长度/行粒数"与籽粒生理成熟前、后和总脱水速率分别呈显著或极显著正相关关系,与收获期籽粒含水率呈显著负相关关系;生理成熟期百粒干重与籽粒含水率呈显著负相关关系;而穗部其他性状与籽粒脱水速率、生理成熟期和收获期籽粒含水率均无显著相关性。【结论】黄淮海区域现有玉米品种穗部性状差异较大,苞叶短、穗轴生理成熟期含水率低、果穗夹角大、穗粒数少、籽粒小等穗部特征有利于籽粒脱水,可为适宜机械粒收品种的筛选和选育提供参考。     

辽河流域玉米籽粒脱水特点及适宜收获期分析

辽河流域处于中国东北春玉米区南部,积温资源相对丰富,在该区域推广玉米机械粒收技术具有较好的热量资源基础,但区域内玉米收获时籽粒含水率偏高,机械粒收的破碎率、损失率偏高等质量问题突出。分析区域内主推品种的籽粒脱水特征、基于热量资源条件确定机械粒收的适宜时间,是解决上述问题的合理途径。2017年选择该区域主推的29个不同熟期玉米品种,在开鲁县和铁岭县开展了籽粒脱水动态观测试验。结合流域内常年春玉米播种日期、不同品种生长发育及籽粒脱水积温需求、历史气象数据等分析结果,建立不同品种在辽河流域适宜机械粒收时期的预测方法。结果显示, Logistic Power模型可以很好地模拟春玉米籽粒含水率变化过程。不同品种籽粒实收含水率与模拟含水率间存在极显著的线性关系,决定系数R2为0.916 (n=45),均方根误差RMSE为1.217。研究建立的不同品种籽粒含水率模型具有极佳的区域适用性,以2017年国审的4个宜机收品种及流域内2个主栽品种研究,明确了不同品种适宜机械粒收时期的分布规律。国审品种中,德育919和京农科728自播种至籽粒含水率降至25%活动积温需求低于3200°C d,在辽河流域大部地区可于9月中下旬达到高质量机械粒收的籽粒含水率要求。泽玉8911和吉单66积温需求低于3400°C d,可于10月上中旬在流域内实现机械粒收,较上述德育919和京农科728晚10～20d。而当地主栽的辽单575和京科968脱水至适宜籽粒含水率的积温需求较泽玉8911和吉单66多200°Cd,无法在当地常规收获期实现高质量的机械粒收。本研究检验了基于LogisticPower模型的籽粒含水率预测模型在区域分析应用中的精度。通过比较国审宜机收品种与当地主栽品种的籽粒含水率变化、成熟和脱水的积温需求以及适宜机械粒收日期的空间分布规律,更新现有品种有助于在辽河流域实现常规收获期内的高质量机械粒收。     

多自由度自锁式香蕉收割机的有限元分析

针对大规模香蕉种植基地香蕉收割机具的研发比较缺乏,研制了一种多自由度自锁式香蕉收割机。该机可收割各型株高的香蕉,具有自锁、多自由度动作及小型运输等特点。通过分析该机的工作原理,对其关键零部件建立有限元模型,进行基于ANSYS的有限元分析。结果表明:收割机关键零部件的刚度和强度满足工作要求。自锁式多自由度香蕉收割机的研制可为其他类似农作物收割机具的研制提供参考。