三七种苗仿生挖掘铲设计与有限元分析

针对现有三七种苗挖掘铲挖掘阻力大、碎土性能与减黏性差等问题,设计一种三七种苗挖掘铲。本研究运用仿生学原理,依据穿山甲良好的挖掘性能设计三七种苗挖掘铲。对穿山甲前爪中趾和鳞片进行结构分析,测量爪趾纵剖面和前端轮廓数据,通过曲线拟合得到仿生铲外形轮廓;结合穿山甲鳞片表面的楔形形状,将仿生铲表面设计成有凸起的楔形铲面;根据三七育苗农艺,确定仿生铲的挖掘深度和挖掘铲宽度;建立仿生铲三维模型,通过Ansys有限元仿真分析,确定挖掘铲厚度和入土角,研究仿生挖掘铲结构性能;并运用EDEM离散元动态仿真分析验证凸起仿生挖掘铲作业过程中所受阻力和土壤挖掘效果。三七种苗挖掘铲设计为凸起仿生挖掘铲,由Ansys仿真分析可知,凸起仿生挖掘铲最大应力为11.864 MPa,最大变形量为0.064 687 mm;由EDEM离散元法仿真分析得到凸起仿生挖掘铲挖掘阻力比平面铲小18.78%,作业时土壤颗粒平均翻滚角速度较平面铲提升27.13%,且具有较好的减黏效果。用穿山甲前爪和鳞片仿生三七种苗挖掘铲,能在保证不破坏三七主根和剪口的同时,达到增大碎土性能和减少土壤黏附的效果。该研究对三七种苗挖掘铲的设计与改进具有重要意义。     

新能源热泵烤房与燃煤烤房、生物质烤房烘烤效果对比研究

为探究新能源热泵烤房在云南省楚雄州烟叶烘烤基地推广使用的价值,进行了新能源热泵烤房与燃煤烤房、生物质烤房的烘烤效果对比试验。试验设置3个处理,分别为密集型燃煤烤房(CK1)、密集型生物质烤房(CK2)、密集型新能源热泵烤房(T)。对3个处理的效率指标、效益指标和效果指标进行了对比分析,结果表明:与燃煤烤房、生物质烤房相比,新能源热泵烤房能提高烘烤效率;新能源热泵烤房的单位干烟能耗用工成本比燃煤烤房、生物质烤房分别降低0.58、0.71元/kg,降幅达29.59%、33.97%;从综合成本来看,新能源热泵烤房省工降本的优势能弥补其建造成本过高的短板;与燃煤烤房、生物质烤房相比,新能源热泵烤房的上等烟比例显著提高了6.33、4.06百分点,下等烟比例显著降低了4.65、3.02百分点,烤后烟叶均价分别提高2.41、1.37元/kg,烤后烟叶感官综合评吸得分较高,主要化学成分含量更加适宜,比例更为协调。总体来看,新能源热泵烤房与燃煤烤房、生物质烤房相比,省工降本,提质增效,适合在该烤烟基地推广使用。     

三七育苗播种压轮仿形开沟装置的设计与试验

为满足三七行株距小、播深浅且对播种深度一致性要求高的特殊播种农艺,该研究依据二力杠杆原理设计了一种适于三七育苗播种的压轮仿形开沟装置。该装置能实现横、纵向仿形且对疏松土壤有一定的紧实作用。借助ANSYS软件对压轮连接板进行应力、应变分析,验证该结构的可靠性。以土壤紧实度、播种机前进速度、弹簧预拉力为试验因素,以开沟深度稳定性为试验指标,开展二次正交旋转组合试验,建立试验因素与开沟深度稳定性之间的回归数学模型并进行显著性检验。借助Design Expert 10.0.3软件对试验因素进行响应曲面分析,并对参数进行系统优化,得到开沟深度稳定性最佳的工作参数组合为:土壤紧实度259.50 kPa,播种机前进速度6.40 m/min,弹簧预拉力211.90 N,此时,开沟深度稳定性为89.41%。用最优工作参数进行土槽试验验证,验证结果表明:试验开沟深度稳定性平均值与优化模型求解结果基本一致。该研究设计的压轮仿形开沟装置满足三七育苗播种要求,且开沟深度稳定性较好,该研究可为三七育苗播种开沟装置的设计提供依据。     

基于单片机的漏播检测系统的集成电路研究

2BQ-28型三七精密播种机基本能够满足三七工厂化育苗的农艺要求,整体播种效果良好,但播种时漏播现象还比较突出。为此,针对2BQ-28型三七精密播种机设计了一套漏播检测集成系统。系统选用3对红外发射接收管360°对称分布,实现了对精密播种的无盲区检测。传感器发射信号通过LM393双电压比较集成电路传输给单片机。结合三七精密播种机的排种频率与检测信号对比,采用串口通信的方式将播种数、漏播数及漏播率的参数显示在OLED屏,实现实时监测。传感器和检测电路都集成在8cm×8cm的PCB板上,实现检测与安装的一体化。实验结果表明:漏播检测集成系统的检测精度达到95%以上,并具有较高的稳定性。     

番茄非接触式单果质量估测方法

针对目前非离株番茄果实的非接触式单果质量快速估测困难等问题,提出了一种基于局部点云和卷积神经网络的番茄单果质量估测方法。以浙粉702番茄为试验对象,首先通过深度相机采集50个番茄单果的336块原始点云,并增强至1 344块点云用于构建数据集。通过多种点云分割方法比较,选取三维连续卷积神经网络用于番茄单果分割。于分割后的数据提取点云沿x轴轴向尺寸dx、沿y轴轴向尺寸dy、沿z轴轴向尺寸dz和沿z轴投影最小外接圆直径d共4个空间特征信息,并将其馈送到3层回归网络中,用于训练、确定优化器和学习率达到最优状况下的单果质量估测模型。最后,选取268块增强点云对构建的数学模型进行测试,并进行模型准确性和稳定性评估分析。结果表明,与番茄单果实际质量相比,平均偏差3.7～4.8 g,平均相对误差约3.04%,优于传统图像处理方法。该研究可为其他农畜产品的非接触式单果质量估测提供技术参考。      

三七基质平整装置结构设计与参数优化仿真试验

为提高三七机械化播种质量,设计了一种与播种机配套的自走式三七基质平整机。在对其核心部件"圆盘耙组"进行结构设计的基础上,用光滑粒子流体力学(SPH)方法建立了"圆盘耙-土壤"有限元模型,借助ls-dyna软件进行虚拟仿真,分析了圆盘耙的受力情况。设计了三因素五水平二次回归正交旋转组合的虚拟仿真试验,以机具前进速度、工作转速和偏置角为试验因素,切削阻力为试验指标,利用Design-Expert软件对试验结果进行响应曲面分析,最终确定阻力最小的最优参数组合为机具前进速度15m/min,工作转速101r/min,偏置角为11°。此时,所受阻力为1 298.339N。