滑切去顶式甜菜打缨机的设计与试验

甜菜的打缨切顶是甜菜收获过程的重要组成部分,直接影响甜菜的收获质量,且切顶准确性的提高对于甜菜收获质量及收获效率有较大的促进作用。我国现有机型存在切顶效果不佳、打秧效果不好,以及作业效果比较单一等问题。针对上述问题,设计了一款新型的甜菜打缨机,在保证了甜菜打缨切顶质量的同时,又可以调整刀组之间的距离,提高了该机型的适应能力。该机打秧刀采用两种材质的刀配合作业,使打秧效果更好,且降低对甜菜的损害率;后部安装仿形切顶机构,改变传统的仿形方式,采用平行四杆仿形机构和滑切去顶的方式,使切顶效果更佳。该机型的设计为解决存在的问题提供了比较合适的方案,为进一步的研究奠定了基础。     

马铃薯联合收获机摇摆架及挖掘结构的设计

随着国内马铃薯收获机械化水平的不断提升,在借鉴了国内外先进技术的基础上,结合马铃薯在国内收获地形差别较大的实际情况,设计了一款能够适应多种收获地形的仿形挖掘机构—摇摆架。该结构既能够在平坦的收获地形实现高效收获,又可在薯垄具有一定高度差的地块收获时实现双垄不同挖掘深度的独立调节,提高了收获机适应不同收获地形的能力,解决了因收获地面不平而造成的伤薯问题。模块化的辅助机构设计,增强了收获机满足不同马铃薯种植农艺要求的能力。通过液压缸控制挖掘铲的收放,提高了收获精度,降低了劳动强度。该结构的设计对马铃薯收获机的改进提供了参考。     

马铃薯播种机智能控制系统研究

马铃薯作为我国粮食生产的重要作物之一,其产量也在农业生产中发挥着重要作用。随着播种机从机械化迈向自动化,自动化迈向智能化,播种作业质量的好坏始终是马铃薯种植过程中的关键环节,已成为影响马铃薯产量的重要因素,是马铃薯实现稳产增产的必要条件。但是,现有的播种机不仅存在播种株距不均匀以及重种漏种现象,而且需要人工调节,浪费了大量人力和物力,针对这些问题,本文设计研究了一以西门子s7-200PLC为主控器的控制系统,通过液压泵控制多路阀来实现播种、施肥、喷药一体控制,大大节省了人力,提高了作业效率。该系统以液压马达驱动播种单元代替更换链轮来实现株距和施肥量的无级调整,提高了播种作业的流畅性和连续性,采用人机交互模块实现播种作业的参数化和可视化。     

智能马铃薯出仓机的设计与试验

目前,马铃薯出仓设备研究较少,且存在作业效率低、成本高及需要大量人工辅助作业等问题,机械化、智能化程度较低。为此,设计了一款高效的智能马铃薯出仓机。该机可前后伸缩和左右转动,作业半径可在6～10m之间进行调整,作业适应性强;其收集铲贴近地面,降低了马铃薯在出仓时的伤薯率;同时,采用行程限位开关进行伸缩位置控制,利用液压推杆实现拖车架前后端高低的变化,并通过上料量对后级输送带速度进行自动控制,提高了自动化水平。对样机进行出仓试验,结果表明:该马铃薯出仓机具有出仓效率高、伤薯率低,以及机器故障率低等优点。     

定向排列纵横切分马铃薯种薯切块机设计与试验

针对马铃薯种薯需求量大以及人工切种工作量大、劳动强度高、切种效率较低等问题,设计了一种定向排列纵横切分马铃薯种薯切块机,可同时完成马铃薯种薯清土除杂、大小分选、种薯排列、切块、薯块杀菌消毒、薯种碎片清选和集薯输送等多种作业。该种薯切块机包括种薯分选装置、定向排列装置、纵切装置和横切装置,采用纵刀和横刀组合切块工艺,可有效提高种薯切块效率,降低劳动强度。以中间电机Ⅱ转速、上下胶皮辊中心距和薯刀梳子安装角为试验因素,以薯块合格率、薯块盲眼率和种薯损耗率为试验指标,进行了响应曲面试验,采用DesignExpert 8. 0. 6软件对试验数据进行分析,得出最优参数组合为:中间电机Ⅱ转速为965. 76 r/min,上下胶皮辊中心距为315 mm,薯刀梳子安装角为104. 61°,最优参数组合条件下薯块合格率94. 86%,薯块盲眼率1. 84%,种薯损耗率9. 72%。在最优参数组合条件下进行了验证试验,结果表明,薯块合格率为92. 13%,薯块盲眼率为1. 91%,种薯损耗率为10. 21%,与预测值相比,薯块合格率、薯块盲眼率及种薯损耗率的相对误差分别为2. 88%、3. 80%、5. 04%,满足马铃薯种薯切块要求。     

多回流式变量喷药控制系统设计与试验

针对目前大型宽幅喷药机在喷药过程中施药方式不合理、控制方式单一等问题,在3WP-1200型喷杆式宽幅(22 m)喷药机基础上,设计了一种多回流式变量喷药控制系统。该控制系统可根据喷药机行驶速度来调节比例控制阀,通过改变回流口的开口度来改变喷药流量,实现变量喷药。该控制系统分5路控制所有喷头,每一路可单独控制开断,一路或几路断开的同时可打开相对应的回流口,使系统在不改变流量的情况下,其余喷头喷药量不变;多回流式的控制方法使系统压力更稳定,控制精度更高。同时设计了该系统的硬件和软件,并对该控制系统进行了液位标定与喷药精度试验。液位标定试验中,对不同液位对应的药液容积进行了标定,其标定模型决定系数R2为0. 994;流量控制精度试验中,单个喷头的目标流量与实际流量相差不大,其相对误差不大于4. 1%;喷药量控制试验中,喷药流量可随速度变化而变化,但其设定喷药量与实际喷药量相差不大,相对误差在6%以内,实现了变量喷药,且控制精度较高。     

基于多元非线性回归分析的马铃薯加工品质特性预测

为快速准确检测马铃薯加工品质,对希森3号及希森6号马铃薯的加工品质指标干物质和还原糖含量在马铃薯内部的分布规律进行研究。通过试验得出,两种马铃薯干物质含量在马铃薯中呈与马铃薯形状相似的椭球分布,在中心部位有最小值。采用拟牛顿算法和通用全局优化算法,结合对试验数据进行多元非线性回归分析,得出希森3号和希森6号马铃薯干物质含量关于检测点坐标值x、y和z的回归模型,决定系数分别为0.909 9和0.912 3,均能有效预测马铃薯干物质含量。马铃薯还原糖含量在马铃薯中心位置含量最高,由中心向表皮还原糖含量逐渐降低,在马铃薯茎部的还原糖含量低于马铃薯顶部关于中心对称位置的还原糖含量。两种马铃薯还原糖含量的多元非线性回归模型,决定系数分别为0.833 6和0.824 6,可预测马铃薯内部各点还原糖含量。通过对试验数据归纳分析得出,马铃薯靠近表皮位置干物质含量高,还原糖含量低,适合加工薯片薯条。     

马铃薯干物质空间分布状态可视化研究

采用可见-近红外高光谱检测系统对马铃薯中干物质进行快速检测,并最终实现其分布状态的可视化。采用9种光谱预处理方法对采集的马铃薯高光谱数据进行分析对比,得到标准正态变量(SNV)结合Savitzky-Golay平滑(SG)和一阶导数(FD)的预处理方法效果最好。经过光谱预处理后,采用正自适应加权算法-连续投影法(CARSSPA)对光谱进行特征变量提取,获得22个变量。对所选变量不同的建模方法进行了比较,以偏最小二乘回归(PLSR)模型预测效果最优,预测集决定系数为0.849,均方根误差为0.878%,相对分析误差为2.312,优于全波段模型。将SNV-SG-FD-CARS-SPA-PLSR模型与高光谱图像结合,得到马铃薯干物质主要分布在内髓与维管束环之间、在内髓位置干物质含量最低、由内髓向外干物质逐渐增加的空间分布。内髓位置干物质质量分数最低,为12.16%,外层最高可达24.62%。结果表明:可见-近红外高光谱技术可准确、快速地实现马铃薯干物质的检测和空间分布的可视化。     

基于多元非线性预测马铃薯加工品质特性

为快速准确检测马铃薯加工品质,对希森3号及希森6号马铃薯的加工品质指标干物质和还原糖在马铃薯内部的分布规律进行研究。通过试验得出两种马铃薯干物质在马铃薯中呈与马铃薯形状相似的椭球分布,在中心部位有最小值。采用拟牛顿算法和通用全局优化算法结合对试验数据进行多元非线性回归分析,得出希森3号和希森6号马铃薯干物质含量关于检测点坐标值x、y和z的回归模型,决定系数分别为0.9099和0.9123,均能有效预测马铃薯干物质含量。马铃薯还原糖含量在马铃薯中心位置含量最高,由中心向表皮还原糖含量逐渐降低,在马铃薯茎部的还原糖含量低于马铃薯顶部关于中心对称位置的还原糖含量。两种马铃薯还原糖含量的多元非线性回归模型,决定系数分别为0.8336和0.8246,可预测马铃薯内部各点还原糖含量。通过对实验数据归纳分析得出马铃薯靠近表皮位置干物质含量高,还原糖含量低,适合加工薯片薯条。     

2 CMW-4 B微型马铃薯播种机的设计与试验

随着我国马铃薯主粮化的发展,对马铃薯的需求进一步增加,而脱毒微型原种的种植是提高马铃薯产量的有效措施。因此,微型原种的种植面积将不断扩大,微型马铃薯播种机的研制势在必行。针对目前我国微型马铃薯种植机械化水平低、机械作业播种质量较差、多数需要人工辅助作业等一系列问题,设计了一款基于振动排序技术的微型马铃薯播种机。该播种机采用履带式的播种机构,具有较高播种质量和作业效率。对样机进行田间试验,结果表明:该机作业效率和播种精度较高,工作性能稳定,播种间距合格率为92.0%,重种率为5.7%,漏种率为3.9%,其各项性能指标都优于相关马铃薯播种要求,对推动我国马铃薯全程机械化的发展进程具有重要意义。