振动力场作用下牧草种子丸粒化包衣机试验研究

结合牧草种子的特点,设计了一种基于振动力场作用下的小粒牧草种子丸粒化包衣机,并以不同的参数与工艺进行了试验研究。以百粒重为评价指标进行二次旋转正交组合试验,利用Mat Lab软件验证分析,运用决定系数R2、P值分析了模型的可信度,并进行响应曲面分析。结果显示:在包衣锅倾斜角度为锅口平面与水平面成45°、包衣锅旋转速度为45r/min、振动频率为30Hz条件下,丸粒化包衣率达到了78%,单籽率为95%,有籽率为98%。试验表明:振动力场作用下的牧草种子丸粒化包衣机可大幅度提高种子包衣合格率和包衣质量。     

紫花苜蓿种子丸化包衣工作参数优化设计

针对紫花苜蓿种子丸化包衣存在丸化合格率低、种粉间混合均匀度差、丸化工艺落后等问题,采用数值模拟和试验验证相结合的方法,对紫花苜蓿种子丸化包衣工艺参数进行优化设计。通过离散元软件EDEM建立紫花苜蓿种子的仿真模型,采用离散系数作为评价指标研究了包衣锅振动频率、转速、倾角对种粉间混合均匀度的影响,同时以丸化合格率J作为评价指标,采用单因素试验验证数值模拟的可行性。为进一步研究各因素对种粉间混合均匀度的影响规律,以丸化合格率J作为评价指标进行二次回归正交设计试验,通过Design-Expert软件建立紫花苜蓿种子丸化合格率的二阶回归方程并进行方差分析。结果表明：对紫花苜蓿种子丸化合格率影响前3的因素为包衣锅倾角、包衣锅振动频率与包衣锅转速,并以丸化合格率的最大值为优化目标得到最优工艺参数组合,即包衣锅倾角为44°、包衣锅振动频率12Hz、包衣锅转速68r/min。研究结果可为振动作用下小粒种子的丸粒化包衣机设计和丸化包衣工艺参数优化提供参考依据。     

基于EDEM的冰草种子丸化机工艺参数优化仿真与试验

针对冰草种子丸化包衣存在丸化合格率低、种粉间混合均匀度差、丸化工艺落后等问题,采用数值模拟和试验验证相结合的方法,对冰草种子丸化包衣工艺参数进行优化设计。通过离散元软件EDEM建立冰草种子的仿真模型,采用离散系数作为评价指标研究包衣锅振动频率、转速、倾角对种粉间混合均匀度的影响,同时以丸化合格率作为评价指标,采用单因素试验验证数值模拟的可行性。为进一步研究各因素对种粉间混合均匀度的影响规律,以丸化合格率作为评价指标进行二次回归正交设计试验,通过Design Expert软件建立冰草种子丸化合格率的二阶回归方程并进行方差分析。结果表明：影响冰草种子丸化合格率的主次因素为包衣锅倾角、包衣锅振动频率、包衣锅转速,并以丸化合格率的最大值为优化目标得到最优工艺参数组合：包衣锅倾角41°、包衣锅振动频率21 Hz、包衣锅转速45 r/min。在此工艺参数组合下,丸化合格率达到最高,为95%,这表明种粉间能达到最佳的混合均匀度。研究结果可为振动作用下小粒种子的丸粒化包衣机设计和丸化包衣工艺参数优化提供参考依据。     

牧草种子丸粒化包衣运动规律与参数优选研究

种子丸粒化包衣质量对种子发芽、生长性能影响较大。为此,针对影响牧草种子丸化包衣质量的丸粒化包衣机工作参数进行了试验研究。运用离散元仿真软件EDEM分析了包衣锅的振动频率、转速及倾角对牧草种群运动轨迹及混合度的影响规律;采用具有振动作用的丸粒化包衣机,设计了3因素5水平的正交试验,对牧草种子丸粒化包衣的工作参数进行优选。研究结果表明:影响牧草种子丸化包衣质量的主次因素为包衣锅倾角包衣锅转速振动频率;当包衣锅转速、包衣锅倾角、振动频率分别为52r/min、44°和20Hz时,丸粒包衣质量最优。     

牧草种子丸化包衣预混合实时控制系统的设计

针对牧草种子丸化设备存在自动化程度较低、丸化包衣品质较差等问题,设计了牧草种子丸化包衣预混合实时控制系统,可有效提高丸化包衣品质。该系统以单片机作为控制核心,集编程、传感器等技术于一体,可根据给定种子量实时配比粉料量和药液量,并同时在混料室内充分混合,实现了实时精确控制功能。以牧草种子丸化包衣为例,将预混合系统安装前后进行了对照试验,当包衣时间同为20min时,安装了预混合系统,其单籽率与丸化包衣合格率分别为92%、95%;而未安装预混合系统,其单籽率与丸化包衣合格率分别为83%、90%。试验结果表明:在粉料与药液进入包衣锅前进行预混合,可有效降低多籽率,提高单籽率和丸化包衣合格率。研究结果可为小粒牧草种子丸化包衣提供参考依据。     

丸粒化包衣种子识别检测系统设计与试验

由于存在包衣配方不统一、包衣机自动化水平低等问题,目前我国种子包衣合格率检测精度和效率较低。为此设计了一套丸粒化包衣种子识别检测系统,针对形状为类球体的包衣种子进行识别。首先,搭建拍摄平台,拍摄的图像传输至识别控制系统中进行图像前期处理。其次,根据图像处理后不同类型包衣种子特征提出了一种识别检测算法,根据破损包衣种子与其它包衣种子图像面积比例的差异,利用高级形态学处理实现破损包衣种子的识别。根据多籽种子与合格种子颗粒像素值的差异实现对多籽种子以及合格种子的识别。最后,对种子总数、合格数、多籽种子数及破损种子数进行检测,计算得到包衣合格率。以红三叶种子进行试验,结果表明：整套系统图像采集、处理与识别时间约为3 s;运用高级形态学处理识别破损包衣种子准确率达98.8%;当试验样本为200粒时,总数识别算法的准确率达到99.1%;对合格包衣种子以及多籽包衣种子识别相对误差分别为1.18%与3.36%。该识别检测系统实现了拍摄、图像处理、检测识别以及结果保存等功能,实现了包衣种子的无损检测。     

丸粒化包衣种子识别检测系统设计与试验

由于存在包衣配方不统一、包衣机自动化水平低等问题,目前我国种子包衣合格率检测精度和效率较低。为此设计了一套丸粒化包衣种子识别检测系统,针对形状为类球体的包衣种子进行识别。首先,搭建拍摄平台,拍摄的图像传输至识别控制系统中进行图像前期处理。其次,根据图像处理后不同类型包衣种子特征提出了一种识别检测算法,根据破损包衣种子与其它包衣种子图像面积比例的差异,利用高级形态学处理实现破损包衣种子的识别。根据多籽种子与合格种子颗粒像素值的差异实现对多籽种子以及合格种子的识别。最后,对种子总数、合格数、多籽种子数及破损种子数进行检测,计算得到包衣合格率。以红三叶种子进行试验,结果表明：整套系统图像采集、处理与识别时间约为3s;运用高级形态学处理识别破损包衣种子准确率达98.8%;当试验样本为200粒时,总数识别算法的准确率达到99.1%;对合格包衣种子以及多籽包衣种子识别相对误差分别为1.18%与3.36%。该识别检测系统实现了拍摄、图像处理、检测识别以及结果保存等功能,实现了包衣种子的无损检测。     

番茄种子包衣丸粒化装置的设计与试验

为解决番茄种子扁圆轻薄、人工播种效率低及无法机械化播种等问题,设计了一种番茄种子自动包衣丸粒化装置,并利用该装置进行了试验。该装置主要由喂料器、转盘、滚筒、供液设备、控制箱及支座组成。在5g番茄种子与400 r/min的供液泵转速条件下,以滚筒转速、包衣时间、包衣剂质量及胶悬液体积为试验因素进行了正交与回归试验,并通过DPS数据处理软件对试验数据进行统计分析,得出试验范围内试验因素对丸粒化后种子抗压强度、有仔率和单仔率等指标的影响规律。同时,优化确定了包衣装置包衣丸粒化番茄种子的最佳参数组合:在滚筒转速为500r/min、包衣时间为300s、包衣剂质量为55g及胶悬液体积为40m L时,抗压强度、有仔率、单仔率分别为316.8 g、87%、93%。该研究可为番茄、辣椒等茄果科种子包衣丸粒化的研究提供参考。     

基于振动力场下牧草种子丸粒化包衣机的设计

种子包衣机是在不改变种子原有活性的基础上将肥料、农药等附着在种子表面的机械。针对牧草种子丸粒化包衣存在的有籽率和单籽率低及丸粒化包衣品质差等问题,设计了一种基于振动力场作用下小粒牧草种子包衣机,通过振动和旋转的组合运动进行包衣,提高种子的包衣丸化率。本设计加入了混料室、精确供料称重盘,并针对种子在包衣过程中粉尘过大和农药泄露,设计了种子包衣机的粉尘处理装置。     

振动作用下冰草种子丸化包衣运动与试验研究

为了恢复草原植被,提高喷播后冰草种子的发芽率及成活率,自行研制了冰草种子丸粒化包衣机。为研究冰草种子丸粒化包衣规律及探索冰草种子丸粒化包衣机理,基于离散元仿真法,采用Hertz-Mindlin接触模型,运用离散元EDEM仿真软件对振动作用下冰草种子包衣机丸化过程的种群运动状态进行模拟仿真。从单颗粒随机运动轨迹、宏观颗粒流运动矢量图的角度分析颗粒混合过程的宏观混合规律。仿真结果表明:振动频率为25Hz、振幅为3mm、包衣锅转速为40r/min时,种群在能在不同的时间点、相同的空间区域分布的较为理想。在包衣机试验台上进行正交试验,确定了影响包衣合格率的主次因素为包衣锅倾角转速振频。     

牧草种子丸粒化包衣机种液实时混合系统的设计

针对我国现有牧草种子丸粒化设备自动化程度、工作效率及丸粒化合格率低等问题,设计了一种自动化种液实时混合系统。该机构将供种和供药系统设计在种子进入滚筒的下落过程中,省去种子和药液在滚筒内的混合过程,减少种液混合时间,种液混合更加均匀,降低了种与种之间的粘结机率,提高单籽率。试验结果表明:该装置可以明显减少丸化时间,提高种子丸化的单籽率和丸化率。     

油菜种子甩盘式丸化加工试验与参数优化

为研究油菜种子丸粒化核心工艺对成丸质量的影响,分析了油菜种子丸化过程的接触力学,构建丸化过程的仿真模型,开展验证试验,优化油菜种子丸粒化加工工艺。接触力学分析结果表明,种丸粘结包敷的前提是种丸-粉剂颗粒碰撞过程中的相对切向速度小于阈值,二者未发生相对滑动;较大的法向接触力可提高最大静摩擦力、压实丸粒粘结,促进成丸质量;而对于种丸-种丸、粉剂-粉剂间接触,增大切向接触力、降低法向接触力,有利于减少多籽、空丸及形变等问题发生。仿真结果表明,当甩盘转速为1200r/min时,种丸-粉剂的速度均差为0.22m/s,创造静止粘结条件;种丸和粉剂速度分布标准差为0.42、0.52m/s,种丸-种丸、粉剂-粉剂的平均速度影响多籽和空丸产生。供粉速度影响核心粘结区域种子和粉剂的比例,粉剂过多形成空丸、浪费粉剂,粉剂不足降低包敷效率。正交试验极差和方差分析结果表明,粉液比是影响成丸质量的最主要因素,丸粒化油菜种子最佳工艺参数：甩盘转速为1200r/min、粉液比为2.1、供粉速度为24g/min,此时成丸合格率为95.7%,单籽率为94.9%,包敷效率为1.8kg/h。研究结果揭示了种子丸粒化机理,形成了油菜种子丸粒化加工工艺,有利于提升油菜种子加工水平。     

基于离散元方法的谷子种子丸粒化仿真及试验研究

谷子种子丸粒化技术可以使谷子种子粒径、质量明显增大,便于精量播种。为提高谷子种子丸粒化合格率,对谷子种子进行丸粒化试验,通过对谷子种子在不同转速下的丸粒化过程进行仿真模拟,探索转盘转速对其影响规律,并基于仿真结果进行二次回归正交旋转组合试验,确定各影响因素间的显著性和交互作用。研究结果表明：选用较为适宜的转盘转速对谷子种子丸粒化作业效果具有至关重要的意义,且谷子种子丸粒化合格率随电机转动频率、混合时间的增加先增加,而后趋于稳定;随下粉量、下水量的增加先增加,后减小;确定了最优参数组合,即电机转动频率、混合时间、下粉量、下水量分别为43.6Hz、402s、134.83g、85.77g时,丸粒化合格率能达到95.0%。研究结果可为模拟谷子种子丸粒化提供新的思路,为实现谷子机械化播种提供参考。     

冰草种子丸化包衣机混合装置的参数优化

为提高冰草种子丸粒化包衣机的包衣质量和包衣效率,设计了基于旋流式流化床原理的包衣机预混合装置,并对影响混合装置工作效率的主要参数(入口风速、种衣剂流量、雾化喷头速度)进行单因素和正交试验。结果表明:影响丸化合格率的主次因素依次为入口风速、种衣剂流量、雾化喷头速度,冰草种子丸化包衣机混合装置的最优参数组合为入口风速3.5m/s、雾化喷头速度4.0m/s、种衣剂流量0.4L/min。     

基于振动作用的牧草种子丸化包衣参数的试验研究

为了加快退化草地的植被恢复,提高小粒牧草种子适应草原恶劣环境的能力,利于喷播作业和机械化精密播种,增强牧草种子防病抗虫的能力和发芽出苗的能力,对小粒牧草种子进行丸化包衣是非常必要的。为此,设计了基于振动源的倾角可调牧草种子丸化包衣试验装置。该装置的倾角可调装置能使包衣锅的倾斜角在0°~9 0°之间变化,满足了不同种子对倾斜角的需求,并加入了振动力场,能够增加种子与种子之间的摩擦、碰撞的次数,提高丸化包衣率。结果表明:当锅体的转速为49r/min、倾斜角为50°、振动加速度为11.3mm/s2时,丸化率达到最大值77.5%。     

甘蓝种子丸粒化包衣加工工艺及其对品质的影响

针对目前甘蓝丸粒化种子在机械精量播种中颗粒硬度低、包衣材料容易脱落的问题,本研究采用粘性粉体材料白粘土、高岭土、膨润土分别与滑石粉配比进行甘蓝种子丸粒化包衣处理。分析包衣材料的基本理化性质,测定丸粒种子的粒径、千粒重、硬度、粉尘脱落率、发芽势、发芽率及发芽指数。结果表明,粘性材料质量占比越高,丸粒种子的硬度越大,粉尘脱落越低。粘性材料同等质量占比,粘性包衣材料的聚合力:膨润土>白粘土>高岭土,其与丸粒种子的硬度呈正相关,与粉尘脱落率呈负相关,当白粘土和膨润土质量占比达到30%时,对丸粒种子的出芽势、出芽率造成不良影响,并且膨润土丸粒种子表面有较严重的凸起,影响种子的流动性。综合比较白粘土质量占比20%时,丸粒种子硬度4.982 N、粉尘脱落率8.85×10~(-4)%、发芽率0.83、发芽指数14.87为较好的包衣材料配比。该丸粒种子能满足机械精量播种的要求,也为进一步研究丸粒化包衣种子结构强度及其他包衣材料奠定良好的基础。     

橡胶籽脱壳试验机工作参数优化与试验

为提高橡胶籽脱壳加工的脱壳率和降低其破碎率,本文结合橡胶籽物理特性,运用Box-Behnken试验设计理论进行关键部件工作参数试验与优化,重点研究橡胶籽脱壳试验机工作关键参数中滚筒转速、脱壳间隙、滚筒表面材料自流角对脱壳率、破碎率的影响规律,将脱壳率、破碎率作为响应指标进行双目标优化和响应面分析,得出当橡胶籽脱壳试验机关键部件在给定区间内的最佳工作参数组合为:滚筒转速343.03 r/min,脱壳间隙12.35 mm,滚筒表面材料自流角15.5°,此时脱壳率和破碎率达到区间内最优解,其值分别为84.53%、12.95%。将优化参数修正后在实验室自制的橡胶籽脱壳试验机上多次重复验证试验,得出此时平均脱壳率为83.78%,破碎率为12.47%,说明此工作参数优化结果具有较高可靠性。该研究可为提高橡胶籽脱壳设备工作质量提供参考。     

基于批次式包衣机的智能化专家系统设计

设计一种以专家系统为核心,包括批次式种子包衣机和包衣质量图像检测系统的智能化控制系统。以种子包衣品质和合格率为目标,通过构建基于神经网络的包衣参数自学习和智能混合参数优化策略系统,根据经验知识库和实时反馈值,对包衣机的加工参数实现在线优化。采用Lab Windows/CVI开发平台编制系统软件,实现参数设置、加工参数推荐和优化、数据通讯、设备控制、运行参数和画面显示、手动调校、数据存储查询等功能。系统与批次式包衣机配套应用,结果表明整机的智能化水平明显提升。专家系统能够针对不同种子自动优化组合加工参数,在满足包衣品质和合格率的前提下,提高效率,节省包衣剂用量,效果显著。     

土壤水分特征曲线模型参数的非线性传输函数研究

以黄土高原区土壤为研究对象,通过土壤水分特征曲线与土壤基本理化参数系列试验,获得了Van-Genuchten模型参数的实测数据样本,建立了土壤基本理化参数与Van-Genuchten模型参数之间一一对应的关系,创建了以土壤黏粒含量、粉粒含量、容重、有机质含量、全盐量为输入变量,Van-Genuchten模型参数为输出变量的非线性传输函数预报模型。研究表明:以土壤黏粒含量、粉粒含量、容重、有机质含量、全盐量为输入变量,对Van-Genuchten模型参数进行非线性预报是可行的;所建立的非线性预报模型精度较高,预测样本下Van-Genuchten模型参数α的实测值与预测值的相对误差的平均值为9.66%,参数n的实测值与预测值的相对误差的平均值为6.83%,检验样本参数α的实测值与预测值的相对误差的平均值为7.34%,参数n的实测值与预测值的相对误差的平均值为5.45%。研究成果为黄土地区提供一种便捷获取土壤水分特征曲线的途径。     

丸粒化玉米种子薄层干燥的数学模型

采用多元线性回归分析程序,将常见的谷物薄层干燥模型化为线性模型。在对丸粒化玉米种子进行三因素三水平干燥试验的基础上,通过试验数据的分析,对不同风温下的干燥曲线进行模型比较,经拟合得出适合丸粒化玉米种子的数学模型为Page模型。丸粒化玉米种子干燥特性不同于非丸粒化种子,丸粒化种子有其薄层干燥方程。该模型能较好地预测各干燥阶段的干燥速率及含水率,确定合理的干燥工艺以便调控干燥环境,达到高效低耗的目的。