基于响应曲面法的窝眼轮式三七精密排种器性能试验

【目的】优化三七窝眼轮式排种器的结构参数,提高排种器的排种性能。【方法】以三七种子为研究对象,选取排种器的型孔数量、型孔直径、型孔深度和窝眼轮转速4个因素进行2次正交旋转组合试验;利用自制土槽试验台测试试验组排种合格指数、重播指数和漏播指数;通过响应曲面法对试验结果进行分析;建立各因素和试验指标的二次回归模型;分析各因素、各因素交互项和二次项对合格指数的影响规律;优化试验因素,并进行试验验证。【结果】影响排种器合格指数的因素主次顺序为型孔直径、型孔深度、型孔数量和窝眼轮转速。当型孔深度为5.4mm,窝眼轮转速为35 r·min-1,型孔数量为12~14,型孔直径为7.7~8.2 mm时,排种合格指数大于90,重播指数和漏播指数均小于5。优化参数后的验证结果与优化结果基本一致。【结论】可通过响应曲面法优化排种器性能。该研究可为三七播种机设计提供理论依据,为三七机械化种植奠定基础。     

育种小麦精密排种器排种性能的试验研究

在分析单粒精密播种机工作性能要求的基础上,对自行设计的小麦育种用气吹式排种器进行排种性能的分析与试验,找出了影响排种器排种性能的主要因素及其工作范围。采用优化试验设计方法,对其排种性能进行优化试验,建立了各指标的数学模型,并对各因素影响效应进行分析,找出了能满足排种性能要求的最佳工况值。     

几种典型精密排种器的对比分析

对国内外几种典型精密排种器的工作原理、性能特点及适用范围作了对比分析,为精密排种器和播种机的设计制造、选型配套及使用维护提供参考。     

精密排种器排种质量的机器视觉检测与分析

为开发具有较高效率和精度的精密排种器试验检测系统,研究了一种机器视觉检测技术,它采用视觉传感器采集排种口动态种子流下落时的序列图像,通过图像处理、排种时间检测、型孔种子数识别等过程,获得型孔种子数的频率分布,进而计算合格指数、重播指数、漏播指数等排种质量指标。研究结果表明,采用平稳随机过程模型描述排种时间和型孔种子数序列,采用帧间隔及最大帧种子时间与排种间隔合理匹配的图像采集模式以使种子重复成像,既可保留有用信息,又可在较宽范围内选用帧频率,能够在25~30 Hz常见帧频率下对单粒播和穴播排种器的排种质量进行有效检测。     

基于EDEM的倾斜圆盘勺式大豆排种器投种性能优化研究

为提高倾斜圆盘勺式大豆排种器投种稳定性和均匀性,建立投种过程的运动学模型,分析得出排种盘转速和投种角是影响投种性能的主要因素。利用离散元软件EDEM进行仿真研究,设计二因素二次回归正交旋转组合试验,运用SPSS软件对试验数据进行处理,以合格指数和变异系数作为排种器性能评价指标,分别建立其与排种盘转速、投种角的回归方程,利用Matlab绘制三维等值线图,确定了影响合格指数和变异系数的主要因素。对试验因素进行优化计算,得出最优参数组合为排种盘转速41.7 r/min,投种角19.2°,此时合格指数为94.88%,变异系数为12.17%。     

集排式排种器棉种气流输送排种性能试验

[目的]为解决气吸滚筒集排式排种器依靠棉种自重在排种过程中运动不确定性较大的问题,提出了一种可为下落棉种提供正压气吹力的导种管结构布置方式,以增加棉种颗粒的运移稳定性,实现稳定排种.[方法]以输种管倾斜角、输种管内径和吹种正压为试验因素,合格指数和漏播指数为评价指标,在排种器滚筒转速15.38 r/min,投种高度65...     

高速摄影在精密排种器性能检测中的应用

针对光电传感器无法判断种子破碎而产生检测误差的缺陷,提出以高速摄影弥补光电传感器检测误差,提高精密排种器性能检测精度的新方法,并对光电传感器和高速摄影同时用于精密排种器性能检测的结果进行了融合分析。台架试验表明,高速摄影用于排种性能和种子破碎检测不仅可剔除光电传感器检测时,因种子破碎引起重播指数增大而产生试验结果的误差,提高检测结果的准确性和可信度,而且可以通过对高速摄影拍摄的图片进行再现观察与分析,真实地反映精密排种器种子破碎特征和排种器的排种均匀性,为改善精密排种器性能提供了一条新途径。     

外槽轮排种器性能检测及分析

采用机器视觉方法,检测了外槽轮排种器的排种过程,以期对该排种器性能进行较精确地评价。小麦试验结果表明,排种量呈某种性质的离散分布,其条形图一般非对称,峰值偏左。排种器转速和槽轮工作长度愈大,则排种均匀性愈好,条形图趋于对称。两个参数对排种能力及排种均匀性均存在极为显著的影响,显著性检验尾概率的最大值分别达0 0007和0 0016,效应模型的决定系数最小值为0 9185。排种量的均值达17 0343粒/s～165 9395粒/s,标准差达13 6025粒/s～27 4819粒/s,变异系数达15 6797%～79 8534%。排种量的极差变化较小。槽轮工作长度值18mm可能处于排种量跃升的临界状态附近。     

气力式谷子精量排种器结构设计及性能试验

针对现有气力式排种器对谷子等小粒径种子难以实现精量播种问题,根据谷子形状等物理特性,通过优化排种器结构,设计一种舀勺-气吸组合式谷子精量排种器,研究排种器关键部件结构与参数对谷子精量排种性能的影响。应用JPS-12排种器性能检测试验台,以排种轴转速、舀种勺位置夹角和舀种勺圆心角为试验因素,以穴粒数合格指数、穴距合格指数、空穴指数及穴距变异系数为试验指标,进行三因素三水平正交试验,分析各试验因素对于性能指标影响的显著性。结果表明:排种器较优的工作参数为,舀种勺圆心角45°、舀种勺位置夹角-15°、排种轴转速10 r/min;优化定型后舀勺-气吸组合式谷子精量排种器综合性能试验指标为,穴粒数合格指数88.7%,穴距合格指数87.7%,空穴指数1.3%,穴距变异系数12.3%。该排种器作业性能满足小粒径作物精量播种和农艺要求。     

双吸盘小麦精密排种器参数设计与优化

为适应小麦精密播种的要求,对传统气吸式精密排种器进行改进,确定了各部件参数的取值范围。通过二次回归正交试验,分析吸孔直径、吸孔处压力和排种盘转速3个因素对合格率的影响,并建立了合格率的回归方程进行方差分析和拟合度检验。结果表明:影响小麦气吸式排种器合格率的因素依次为:排种盘型孔直径、吸孔处风压和排种盘转速;经回归方程优化得到各因素的最优组合为,吸孔直径2.6 mm、排种盘转速28.3 r/min、吸孔处压力2.28 kPa,此时排种器合格率达到97%,满足小麦精密播种的要求。改进后的小麦精密排种器结构简单,较传统气吸式精密排种器排种性能有较大提高。     

短乳杆菌产葡萄糖异构酶培养基的响应面法优化

【目的】优化产葡萄糖异构酶短乳杆菌(Lactobacillus brevis)培养基,提高短乳杆菌产葡萄糖异构酶的能力。【方法】采用基于非完全平衡块原理的Plackett-Burman法和响应面法(Response Surface Methodology,RSM),对短乳杆菌发酵产葡萄糖异构酶的培养基进行优化。【结果】①短乳杆菌产葡萄糖异构酶的3个主要影响因子为:木糖、玉米浆干粉和MgSO4.7H2O。②通过最陡爬坡试验、旋转中心组合设计及响应面分析确定的短乳杆菌最适发酵培养基组成为:木糖13.43 g/L、玉米浆干粉23.14 g/L、MgSO4.7H2O 2.54 g/L、MnSO4.4H2O 0.25g/L、酵母膏5 g/L、醋酸钠5 g/L、柠檬酸三铵2 g/L、K2HPO42 g/L、Tween-80 1 mL/Lp、H 6.2~6.4。【结论】获得了能够提高短乳杆菌产葡萄糖异构酶能力的培养基,在优化培养基的条件下,葡萄糖异构酶总活力达到80.5 U,较优化前的60.5 U提高了33.06%。     

响应面法优化闪式提取废弃烟叶中的茄尼醇

通过响应面法对闪式提取废弃烟叶中茄尼醇的液料比、电压和提取时间进行优化。结果表明:响应面法优化的闪式提取茄尼醇的最佳参数为液料比17∶1,电压113 V,提取时间110 s;在最优条件下进行了5次验证试验,茄尼醇的平均提取率为46.03%,与理论值(46.31%)的相对误差仅为0.6%。     

响应面法优化闽北乌龙茶CCD色选机的工艺参数

以闽北乌龙茶CCD色选机为研究对象,通过单因素试验探明色选机茶叶流量、一号色选灰度阈值和二号色选灰度阈值3个因素对台时产量、选别率和带出比的影响,再根据Box-Behnken设计原理和响应面法优化色选的工艺参数.结果表明,3个因素对选别率和带出比影响显著,最佳工艺条件为:流量3.0×10-4m3·s-1、一号色选灰度阈值170和二号色选灰度阈值180.以色选机初始生产工艺参数作对照进行模型验证试验得出:验证值与预测值相接近,相比对照组的选别率提高了11.590%,带出比下降了5.748%,表明该优化工艺参数适用于CCD色选机拣剔闽北乌龙茶作业.     

基于响应面法的室内用防腐胶合板制作工艺优化

以丙三醇和2％质量分数硼酸的复配物为防腐剂,以脲醛树脂胶为胶黏剂,采用响应面分析法对室内用马尾松防腐胶合板的制作工艺进行优化,并用傅立叶变换红外光谱（FTIR）进行表征分析．结果表明,马尾松防腐胶合板的最佳制作工艺为：防腐液中丙三醇的质量分数1．91％,干燥温度75℃,干燥时间4h．在此条件下制作的马尾松防腐胶合板胶合强度为1．39MPa,与理论预测值基本一致．FTIR分析表明硼酸与丙三醇混合后反应生成硼酸酯,硼酸酯对木材结构和胶粘剂的固化不会造成不良影响,因此制作的马尾松防腐胶合板胶合强度可以达到国家标准GB／T9846-2004中Ⅱ类胶合板的要求．     

振动对气力式油菜精量排种器性能影响

针对机械振动改变种子受力和运移状态,继而导致精量排种器性能降低的问题,基于振动排种器性能检测试验台,开展无振动、不同振频、不同振幅对油菜精量排种器排种性能影响规律试验。结果显示：无振动条件下,吸种负压达到临界点前（合格指数≥90%所对应负压值）排种性能指标变化规律与转速大小规律相关,转速越大,合格指数和漏播指数指标值整体偏低,呈降低趋势;10、20 Hz振频时,振动导致排种器垂直方向位移增大,投种无序性加大,合格指数始终<80%,明显低于无振动和30 Hz振频,30 Hz振频时临界负压绝对值较无振动时略低,负压绝对值高于临界负压绝对值时的合格指数>90%;40 Hz振频、振幅≥8 m/s2时充种室及吸种区种群呈现“沸腾”状态,低吸种负压绝对值即可实现高合格指数,并可降低高负压绝对值时型孔重吸率。不同频率振幅工况组合下,吸种临界负压绝对值差异显著,达临界值前吸种负压对应的排种合格指数存在明显差异,达临界值后机械振动影响降低。     

油菜精量播种机排种器驱动系统设计与试验

结合油菜播种农机、农艺要求,设计了油菜精量播种机排种器驱动系统,对播种机行距、播量和穴距等主要性能指标分别进行了分析计算.按照设计工作幅宽2 m、播种6行、种子发芽率85%,计算得:行距在330~400 mm之间可调;穴距在26 n~220 n(n为每穴种子数)之间可调.当分别取1、2、3粒/穴时,传动比分别在0.36~3.00、0.18~1.50、0.12~1.00之间可调;播量分别在150 600~349 710、301 200~699 420和451 800~1 049 130粒/hm2之间可调.取     

Plackett-Burman设计和响应面法优化单宁酶固态发酵培养基

通过优化单宁酶固态发酵培养基组成,以期最大程度提高产酶活力.首先采用Plackett-Burman设计对固态发酵培养基组分进行重要性筛选,并确定可显著影响单宁酶活力的3种组分:麸皮、水及单宁酸.通过最速上升试验接近最大响应区域后,再经中心组合设计响应面试验建立二次回归模型,发酵培养基最优组成确定为:麸皮9.23 g,水0.78 mL,单宁酸0.76 g,NH4NO31.20 g,MnCl2 0.024 g,NaCl 0.004 g,MgSO4·7H2O0.004 g,KH2PO40.004 g.在此条件下发酵单宁酶,酶活力达462.72 U/mL,与模型预测值467.57 U/mL非常接近.结果表明,利用Plackett-Burman设计和响应面法优化单宁酶固态发酵培养基非常有效.     

基于Plackett-Burman试验设计与响应面法优化玉米秸秆离散元模型

为了减小免耕播种机防堵装置数值模拟的误差,结合物理试验与仿真试验进行玉米秸秆离散元参数的标定。基于Hertz-Mindlin with bonding 接触模型建立了玉米秸秆离散元模型,以物理试验与仿真试验中临界载荷的相对误差为试验指标进行仿真单轴压缩试验;采用Plackett-Burman试验筛选出具有显著性影响的试验因素;采用Box-Behnken响应面法对玉米秸秆离散元模型进行优化。试验结果表明:接触半径和单位面积切向刚度对试验指标影响极显著(P<0.01),单位面积法向刚度对试验指标影响显著(0.01<P<0.05);玉米秸秆的最优离散元参数为,接触半径1.2 mm、单位面积法向刚度9.361×10⁷ N/m³、单位面积切向刚度9.845×10⁷ N/m³,在此条件下,仿真压缩试验的临界载荷为950.2 N,与物理试验值935.4 N的相对误差为1.58%,验证了参数的可靠性。标定的玉米秸秆离散元模型可用于免耕播种机防堵装置的数值模拟,为防堵装置结构优化改进提供了依据。