油茶果采摘装置关键部件的设计与试验

为解决目前我国油茶果采摘效率低,劳动强度大,采摘成本高等问题,设计了一款油茶果采摘装置,并对其关键部件进行了详细设计.通过建立油茶果采摘力学模型和求解,得到影响油茶果的采摘因素.运用ADAMS仿真分析得到激振器最大输出加速度为124.7 m·s-2,激振器产生的最大惯性力为10.03 kN;结合油荼果采柄分离力试验结果,确定了采摘装置参数设计的合理性.正交试验表明:影响油荼果采摘率主次因素依次为激振频率、激振时间和激振幅值;影响花苞损伤率主次因素依次为激振频率、激振幅值和激振时间.采用综合评分法得到了油茶果采摘最佳参数组合,即激振时间为10s、激振频率为15 Hz、激振幅值为150 mm时,此时油茶果的采摘率为85.36％,花苞损伤率为14.35％.     

油茶果采摘机冲击组件的设计与仿真

【目的】设计冲击式油茶果采摘机及冲击组件,采用数值模拟方法研究油茶果采摘过程,为油茶果采摘设备的研发提供依据。【方法】测量油茶果和花苞的物理特征参数,利用Creo软件对冲击式油茶果采摘机进行整机及冲击组件设计,通过Abaqus软件分别建立油茶果-果柄-果枝和花苞-花枝动力学模型,以油茶果和花苞的应力与形变量作为试验指标,仿真分析有套筒和无套筒冲击组件在机械采摘过程中对油茶果和花苞损伤的影响。【结果】在采摘作业中,有套筒和无套筒冲击组件使油茶果脱落的最大临界转速分别为399和372 r/min,最大应力分别为36.87和51.34 MPa,最大形变量分别为0.73和1.04 mm;花苞所受最大应力分别为0.86和1.34 MPa,最大形变量分别为0.86和1.74 mm。增设套筒的冲击组件使油茶果最大应力与最大形变量分别减少了28.2%和29.8%,使花苞最大应力与最大形变量分别减少了35.8%和50.6%。【结论】所设计的冲击式油茶果采摘机可有效降低油茶果和花苞损伤。     

一种新型油茶果摘果机研制及动态特性试验研究

为改善现有油茶果摘果机工作效率低以及需要人工辅助采摘等技术难点，设计了一种基于多连杆机构的油茶果采摘机，通过液压系统驱动执行机构进行往复运动，实现了振动式自动采摘油茶果。本研究首先介绍了基于多连杆机构的油茶果摘果机工作原理，确定了曲柄滑块机构关键部件的结构参数并完成了可调速液压系统设计。然后，开展了油茶果摘果机关键部位加速度和动态应力测试，评估了运动特性及强度指标。结果表明，整机能够正常运转，但是，滑块最大加速度为90 m·s^-2，上底盘最大应力为541 MPa，安全系数<1，需要开展优化设计。     

玉米秸秆垄沟条带混埋还田机的设计与试验

为了满足东北地区旱地合理耕层构建技术的要求,改善土壤耕层结构,实现秸秆混埋还田,研制了一种玉米秸秆条带混埋还田机。该机具主要由限深破茬装置、弹齿清垄装置、深松装置、混拌装置、镇压装置等组成,可以同时在三个垄沟内将地表上的秸秆混埋于15～20cm深度的土壤中,同时完成清垄、深松、镇压等多项作业,适合东北棕壤土区旱地合理耕层的构建技术要求。通过对弹齿清垄装置的运动轨迹分析得出,当机具前进速度范围在1.1～1.6m·s~(-1)时,弹齿清垄器的弹齿端部的绝对速度为1.73～2.51m·s~(-1),弹齿的拨草范围角为46°。通过对混拌装置的运动轨迹分析得出,当机具前进速度为1.38m·s~(-1)时,混拌刀切土节距为4.6cm,单条混拌幅宽为350mm,混拌刀辊的转速为300r·min~(-1)。并根据切土节距和混拌耕深设计了一种C型混拌刀,通过分析计算得到了C型混拌刀的各项参数以及侧切刃的阿基米德螺线方程。利用二维软件CAXA和三维软件Solidworks对混拌刀进行参数设计和实体模型的建立,同时利用ANSYS Workbench对所设计的混拌刀进行静力学分析来验证混拌刀结构的合理性。通过Design-expert软件对田间试验数据分析得出各因素对田间秸秆混埋率的影响主次顺序为:混拌深度秸秆覆盖量机具前进速度。最佳试验条件:在机具前进速度为1.25m·s~(-1),混拌深度为17.5cm,田间秸秆覆盖量为0.93kg·m~(-2)的条件下,秸秆混拌率为94.6%。该试验结果验证了机具作业性能达到了设计要求,为条带秸秆还田机的改进设计提供理论和实践参考。     

马铃薯碰撞损伤试验与碰撞加速度特性分析

针对收获过程中马铃薯破皮损伤率高的问题,以新鲜马铃薯为研究对象,借助马铃薯碰撞试验台,通过正交试验分析试验因素对马铃薯碰撞损伤体积的影响;结合马铃薯碰撞加速度变化曲线,分析马铃薯与杆条的碰撞压缩过程;选取初始高度和马铃薯质量为试验因素,考察碰撞加速度峰值随各因素水平的变化规律并建立回归模型,最后测试马铃薯碰撞损伤临界值。试验结果表明:影响马铃薯碰撞损伤体积因素的显著性由高到低依次为初始高度、马铃薯质量、马铃薯温度和碰撞材料;马铃薯与杆条碰撞经历了粘弹性压缩、弹塑性压缩、弹性恢复、与杆条分离等4个阶段;加速度峰值随初始高度的增加而增加,随马铃薯质量的增加而减小;马铃薯温度分别为5、15、23℃时与65Mn钢杆碰撞产生损伤的初始高度分别为50、80和250 mm,对应的碰撞速度和加速度峰值分别为0.99、1.253、2.506 m/s和434.154、674.437、1 249.794 m/s~2;马铃薯温度为15℃时与65Mn-塑料和65Mn-橡胶碰撞产生损伤的临界高度分别为320和280 mm,对应的碰撞速度和加速度峰值分别为2.506、2.344 m/s和1 589.528、1 409.697 m/s~2。     

超载运输车辆对沥青路面的破坏及制动距离的影响

利用现行规范规定的计算方法,在不同超载率情况下,对2种典型的路面和3种不同的初速度进行分析。结果表明,以设计弯沉值和沥青层层底拉应力为指标,当车辆轴载为160 k N时,对路面的破坏却增加了近8倍;当车辆轴载为300 k N时,对路面的破坏增加了近119倍;以半刚性材料层的拉应力为设计指标,车辆轴载为200 k N时,对路面的破坏却增加了256倍;车辆轴载为300 k N时,对路面的破坏增加了6 561倍。当车辆初速度为30 km·h~(-1)时,超载率为50%时,制动距离增加近3 m,超载率为100%时,制动距离增加近6 m;当车辆初速度为50 km·h~(-1)时,超载率为50%时,制动距离增加超过8 m;超载率为100%时,制动距离增加超过16 m;当车辆初速度为90 km·h~(-1)时,超载率为50%时,制动距离增加近27 m;超载率为100%时,制动距离增加超过53 m。     

高州油茶光合生理特性

【目的】阐明高州油茶光合生理特征,为优良种质资源选择及高效栽培管理提供理论基础和技术指导.【方法】利用LI-6400便携式光合仪,测定高州油茶主要光合生理指标.【结果和结论】高州油茶净光合速率的日变化均呈"双峰型"曲线,其光饱和点为1 417μmol·m~(-2)·s~(-1),光补偿点为18.92μmol·m~(-2)·s~(-1),最大净光合速率为12.58μmol·m~(-2)·s~(-1).蒸腾速率各季度变化均呈"单峰型"曲线,最高值为3.65 mmol·m~(-2)·s~(~(-1)).胞间CO_2浓度日变化趋势为"U"型曲线.水分利用效率日变化均呈"降-升-降"的趋势.气孔导度日变化曲线有"单峰型"和"双峰型"2种,其中7、9、11月和次年1月为"双峰型",次年3月为"单峰型".光合有效辐射、空气温度、大气CO_2浓度,蒸腾速率和气孔导度与光合速率的相关性最大.     

悬挂装置参数对拖拉机振动特性的影响

为研究不同农具位置对悬挂农具拖拉机振动特性的影响,以东方红-LX754拖拉机和淮丰1LS-740深松机为研究对象,采用CATIA软件建立拖拉机和农具简化的几何模型以及MATLAB编写随机路面文件,并基于ADAMS软件修改轮胎参数文本和导入随机路面激励文件,构建深松机-拖拉机-路面系统的虚拟样机。通过仿真研究悬挂装置参数对拖拉机驾驶员垂向振动加速度、座椅安装处俯仰振动角加速度、拖拉机质心垂向振动加速度的影响。结果发现,内提升臂与水平方向的夹角从20°增大到70°时,驾驶员垂直振动加速度峰值从30.09 m/s~2降低到17.61 m/s~2,垂直振动峰值频率从1.36 Hz增大到2.12 Hz,座椅安装处俯仰振动角加速度峰值从11.12 rad/s降低到7.56 rad/s,拖拉机质心垂直振动加速度峰值从42.42 m/s~2降低到29.33 m/s~2。     

油茶果破壳力学特性试验研究

为探明油茶果如何破壳,找到油茶果不同物理特性以及不同加载条件下破壳力的变化情况,为油茶果脱壳加工工艺提供理论依据,进行了准静态压缩试验,对影响油茶果破壳力的因素加载方向、加载速率、油茶果含水率以及油茶果直径等进行了分析。结果表明:沿茶果根顶连线方向加载最省力;加载速率、油茶果含水率和直径大小对破壳力的影响极为显著,破壳力随加载速率的增加先升高后降低,随含水率和直径的增加而升高。加载速率x1与破壳力y的函数关系式为:y=-0.07x21+9.73x1+422.62,油茶果含水率x2与破壳力y之间的函数关系为:y=0.12x22+0.89x2+46.9。     

光强对坛紫菜自由丝状体营养藻丝生长及生理指标的影响

【目的】探讨坛紫菜自由丝状体营养藻丝快速生长的最适宜光照强度。【方法】以坛紫菜新品种申福2号自由丝状体营养藻丝为培养材料,研究不同光照强度(10、20、40、80、100μmol·photons m~(-2)·s~(-1))对自由丝状体营养藻丝生长、光系统PSⅡ最大量子效率、光合色素含量、光合作用及抗氧化酶活性的影响。【结果】经25d培养后,坛紫菜自由丝状体营养藻丝的增重随光照强度梯度增加而表现出先增加后降低的趋势,其中80μmol·photons m~(-2)·s~(-1)光照强度培养下的藻体增重最多,且光系统PSⅡ最大量子效率Fv/Fm值最高。叶绿素a、类胡萝卜素、藻红蛋白含量整体上随光强的增加而逐渐降低,藻蓝蛋白含量则在各组间差异不显著。藻体CA和RubisCO酶活性均随光强增加而呈现先增强后减弱的趋势。其中,以40μmol·photons m~(-2)·s~(-1)培养下的酶活性最强,80μmol·photons m~(-2)·s~(-1)次之。超氧阴离子自由基和SOD在不同光强下的活性随光强增加呈现先减弱后增强的趋势,80μmol·photons m~(-2)·s~(-1)下培养的坛紫菜自由丝状体营养藻丝这两种酶的活性均最低,分别为最高活性试验组的24.0%和22.9%。【结论】在80μmol·photons m~(-2)·s~(-1)培养下,坛紫菜自由丝状体营养藻丝增重最多,藻体最大量子效率Fv/Fm值最大,RubisCO和CA活性较强,超氧阴离子和SOD活性最低,该光照强度最有利于坛紫菜自由丝状体营养藻丝的快速增殖。     

不同强度的UV-A对两种叶色生菜生长及品质的影响

为促进紫外线在植物工厂生产中的应用,在人工光源的水培试验室中,以红边生菜和紫叶生菜为材料,在红蓝组合LED光源中加入不同强度的UV-A,测定生菜的生长量及品质。结果表明:与红蓝组合光质相比,添加UV-A后,两种生菜的株高降低,随着辐射强度的增加逐渐下降。两种生菜地上鲜重经UV-A照射后均比对照下降,红边生菜未表现出显著差异,紫叶生菜在UV-A强度为50μmol·m~(-2)·s~(-1)地上鲜重比对照显著降低。两种生菜的地下鲜重和地下干重随UV-A辐射强度逐渐增加,对叶片数无显著影响。添加UV-A增加了两种生菜的可溶性蛋白质含量,维生素含量随UV-A强度的增加而逐渐提高。两种生菜花青素含量经UV-A辐射处理后比对照均提高,红边生菜在UV-A强度为30μmol·m~(-2)·s~(-1)时花青素显著提高,紫叶生菜在UV-A强度为30μmol·m~(-2)·s~(-1),50μmol·m~(-2)·s~(-1)时花青素显著提高。     

双体多向型激振装置参数研究

为提高果树振动采摘响应均匀性,同时提高果实采收效率、降低能耗、减少果树与果实的损伤,设计一种双体多向型激振装置,主要由偏心块、传动齿轮、传动轴、箱体等组成。建立振动装置–果树振动系统,并分析6种不同的偏心块转速比与偏心矩比组合产生的非圆周载荷效果。首先,采用多视角三维重建技术获取果树三维模型;然后,运用ANSYS进行果树谐响应分析得到激振装置的最佳工作频率;最后,运用ADAMS建立果树动力学仿真模型,比较非圆周载荷、直线载荷、圆周载荷下的果树加速度响应。仿真结果表明：当两偏心块转速比为3∶1、偏心矩比为1∶1时,果树在非圆周载荷下的加速度响应均值为194.35 m/s2,高于直线载荷下的(186.28m/s2),略低于圆周载荷下的(204.41 m/s2);非圆周载荷的加速度响应变异系数为0.575,低于直线载荷的(0.625)和圆周载荷的(0.622),说明非圆周载荷有更均匀的加速度响应。田间试验表明,该装置的采摘率为92.2%,果实损伤率为4.6%,优于单偏心激振装置。     

仿生无损吸取式苹果采摘装置的设计与试验

为解决苹果在采摘过程中机械化程度低的问题,根据人手采摘苹果的机理,借鉴章鱼吸盘吸附猎物的方法,研制一种仿生无损吸取式苹果采摘装置。该装置主要由气吸式末端执行器、摆位支撑机构、送果机构、实时在线采摘监控系统以及计重系统等组成。对采摘装置的关键部件进行有限元静力学强度分析和动力学模态分析,以确保设计方案的合理性。模拟采摘和吸取损伤试验结果表明:1)该苹果采摘装置可以采摘3 m高度以下,直径60～90 mm、果梗直径3.3～4.8 mm的苹果。2)该苹果采摘装置采用3关节万向节的气吸式末端执行器便于调整转动,在苹果采摘过程中可以调整末端执行器的采摘位姿与果实的生长姿态保持一致,并避开树叶、树枝造成的障碍,从而以最优位置和最佳角度实现采摘。3)对同一批次大小、质量相近,表面完好的30个苹果进行吸取损伤试验,吸盘吸力不会对苹果表皮造成损伤;对放置了7 d的试验苹果削皮处理后也未发现其内部果肉组织有损伤情况。     

车削用双层剪切销爆炸式快停装置的初步研究

本文介绍了一种用于车削的快速落刀装置。利用爆炸产生的气压剪断四个辅剪切销,使冲块自由飞行一段短的距离,在气压近似地达到最大值时,冲击夹刀块剪断主剪切销,使刀具突然快速地从切削区脱开,达到断开切削作用的目的。由于撞击夹刀块的能量包括爆炸气压和冲块的动能两项,所以夹刀块能获到很大的初始加速度。根据高速摄影技术测定的刀具从切削区脱开的时间——位移特性,计算出头160μs内的平均初始加速度为3.3×10~8mm/s~2,在3.3m/s的切削速度下,分离时间为1×10~(-5)s,分离长度<0.02mm,达到了设计要求。     

普通油茶总黄酮提取工艺优化及抗氧化活性比较

为测定5种山茶科植物(普通油茶、博白大果油茶、宛田红花油茶、金花茶、大果石笔木)叶片总黄酮含量,并比较其黄酮对·OH、DPPH·和O2-·的清除作用和总还原力.通过优化超声波萃取普通油茶叶总黄酮工艺,在单因素试验基础上结合响应面优化分析,确定最佳提取条件为超声波低频(35 kHz)、超声功率452.4 W、乙醇体积分数...     

油茶籽采摘时间对茶油品质的影响研究

通过分析油茶籽、压榨茶油以及压榨后饼粕中各项参数变化情况探讨油茶籽发育后期,不同采摘时间对其品质的影响。结果表明:随着油茶种子的逐渐成熟,油中不饱和脂肪酸含量日渐增多,抗氧化物质如维生素E、β-谷甾醇等也随着油茶籽的成熟而增加,在10月9日—10月24日间增加显著,10月24日以后增长稍缓,在10月29日达到最大;茶油的过氧化值以及酸值以自然落果的油茶籽油中最高。随着采摘时间的延迟,油茶籽油中低碳呈味物质含量降低,辛辣和涩味有所减缓。压榨饼粕中的茶皂素含量也随油茶籽的成熟而日益升高。综合实验数据得出10月29日之后落果之前为油茶果采摘的最佳时期。     

光照强度对狼爪瓦松愈伤组织有效物质积累的影响

以狼爪瓦松种子诱导的愈伤组织为材料,研究了光照强度对愈伤组织生物量及黄酮积累的影响。结果表明:光照强度为15~30("mol·cm~(-2)·s~(-1))时,有利于狼爪瓦松愈伤组织鲜重和干重的增加;对于狼爪瓦松中酚的积累,光照强度为15("mol·cm~(-2)·s~(-1))时,其含量(17.4mg/g DW)及生产量(68.53mg/L)最高。而当光照强度达到30("mol·cm~(-2)·s~(-1))时,可得到最高的多糖含量(125.8 mg/g DW)和生产量(615.05mg/L)。对于黄酮类物质,光照强度为15("mol·cm~(-2)·s~(-1))时,最有利于山奈酚-3-O-芸香糖苷的积累,而槲皮素、山奈素、表儿茶素没食子酸酯和异槲皮苷的积累在光照强度为30("mol·cm~(-2)·s~(-1))时最佳;总黄酮的含量(3 816.6mg/g DW)和生产量(18 654.0mg/L)在光照强度30("mol·cm~(-2)·s~(-1))时达到最大值。因此,光照强度是狼爪瓦松愈伤组织有效物质积累和生物量增加的影响因素之一,在愈伤组织培养时将光照强度调节为30("mol·cm~(-2)·s~(-1))较为适宜。     

基于高速摄像技术的振动落果惯性力研究

【目的】研究果实在激振力作用下脱离枝干的运动规律、果实振动脱落时的加速度和脱落惯性力,为振动式果品收获机的研制提供理论依据。【方法】运用果树振动装置进行了杏果侧枝振动落果试验,采用高速摄像仪对分离过程进行了跟踪拍摄,通过Phantom控制软件对图像进行跟踪、捕捉、分析和计算,探寻杏果实在脱离枝干过程中瞬时速度的变化规律。【结果】杏果实脱离枝干过程中瞬时速度的变化表现为增大-减小-匀速运动-杏果实与枝干完全分离,杏果实与所在枝干的相对瞬时速度最大达到1.723m/s,杏果实的脱落加速度最大为4.270×102 m/s2,脱落惯性力最大为5.124N。【结论】脱落惯性力是杏果实脱离枝干所需的最小作用力,其是确定振动式果品收获机在收获果实的过程中作用于枝干激振力大小的理论依据,也是振动式果品收获机其他性能指标的理论参考。确定适当的激振力,可以保证振动式果品收获机在采收过程中果实的采净率高,同时对果树的损伤最小。     

基于FLUENT的滴灌条件下土壤水分入渗数值模拟

[目的]研究滴灌过程中土壤水分的入渗规律对合理滴灌与作物增产有重要意义。[方法]本文采用Fluent软件对行距为50cm的滴灌种植模式计算求解。[结果]通过模拟得到土壤水分入渗的速度分布云图与各点水分分布云图。模拟结果与实际试验结果基本一致,入渗速度随入渗深度和宽度的增加而减小,水平方向和垂直方向的平均入渗速度分别为2.73×10~(-4) m·s~(-1)、2.24×10~(-4) m·s~(-1),水平方向入渗速度较大;水分到达距地面10cm深处作物根部所需时间大约为100~120min;入渗时各点土壤含水率增速随时间下降,随宽度和深度的增加而减小。[结论]模拟结果表明,数值模拟能够较好地反映滴灌条件下土壤水分入渗规律,为确定最优种植模式提供理论指导。     

大型抽水蓄能电站地下厂房结构振动反应分析

为了解一大型抽水蓄能电站地下厂房结构设计的合理性,通过建立地下厂房三维有限元模型对其厂房整体结构进行自振频率分析和共振复核。采用谐响应分析方法和时程分析方法,分别计算了厂房结构在机组振动荷载作用下、水轮机脉动压力作用下的振动反应,并依据相关规程提出振动控制标准。研究结果表明:厂房结构自振频率为23.736Hz,与尾水管低频涡带、额定转速频率、飞逸转速频率、叶片数频率、导叶后压力脉动频率保持有足够的错开度,基本不存在共振的危险性。振动荷载作用下,厂房机墩结构振幅相对较大,最大振幅发生在左侧定子基础板处,为0.064mm;最大径向动位移为0.011mm,位于上机架基础截面左侧上游基础板内侧;最大切向动位移为0.020mm,位于定子基础截面左侧上游基础板内侧,均满足设计规范控制要求;各部位径向与扭转动位移之和均小于规范规定的标准组合最大振幅值。厂房各部位最大均方根速度和均方根加速度分别为2.369mm·s~(-1)和0.124m·s~(-2),均出现在左侧定子基础板处的竖向,且均小于允许值。厂房结构最大动拉应力出现在左侧上游侧定子基础板处竖向,最大值为1.09MPa,满足钢筋混凝土结构的动强度控制标准。在脉动水压力作用下,厂房各典型部位混凝土结构各方向的振动位移、速度和加速度均较小,满足相关规范要求;部分主要构件的均方根加速度稍微超出建筑结构安全控制标准(1.0m·s~(-2)),但不会引起结构的损坏(10m·s~(-2))。