成熟期马铃薯秧拔取力及影响因素研究

为了研制马铃薯秧收获机械,探讨马铃薯秧收获方式,以成熟期品种中薯8号马铃薯秧为试验材料,在试验田中用指针式推拉力计测量马铃薯秧的拔取力,用土壤硬度计测量对应马铃薯样本的土壤硬度,并将对应样本处土壤进行采样,测量土壤含水率,使用软件对试验数据进行线性拟合,探讨马铃薯秧拔取力与马铃薯秧的质量、土壤硬度、土壤含水率之间的线性关系。结果表明:马铃薯秧的质量对拔取力影响显著,马铃薯秧的质量越大,拔取力越大;土壤硬度、土壤含水率对拔取力的影响不显著。试验结果为建立马铃薯秧拔取过程的力学模型提供了理论依据,对马铃薯秧回收作业机收获方式的确定等具有一定的参考和指导意义。     

基于离散元的胡萝卜机械拔取动态行为研究

植物根系与土壤之间的力学作用规律是根菜类作物收获机械设计的基础,为分析机械拔取过程中胡萝卜与土壤交互作用机理,采用自主研发蔬菜拔取测试系统进行田间试验,基于离散元理论建立胡萝卜拔取过程的土壤—胡萝卜模型,分析拔取对土壤的扰动作用,讨论机械拔取主要工作参数对胡萝卜机械拔取力的影响。结果表明:胡萝卜机械拔取力最大值出现在拔取过程初期,胡萝卜机械拔取对周围土壤的扰动区呈上大下小的倒圆锥形,扰动区域越大,拔取力越大。拔取力加载速度、拔取力倾斜角度越大,拔取力越大。拔取力沿胡萝卜生长方向时,拔取力最小,拔取力倾斜角度在6°以上时,拔取力随拔取倾斜角度的增大而快速上升。采用离散元法从拔取力及土壤的细观演变动态行为角度认识胡萝卜的机械拔取过程,分析胡萝卜与土壤分离过程的交互作用机理,为拔取式胡萝卜联合收获机械的研制提供理论依据。     

轮式作业机械对农田土壤压实的模拟试验研究

为了简化农田作业机械对土壤压实的试验过程,对轮式作业机械对土壤参数的压实影响总的变化趋势进行分析。用简单的试验装置对轮式作业机械对土壤的压实进行模拟试验,模拟试验测取了不同接地比压,不同通过次数下土壤含水率、容重和坚实度3项指标的变化。试验表明:接地比压和通过次数对当时土壤的含水率的影响不大;接地比压对土壤坚实度和表层土壤容重的影响较大;土壤被压实1次和2次时土壤的坚实度和容重有较大的影响;接地比压和土壤压实次数对深层土壤的容重影响不大。     

棉秆起拔力关键因素的研究与试验

棉秆起拔力的研究为设计棉花拔秆收获机械提供了一个重要参数依据。对棉秆起拔力的影响因素主要有棉秆直径、土壤含水率及起拔角度等因素。试验地点在新疆库尔勒尉犁县的试验田中进行,棉秆品种为新陆早45号,以棉秆直径和土壤含水率为影响因素进行单因素试验。分别在土壤含水率为25.3%、21.2%、15.8%,起拔角度为30°、45°、60°,起拔线速度为114.9、153.4、192.1mm/s条件下,进行三因素的试验组合。试验结果表明:随棉秆直径变大,棉秆起拔力呈上升趋势。组合试验结果显示:起拔角度对棉秆起拔力影响最为显著,土壤含水率比棉秆的起拔线速度影响显著;试验范围内的最佳起拔角度为30°,最佳含水率为25.3%,最佳起拔线速度为192.1mm/s。试验研究结果可以为棉秆机械收获机构的设计提供参考,也可作为棉秆力学研究的试验装置。     

沼液施用对设施土壤饱和导水率的影响

为探求沼液灌溉对土壤饱和导水率的影响。系统研究了不同沼液配比及灌溉量对番茄根区不同深度土壤的pH值、容重、总孔隙度、颗粒机械组成、含水率和有机质的变化规律,进而分析对土壤饱和导水率的影响。灌施沼液能一定程度降低土壤pH值,降幅为1.25%～3.75%;施用沼液可以降低土壤容重,降低幅度在2.13%～8.97%之间;灌施沼液可以降低土壤砂粒含量,增加土壤粉粒及黏粒含量;随着沼液灌溉配比增大以及沼液灌溉量的增加,不同土层深度的总孔隙度均呈现增加的趋势;土壤含水率与沼液配比无关与沼液灌溉量呈正相关,土壤含水率随土层深度呈抛物线变化;垂直剖面上,沼液灌溉处理土壤剖面的饱和导水率都随土壤深度的增加而下降;有机质对土壤饱和导水率的影响阈值为18.51 g/kg。多元逐步回归分析表明土壤容重、黏粒含量以及土壤有机质含量是影响土壤饱和导水率的主要因子,建议沼液合理的配比及灌溉量应控制为T2处理,但是其长期施用效果还有待于进一步验证。     

大豆脱粒过程籽粒力学特性试验研究

为了更准确地研究机械收获中大豆籽粒与机器脱粒分离部件之间的作用力、揭示大豆籽粒力学性能变化规律,采用万能材料试验机对5个大豆品种进行了压破、剪切和顶破试验。选取含水率作为试验因素,针对不同的受力方向、加载速度、刀片角度、钢针锥度、压入深度等试验方式,获得了不同试验条件下籽粒压破力、极限剪切力及硬度的变化规律,并对其函数关系进行了拟合。结果表明:大豆籽粒压破力与受力方向有很大关系,压破力随加载速度的增加而降低,随含水率的升高呈现先升高后降低的趋势;极限剪切力随刀片角度的增加而增大,随加载速度的增加而降低,随含水率的升高而降低;压入深度在0.2～1mm范围内,硬度与压入深度无明显关系,硬度随钢针锥度的增加而增大,随含水率的升高而降低。研究结果可为改进大豆脱粒和输送装置、确定大豆最佳机械收获时间和其它工艺参数提供理论依据和参考。     

棉秆拔取力测量装置的研究

棉花秸秆收获机械的设计需要拔取力等基础力学特性参数作为依据.以影响拔取力的重要因素-拔取角度为主,研制了拔取角度可调的手动棉花秸秆拔取力测量装置,该装置采用智能显示仪拉力传感器,可测量最大拔取力并记录拔取力的变化情况.经试验验证,该装置设计合理,操作简便,使用可靠,可以作为棉花秸秆收获机械的研发和棉花秸秆拔取力基础研究...     

辣椒穴盘苗力学特性及穴盘拔秧性能的试验研究

使用不同生长期的辣椒穴盘苗进行茎秆拉断试验,模拟取苗机构进行夹紧力试验,并根据苗龄、基质含水量、基质成分3个因素设计三因素三水平的穴盘拔取正交试验。试验发现:拉断辣椒穴盘苗所需的拉断力随夹秧位置的提高而逐渐降低,茎秆的抗拉能力高于枝叶,茎秆越粗壮抗拉断能力越强;取苗时,土壤黏附力是影响拔取力和夹紧力的主要因素;基质配比对从穴盘中取出穴盘苗所需的拔取力影响高度显著,含水率对拔取力影响较为显著,苗龄对拔取力无显著影响。试验结果表明:通过直接拔取的方式从穴盘中取出穴盘苗是可行的,但夹具的夹紧力要根据穴盘苗的实际情况进行调整,夹持部位应尽量靠近基质块上表面,避开茎秆基节;取苗时,苗龄50天以上,基质中泥炭、蛭石、珍珠岩的比值为1:1:1,含水量为50%,最为合适。     

棉秆拔取力测试装置正交优化分析研究

针对目前我国棉秆资源利用率低下、棉秆回收机械急需深入发展研究等问题,设计了一种移动式棉秆拔取力学参数性能测定装置。在静置状态以土壤含水率、起拔角度和起拔线速度为影响因素,利用Design Expert软件设计三因素三水平试验,结果表明:棉秆起拔角度、土壤含水率、起拔线速度的P-vaule分别为0.00539、0.01949、0.02759,均小于0.05。极差分析表明:棉秆的影响因素由大到小的次序为起拔角度、土壤含水率、起拔线速度。大田试验结果表明:棉秆测力装置最佳的起拔条件为线速度119.2mm/s、土壤含水率25.3%、棉秆的起拔角度30°,此时平均起拔力为363N。该装置可为棉花秸秆收获机械的研究提供依据及试验参考。     

基于响应曲面法的移动式棉秆拔取力测试装置设计及试验研究

针对目前我国棉秆资源利用率低下,棉秆回收机械急需深入发展等问题,设计一种移动式棉秆拔取力学参数性能测定装置。以起拔阻力F作为响应指标,基于响应曲面分析法,利用Design Expert软件设计三因素三水平试验,选取起拔角度、机具前进速度、土壤含水率为影响因素,建立响应面三维模型,得出:棉秆起拔角度、土壤含水率、前进速度的p-vaule分别为0.001 6、0.006 4、0.002 3都小于0.05。各试验因素对棉秆起拔力影响显著顺序为起拔角度前进速度土壤含水率。大田试验结果表明棉秆测力装置最佳的起拔条件:前进速度为1.0 m/s,土壤含水率17.86%,棉秆起拔角度30.03°,平均起拔力为343.764 N,误差小于5%,该装置为棉花秸秆收获机械的研究提供依据及实验参考。     

棉秆起拔力关键因素的研究及试验

棉秆起拔力是设计棉秆拔秆收获机械的一个重要指标参数。为了研究收获期的棉秆高度、棉秆直径、土壤含水率、土壤坚实度等因素对棉秆起拔力的影响,在新疆农垦科学院的试验田进行了棉秆起拔力的测试试验,采集了其中5块试验田棉秆起拔力、棉秆直径、土壤坚实度、土壤含水率和棉秆高度的数据。试验结果表明:在已测得5块试验田的数据中,第3组棉秆起拔力最大,单株棉秆最大起拔力为821.1 N,平均起拔力为534.49N;第2块试验田的棉秆起拔力最小,单株棉秆最大起拔力为7 2 6.1 N,棉秆平均起拔力为473.62 N。对已获取的5块试验田数据做的回归分析表明:同一块试验田的棉秆起拔力与棉秆直径成正相关关系;土壤含水率越高,起拔力越小;土壤紧实度越大,起拔力越大;棉秆高度与棉秆直径成正比。     

土壤脱水过程中结构与含水率间的定量关系

基于9种土壤脱水过程中土壤密度和含水率的跟踪实测数据,揭示了脱水过程中地表土壤密度随时间的变化过程,分析了土壤结构与含水率之间的定量关系。结果表明,土壤脱水过程中,土壤密度与含水率之间存在着较密切的二次函数相关关系;当含水率在某值以上时,土壤密度随含水率降低逐渐增大,而在此含水率值以下时,土壤密度随含水率降低而减小,但减小的幅度要小于增大的幅度,即灌水和脱水过程的综合作用结果是使土壤密度增大。     

胡萝卜缨果拉拽式分离装置设计与试验

为了获得胡萝卜缨果拉拽式分离装置最优设计参数,以获取最佳分离效果,建立了拉拽式缨果分离装置运动学模型,定性分析了相关参数对拉拽杆运动学特性的影响。设计了胡萝卜缨果拉拽式分离试验台并进行了缨果分离正交试验,经分析发现拉拽杆的转速对胡萝卜缨果分离效果影响最大,拉拽杆与输送带的夹角对胡萝卜缨果分离效果的影响显著;同时得到了胡萝卜缨果分离装置的最佳参数组合:拉拽杆转速为200 r/min、输送带线速度为1.2 m/s、拉拽杆与输送带夹角为40°,此时缨果分离的一致性为97%,成功率为94%,损伤率为7.7%。     

基于ZigBee技术的果蔬大棚土壤墒情管理系统

为进一步改善果蔬大棚的种植效率,以ZigBee通信传输技术为切入点,针对大棚土壤墒情管理系统展开研究。在果蔬大棚运行管理机理的基础上,以准确获取并有效辨识出果蔬大棚不同区块的土壤墒情状况为目标,建立ZigBee数据通信模型,进行数据采集处理与精准传输过程分析以及土壤墒情管理系统体系化设计,搭建平台进行土壤墒情管理系统作业状况监测。试验结果表明:基于ZigBee技术的土壤监测试验平台,土壤含水率监测值与实际仪器测得值之间的相对误差控制在5%以内,一致性较好;ZigBee技术应用后,系统的监测数据准确度可提高8.50%,土壤墒情的监测效率整体提高8.10%,满足土壤墒情监测要求,有利于农业大棚种植培养向精准化、智能化方向深度推进。     

水稻根茬-土壤复合体剪切特性试验

为了降低稻茬地少耕免耕过程中的阻力,提高作业质量,同时为破茬开沟装置提供设计依据,采用自制的剪切试验装置在万能材料试验机上对水稻根茬-土壤复合体进行了剪切试验,对根茬-土壤复合体含水率、土壤容重、根茬-土壤复合体的当量直径、剪切位置、剪切速度、切刃刃角、切刀刃口形状7个因素进行了单因素试验。在单因素试验的基础上选取根茬-土壤复合体含水率、剪切速度、切刃刃角3个因素进行了正交试验。单因素试验结果显示:极限剪切应力与复合体的含水率呈二次多项式函数关系,与土壤容重呈幂函数关系,与根茬-土壤复合体直径呈二次多项式函数关系,与剪切速度呈对数函数关系,剪切位置距离根茬中心越远极限剪应力越小,切刃刃角越小极限剪切应力也越小;在4种形状的刃口切刀中,凹圆弧切刃的极限剪切应力最小。正交试验结果表明:切割速度450 mm/min、含水率25%、切刃刃角15°时,极限剪切应力最小。     

人的木薯块根拔起过程自适应调节机理的试验研究

为了探明经验丰富薯农块根拔起过程的自适应调节机理,采用田间物理试验(高速摄像、块根拔起过程测定)和问询调查相结合的方法,对有经验薯农的木薯块根拔起过程进行了试验研究,从而为木薯收获机械拔起控制系统设计提供依据。结果表明:对于不同土质和块根生长的情况,薯农木薯块根拔起自适应调节过程不同。薯农依据自身经验,先通过试探感知拔起难度,后确定和修正块根拔起方式,进行块根拔起过程控制。对于土质硬度小和块根长度短、生长深度浅的情况,试探阶段结束后,将块根拔起速度控制在一个适当的水平,把块根直接拔出。对于土质硬度较大或块根长度较长、生长较深的情况,试探阶段结束后,先进行抖动拔起,后对拔起速度进行修正,停止抖动操作,把拔起速度维持在一个适当水平拔出块根。对于土质硬度大或块根长度长、生长深的情况,试探阶段结束后,先进行抖动松土,使土壤破裂和破坏土壤与块根的粘附力,以减小土壤阻力和拔起难度,后修正拔起方式,加大抖动速度,把块根拔出。本文为木薯收获机械拔起速度控制系统设计提供了依据。     

免耕播种机镇压力精准调控研究

针对目前玉米免耕播种机镇压效果差、镇压强度施加不精准的问题,设计一种免耕播种机镇压力精准调节装置。该装置主要由柔性传力装置、镇压强度调节机构和镇压轮组成。对柔性传力装置进行力学分析,确定柔性传力装置的力学性能;对镇压轮进行受力分析,确定镇压轮工作过程,寻求土壤含水率、橡胶扭转角度、作业速度与土壤紧实度、作业阻力的关系。利用有限元法结合workbench软件对柔性传力装置进行仿真分析,得到扭矩与扭转角度的关系。并进行田间性能试验,采用正交试验考察土壤含水率、橡胶扭转角度、作业速度对镇压装置作业性能的影响,得到各因素的主次顺序为橡胶扭转角度、土壤含水率、作业速度,最优组合为土壤含水率17.093%、作业速度5.655 km/h、橡胶扭转角度15°,此时土壤紧实度为56.8 kPa,作业阻力为109.6 N。试验表明免耕播种机镇压力精准调节装置能够满足农艺要求。     

围垦年限和土壤容重对海涂土壤水分运动参数的影响

为探讨围垦年限和土壤容重双因素对海涂土壤水分运动参数的影响,在室内试验的基础上结合理论计算,对海涂4个年限围垦区土壤2个不同容重下土壤导水率、水分特征曲线和扩散率的变化进行了研究。结果表明:围垦年限对土壤颗粒组成、结构及钠盐含量等影响显著,土壤饱和导水率随围垦年限的增长而减小;持水能力、土壤水分扩散率随围垦年限的增长而增大。土壤饱和导水率、吸渗率、土壤水分扩散率及相同土壤吸力下的含水率均随容重的增大而减小,随着围垦年限的增长,土壤容重对水分运动参数的影响更明显。     

土壤紧实胁迫对玉米苗期生长与钙吸收的影响

为揭示玉米对不同土壤紧实胁迫的响应程度与机理,以钙素为依据,设置土壤容重分别为1.1、1.2、1.3、1.4和1.5 g/cm3等5个水平玉米盆栽试验,以探讨土壤紧实度对玉米苗期生长及对钙素吸收的影响.试验结果表明:玉米从播种到生长15d期间,其生长对土壤紧实并不敏感,而15d之后,地上部分生长速度随土壤容重增加而受到抑制;而根系生长也由于土壤的紧实胁迫而受阻,根系干物质质量下降,根系活力减小,影响钙素养分的吸收;玉米苗中全钙含量最高值(1.67％)出现在容重1.2 g/cm3处理中,土壤紧实的增加会导致根系活性减小,从而使作物根系对钙素的吸收减少、作物抗性下降,导致作物提前衰老.因此,土壤容重影响土壤中养分的有效性,土壤过松或过紧均不利于作物的生长.     

胡萝卜物理力学特性的试验研究

为掌握胡萝卜机械化收获中的设计参数与物理特性参数之间的关系,为今后研制胡萝卜联合收获机关键装备提供基础理论依据,通过田间试验获取相关数据,采用统计学的方法对胡萝卜物理特性指标进行深入研究。研究包括胡萝卜植株总长度、根部长度、茎叶长度、根部质量、根部最大直径、根部最小直径、茎叶根数、根部表面积及根部体积等参数。同时,利用回归分析的方法,研究了胡萝卜拔取力与各物理参数间的相关关系,为合理设计收获工艺方案提供理论参考。