黑鱼整皮剥离系统切割刀具工作参数优化与试验

为降低黑鱼整皮剥取过程中鱼皮损伤,提高鱼皮完整度,该研究以“杭鳢1号”黑鱼为试验对象,对刀具工作参数进行优化。以切割刀片的齿形构造、旋转方向、刀片直径、刀片厚度、刀片转速为主要因素,在自行搭建的黑鱼整皮剥离装置上进行单因素试验与正交试验,研究各因素对切割质量、切口损伤程度及鱼皮损伤的影响。单因素试验结果表明：采用无齿圆形刀片、反向切割、刀片直径为60～100 mm、厚度为1.2～1.8mm之间、转速为2 500～3 500 r/min时切割效果较好,切口整齐平滑,切割过程对切口损伤小,切口质量感官评分及切割指数分值较高。正交试验结果表明,影响切口感官评分因素依次为：切割刀片直径、刀片厚度、刀片转速;影响切口切割指数因素依次为：刀片直径、刀片转速、刀片厚度;刀片直径80 mm、刀片厚度1.2 mm、刀片转速3 000 r/min时,切口感官评分及切割指数分值最高。对优化试验结果进行验证试验,切口光滑平整,无明显损伤,切口感官评分达到9.30分,切割指数可达9.15,符合黑鱼剥皮的工艺要求。该研究可为鱼类整皮自动化剥离系统研制提供参考。     

宽皮柑橘移动夹持剥皮力学特性与果皮分离特性试验研究

为了解决目前柑橘剥皮设备,果皮一次剥净率较低,且损伤率较高。需要人工二次剥皮等问题,探索宽皮柑橘剥皮方法,该文以温州蜜柑为研究对象,利用自制的试验平台开展柑橘剥皮试验,对比了不同加载条件(不同剥皮方向、剥皮宽度及剥皮速度)对温州蜜柑的果皮分离过程中拉力值以及果皮分离位移的影响规律。试验结果表明:1)柑橘的剥皮特性具有各向异性,剥皮方向对剥皮特性具有显著性影响(P0.05),沿柑橘轴向方向剥皮,剥离的果皮长度与径向相比长约15%,且剥皮过程果皮能够均匀剥离;2)柑橘果皮分离过程中大致存在3种果皮断裂形态,其中剥离的果皮形态呈对称状,剥皮过程较为平稳;而剥离的果皮形态呈偏移或是果皮边缘带锯齿状,剥皮过程均存在波动过程,果皮呈斜向撕裂,剥离的果皮长度小于正向撕裂的对称状果皮长度;3)剥皮宽度、剥皮速度对柑橘果皮分离的最大拉力值有显著影响(P0.05),对果皮分离位移影响不显著(P0.05),其对剥皮长度影响较小,根据试验指标及自身剥皮设备参数,夹持较宽(采用环割划皮)的果皮,较高的剥皮速度(300 mm/min以上),利于提高剥皮效率。该研究可为宽皮柑橘的机械剥皮加工设备提供一定的理论依据。     

鲜食玉米剥皮机的设计与试验

为了解决中国在鲜食玉米加工中的剥皮难题,在借鉴国外先进鲜食玉米剥皮技术的基础上研制出一种鲜食玉米剥皮机。该机采用一对转辊相向转动,转辊与玉米穗苞叶接触产生摩擦将玉米苞叶先搓起一角,之后一对转辊夹住苞叶旋转将其剥掉。该设备可适应玉米籽粒含水率介于58%～73%间的原料,对脆嫩易剥的鲜食玉米籽粒品种的破损率≤5%、剥净率≥90%、剥皮质量好。解决了中国鲜食玉米剥皮技术存在的剥净率偏低、破损率等主要性能指标不能满足使用要求的难题。经过对该设备试制、试验结果表明,完全适合高水分鲜食玉米穗剥皮。     

宽皮柑橘对辊式剥皮机的设计与试验

为改善目前宽皮柑橘加工业中以手工去皮为主的现状,提高柑橘剥皮效率,该文根据宽皮柑橘果皮包着宽松,易与果肉分离等特点,设计了一种可以实现快速去皮的宽皮柑橘对辊式剥皮机。柑橘进入设备后,在刮板的带动下翻转向前运动,运动过程中不同形式且相向转动的剥皮辊夹持并撕扯翻起的果皮,从而将果皮从柑橘上整体剥离。该样机主要由机架、传动装置、对辊装置、拨动装置和下料装置等部件组成,具有结构紧凑,果皮分离能力强等特点。试验结果表明:样机可以很好地完成剥皮功能,宽皮柑橘果皮去净率高于97.5%,果肉损伤率低于2.68%,生产率达到202.5 kg/h,基本满足生产需求。该研究可为中国柑橘加工业中自动去皮设备研制和发展提供参考。     

大麻鲜茎剥皮机的设计与试验

为了减轻大麻收获劳动强度、提高大麻鲜皮剥制效率,该研究根据大麻茎杆分枝多、皮骨结合紧密等特点,采取揉搓分离与梳理分离相结合的皮骨分离方法,设计出大麻鲜茎剥皮机。该样机主要由揉搓机构、梳理分离机构、纤维收集装置、传动系统、机架、行走装置等组成,样机具体结构紧凑、移动方便、皮骨分离能力强等特点。试验结果表明:样机的揉搓分离机构能够使大麻鲜茎破裂,皮骨初步分离;梳理分离机构能将揉搓后粘连在韧皮表面的大部分麻骨去除,起到梳理鲜皮上屑骨的作用。样机的鲜茎出皮率为10.90%~21.36%,剥净率为61.50%~78.33%,生产率为108.67~174.22 kg/h,纤维强度为4.90~5.61 cN/dtex,可实现大麻鲜茎的皮骨分离。     

核桃青皮剥离过程中影响青皮剥净率和核桃破碎率的因素分析

在气候干燥炎热地区，核桃种仁成熟比青果皮成熟快，为了获得高质量的种仁，在青果皮尚未成熟时进行核桃的收获。未成熟的核桃青果皮剥离非常困难，迫切需要研制适用的机械来进行青果皮的剥离作业。为了提高核桃青果皮剥离质量并尽量降低在剥青皮过程中对核桃硬壳造成的机械损伤，通过对剥皮滚筒和凹板钢丝刷构成的剥皮工作部件结构与工作参数的正交试验方法，对影响破碎率和剥净率的3个因素——剥皮滚筒转速、钢丝直径、钢丝顶端与滚筒之间的间隙进行了分析。结果表明，破碎率受钢丝直径的影响最大，受钢丝顶端与滚筒之间的间隙的影响次之，受滚筒转速的影响最小。剥净率受钢丝直径的影响最大、受钢丝顶端与滚筒之间的间隙的影响次之、受剥皮滚筒转速影响最小。在剥皮滚筒转速为25 r/min，钢丝直径为2.3 mm，物料入口处钢丝顶端与滚筒的间隙在50 mm条件下，可获得较理想的作业质量。     

单自由度四连杆取投苗机械臂设计

针对目前蔬菜穴盘苗自动取投苗机构结构复杂、制造成本较高等问题,该文设计了一种单自由度开式铰链四杆机构取投苗机械臂。首先通过对钵苗力学特性进行分析,为取苗爪的外形设计提供了依据。其次根据人工取投苗和现有取苗机构的作业过程,制定了取苗机构的设计要求。然后对机构的运动路径和各运动副的运动进行规划设计,最终设计出一种单自由度全机械式的取投苗机械臂,显著降低了成本。试验结果表明:取苗爪抓取点的运动轨迹和设计要求与理论仿真结果相一致,移栽试验中取苗成功率为96.7%,钵体破损率为3.13%,投苗成功率为97.74%,总体成功率为91.32%,机构的可靠性较高。该机构的设计提供了一种全自动取投苗方法,可为开展移栽装备的全自动化研究提供参考。     

玉米果穗剥皮的运动仿真与高速摄像试验

针对玉米剥皮田间试验和室内试验存在玉米品种多样、适收期短等问题,该文提出了采用理论分析、虚拟仿真技术与高速摄像技术相结合的方法,研究果穗在剥皮机构中的运动。首先,对玉米果穗在剥皮机构中的受力及运动进行了理论分析,得到影响果穗剥净率、剥皮效率以及剥皮损失的主要因素;其次,应用ANSYS/LS-DYNA建立了玉米果穗与剥皮机构相互作用有限元仿真模型,获取了剥皮辊不同转速下玉米果穗在剥皮机构中的运动速度、绕自身轴线的角速度和受力情况。仿真结果表明,随着剥皮辊转速的增大,果穗的运动速度由0.2增大到0.4 m/s;果穗绕自身轴线的旋转角速度增加,在0~15 rad/s之间变化;果穗的受力增大,且波动性更强,3种工况下最大受力分别为11.9、14.5和16.3 N。以玉米果穗沿剥皮辊的速度和加速度为验证参数,仿真数据与果穗剥皮高速摄像试验数据进行了对比。结果表明,仿真数据与高速摄像试验结果基本一致,证明了仿真模型可以较好地替代物理试验。该研究结果可为剥皮机构的设计与分析提供了参考。     

玉米秸秆皮穰分离机械运行参数优化试验

为有效适应各季节玉米秸秆的皮穰分离加工及确定玉米秸秆皮穰分离机的运行参数,该文针对作者所设计的玉米秸秆皮穰分离机,在已经结构参数优化的基础上,又对除叶机构与剥穰机构进行了运行试验研究。通过多因素正交旋转组合试验确定除叶机构与剥穰机构的关键运行参数,结果表明：影响除叶率的显著因素是U型齿板底宽和秸秆喂入速度,齿辊转速有影响但不显著;影响剥穰率的主要因素及其顺序为秸秆喂入速度、剥穰辊转速、剥穰刀与支撑板间距。并通过综合已有研究及样机试验结果,确定主要运行参数为秸秆喂入速度1.2～1.3 m/s,除叶齿辊旋转线速度大于5 m/s,剥穰辊旋转线速度大于5.8 m/s时,该分离机对各季节玉米秸秆进行皮穰分离加工的适用性较好,且其生产率大于0.5 t/h,除叶率大于97.6%,剥穰率大于95.7%。     

南美白对虾揉搓预处理对剥壳影响的试验研究

为获得低损高品质的虾仁,该研究提出了机械式揉搓预处理方法,研究了揉搓处理对剥壳影响的因素。根据对虾体型特征和试验需求设计了带式揉搓试验台。以体长约12 cm、质量约10.6 g的鲜活南美白对虾作为试验对象。为了适应现代化剥壳工艺,首先对对虾进行1℃、15 min的低温处理,再进行揉搓试验。试验以揉搓法向压力、揉搓总距离和揉搓方向为影响因素,以促剥指数、汁水流失率和破损率为评测指标,在单因素试验基础上,进行响应面优化试验。获得优化参数组合为:揉搓法向压力11.8 N、揉搓总距离70 cm、揉搓方向反向占比30%,该条件下促剥指数为1.41,汁水流失率为3.44%,破损率为4.9%,经过试验验证,误差小于5%。根据对虾的壳肉结构特点、受力分析和揉搓前后壳肉连接的显微结构变化,分析了"挤压力-剪切力-滚动"联合作用下"虾体形变-壳肉撕扯-分离扩展"的过程,阐明了对虾揉搓的壳肉松脱促剥机理。研究结果可为对虾绿色、低损去壳方法提供参考。     

基于机器视觉的鲐鱼鱼体定向排列输送装置设计与试验

针对传统鱼体头尾及腹背定向输送由人工操作完成,劳动强度大、生产效率低等问题,该研究探索了利用机器视觉技术结合输送装置实现鱼体头尾及腹背定向排列输送的方法。该研究以鲐鱼(Scomber japonicus)为研究对象,在对鱼体形态特征及物理特性检测的基础上,设计了鱼体提升装置、鱼体分离输送装置、鱼体头尾及腹背定向输送装置、鱼体返回输送装置、定向控制系统等部件组成鲐鱼鱼体定向排列输送装置;构建YOLOv5s目标检测模型对鲐鱼的头尾朝向和腹背朝向进行识别,并根据识别结果控制鱼体定向排列输送完成鲐鱼的头尾和腹背定向作业,检测模型在测试集上的精确率为99.76%,召回率为99.59%,平均检测精度值为99.5%;试制了鱼体定向排列输送装置样机,以单条鱼体提升成功率为评价指标,对不同输送速度下鱼体提升装置的输送效果进行试验;同时以鱼体的头尾定向成功率和腹背定向成功率作为评价指标,以鱼体提升装置输送速度、鱼体分离输送装置输送速度、鱼体头尾及腹背定向输送装置输送速度为试验因素,对鱼体定向排列输送装置的定向输送效果进行试验。试验结果表明：鱼体提升装置在不同输送速度下,都能有效实现鱼体单条分离并向上提升,且不存在鱼体重叠向上输送的情况;当鱼体提升装置输送速度为0.05 m/s、鱼体分离输送装置输送速度为0.45 m/s、鱼体头尾及腹背定向输送装置输送速度为0.60 m/s时,鲐鱼鱼体的头尾定向成功率平均为97.2%,腹背定向成功率平均为95.6%,鱼体定向输送速度可达15条/min。研究结果可为其他淡水鱼鱼体定向排列输送装置的研制提供参考。     

Brain AChE activity studies in some fish species collected from a mercury contaminated estuary

In an attempt to investigate the impact of the discharge of Hg contaminated effluent from a chlor-alkali industry into the Rushikulya river estuary, brain AChE activity was measured in three fish species, S. sihama, A. nenga and S. argus, sampled from the contaminated water of the estuary. The residual Hg levels in the brain tissue of the fishes were also determined. The maximum brain residual Hg level, 0.702 ± 0.205 mg kg^?1 ww, was recorded in S. sihama. The inhibition of the AChE activity observed in that species was as much as 26.48% when compared to the normal enzyme activity. The levels of inhibition. observed in the other two fish species, A. nenga and S. argus, were also more than the 10% index level suggested. A significant negative correlation observed between the brain residual Hg levels and the AChE activity levels suggested the use of fish brain AChE measurement as a regular monitoring protocol in assessment of the pollution of aquatic systems by Hg.     

HYDRUS模型与遥感集合卡尔曼滤波同化提高土壤水分监测精度

精确地估测干旱区土壤水分含量,对该区域的农业发展与水土保持具有重要意义。该文以MODIS与Landsat TM数据为数据源,利用其反演获得的条件温度植被指数(temperature-vegetation drought Index,TVDI)作为观测算子,将集合卡尔曼滤波(ensemble Kalman filter,En-KF)同化方法应用于水文模型(HYDRUS-1D),进行干旱区表层土壤水分的模拟。结果表明:遥感数据反演土壤水分所构建的二维特征空间TVDI与表层土壤水分有较好的一致性;En-KF同化方法对模型变量与观测算子的更新,与单纯使用HYDRUS模型相比,获得的表层土壤水分含量精度有了明显提高,其均方根误差缩小了1个百分点,平均误差缩小了5个百分点。可见,基于多源遥感数据对表层土壤水分的En-KF同化模拟在干旱区具有较大的潜力,是提高干旱区土壤水分含水量监测精度的有效手段。     

油松人工林重度火烧后凋落物分解及水文效应

以北京市重度火烧迹地油松人工林为对象,基于原位采样法和室内浸泡法于2020年7—12月在对照样地和火烧样地采集凋落物样品并测定分析其现存量、持水量、有效拦蓄量等指标,探究林火干扰下凋落物的分解及水文效应,为更好促进森林水源涵养功能以及水土保持功能提供依据。结果表明:(1)油松人工林半分解和完全分解层凋落物平均现存量分别为16.18(叶占比>80%),31.88 t/hm²,平均厚度分别为2.77,2.79 cm;与对照相比,火烧后半分解层凋落物厚度及现存量分别降低39.35%,53.77%。(2)油松人工林半分解层凋落物平均自然含水率(41.94%)略高于完全分解层(36.07%),平均最大持水率为201.88%,其在7—9月低于完全分解层,10—12月则反之;半分解层凋落物平均最大持水量和有效拦蓄量分别为35.80,19.85 t/hm²,在8—12月均显著(P<0.05)低于完全分解层(69.28,46.64 t/hm²)。与对照样地相比,火烧后半分解层凋落物自然含水率降低32.19%,最大持水率和最大持...     

灰黄青霉对瓜列当的防效及对番茄根区土壤微生物的影响

根寄生杂草瓜列当（Orobanche aegyptiaca）严重危害番茄（Solanum lycopersicum）等多种经济作物的产量和品质。如何有效防除仍是当今瓜列当研究重点之一。真菌是列当的生防因子之一,但目前对农作物无致病性的列当生防真菌的研究尚少。本研究通过培养皿试验研究1株灰黄青霉（Penicillium griseofulvum,CF3）的无细胞发酵滤液对瓜列当种子萌发和发芽管生长的影响,通过盆栽试验研究CF3粉状制剂对瓜列当的防除效果及对寄主番茄生长和根区土壤微生物的影响。结果表明：1）培养皿试验中,CF3发酵液抑制了瓜列当种子萌发和发芽管生长。其中,在放有瓜列当种子与番茄幼苗的培养皿中,加入CF3发酵液后培养6 d,瓜列当种子的萌发均被完全抑制;添加CF3发酵液与霍格兰德营养液体积比为1∶2、1∶4、1∶6和1∶8的混合液培养8 d后,瓜列当种子的萌发率与对照相比分别减少80.26%、70.26%、68.10%和47.51%。CF3发酵液原液、10倍稀释液和100倍稀释液处理后使瓜列当发芽管长度与对照相比分别缩短100.00%、68.84%和19.24%。2）盆栽试验中,CF3菌剂抑制了瓜列当的出土和单株瓜列当的生长,并使番茄增产。施加1.0 g·kg^-1 CF3菌剂130 d后,瓜列当的出土数量、出土率和单株瓜列当干重分别降低76.19%、85.30%和28.48%,番茄果实鲜重增加51.57%。此外,灰黄青霉菌剂还调整了番茄根区土壤的微生物区系结构,使施加菌剂130 d后番茄根区土壤中除接入CF3外真菌数量与对照相比降低75.60%,细菌与真菌的数量之比增加117.57%。平均来看,CF3使番茄根区土壤中除CF3外真菌数量降低42.81%,放线菌总数增加84.15%。本研究表明,灰黄青霉CF3具有防除番茄上寄生瓜列当的能力,适宜作为瓜列当的生防真菌。     

PT菌剂对陕北黄土区土壤性质和油松苗木的影响

[目的]分析PT菌剂对陕北黄土区土壤性质和油松苗木的影响,为干旱和半干旱黄土高原植被恢复提供科学依据。[方法]在陕西黄土高原丘陵区采用完全随机区组试验(2013年3—10月),以常规施肥为对照,以上、中、下3个坡位为区组,研究施用PT菌剂对6年生油松苗木地径、树高、成活状况以及0—60cm这3个不同层次土壤主要养分含量的影响。[结果]施用PT菌剂油松地径平均生长量为4.5mm,是对照的2倍;树高总生长量达10cm,比对照高54%;油松死亡率比对照低9%。施用PT菌剂后土壤有机质含量平均达到7.8g/kg,是对照的2倍多;土壤全氮的含量平均为0.41g/kg,比对照高52%;速效钾的含量平均达到42.4mg/kg,比对照增加了26%;PT菌剂对有效磷提高不明显;坡位对油松地径和树高影响不显著,对各层次土壤养分性质有显著影响。[结论]PT菌剂能改善造林地土壤性质,促进油松成活和生长,建议在黄土高原地区油松造林实践中施用PT菌剂。     

根际促生菌Bacillus subtilisY-IVI在香草兰上的应用效果研究

【目的】香草兰为多年生热带经济作物,随着种植年限的增加,植株长势弱,土壤有益微生物减少,土壤微生物区系失衡,严重制约了香草兰产业的可持续发展。枯草芽孢杆菌作为一种根际促生菌,被广泛应用于促进作物生长,改善土壤微生物环境。本文将枯草芽孢杆菌Y-IVI接种在有机肥上,生产了生物有机肥,并就该生物有机肥对香草兰生长的影响进行了研究。【方法】采用温室盆栽试验,调查施用根际促生菌枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)Y-IVI及其经固体发酵制得的微生物有机肥料(Y-IVI:3×108cfu/g)后,香草兰植株地上部及根系的生长状况,采用选择性培养基方法研究了Y-IVI在香草兰根际土壤中的定殖能力及对香草兰根茎腐病致病菌-尖孢镰刀菌数量的影响。【结果】施用Y-IVI及BIO 4个月后,香草兰根际土壤Y-IVI数量仍可达到106cfu/g土,二者无显著差异,在处理OF和对照中未检测到菌株Y-IVI。施用生物有机肥香草兰地上部干重和根系干重均显著高于对照,分别增加了63.1%和59.4%,与不接种Y-IVI的有机肥处理(OF)相比,地上部干重显著提高了43.2%,根系干重提高了18%,差异不显著;施用Y-IVI菌液的处理植株地上部干重和根系干重均高于对照,但无显著性差异;处理BIO根系直径、根系表面积和总体积与对照相比分别增加了41.9%、88.9%和80.4%,均显著高于对照,总根长与对照差异不显著;处理BIO根系表面积和总体积与有机肥处理OF相比分别显著增加了41.9%和30.8%,根系直径与OF相比增加了10.1%,差异不显著;处理Y-IVI根系直径与对照相比显著增加了25.5%,但根系表面积和总体积与对照差异不显著;与对照相比,施用BIO及Y-IVI的处理根际土壤尖孢镰刀菌数量分别明显降低了52.2%和41.8%,施用有机肥OF的处理降低了10%,差异不显著。【结论】Y-IVI可稳定定殖于香草兰根际土壤对其生长起有益作用,含促生菌Y-IVI的生物有机肥料比单独使用促生菌菌液可以更有效地减少根际土壤中尖孢镰刀菌数量,降低连作生物障碍。施用生物有机肥料比施用化肥和有机肥更有效地促进香草兰地上部及根系生长,因此,施用由根际促生菌枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)Y-IVI制得的生物有机肥是解决香草兰连作生物障碍和提高收益的有效手段。     

水稻秧棚苗床精平机自动调平系统设计与试验

针对水稻棚室育秧环节中苗床平整地缺失高效作业机械的现状，结合寒区水稻标准化棚室育秧技术要求，该研究设计了一种自走式水稻秧棚苗床精平机机电液一体化的自动调平控制系统。调平系统以液压油泵及直流步进电机为动力端，融合机具作业的姿态角数据，利用自动控制策略实时驱动机电式横滚角调平机构及液力式俯仰角补偿装置进行调平作业，保证苗床平整度。采用Simulink模块对横滚角调平进行仿真，结果表明：横滚角调平时间为1.62 s，超调量为1.5%，具有良好的响应速度及精度。将自动调平控制系统嵌入1ZJP-2型苗床精平机进行田间试验，搭载自动调平系统的作业机具横滚角平均值为-1.88°，均方根误差为1.95°，平均绝对误差为1.88°；对照组作业机具横滚角平均值为-2.37°，均方根误差为2.43°，平均绝对误差为2.31°；俯仰角补偿碎土刮板油缸动作的 平均均方根误差为0.145 cm，试验结果表明自动调平系统效果良好，满足稳定控制要求。利用光学水准仪检验平地作业效果，应用自动调平控制作业后苗床高程最大平均标准差比作业前降低了1.05 cm；而无调平系统的苗床高程最大平均标准差降幅仅为0.325 cm，平地作业效率比普通作业方式提高了229%～500%，每平方米内地高程标准偏差S_d值较比常规作业方式降低了268%～384%。该系统提升了水稻棚室育秧苗床平地机械作业自动化程度。