苹果管道输送装置参数优化与试验

针对果农采摘果树高层苹果效率低的问题,设计了一种辅助人工采摘的管道输送装置。为优化该装置的输送参数,建立了撞击力测试试验台,并以‘富士’苹果为研究对象,分析果径为80～90 mm的苹果从3 m高度沿管道输送至果箱处的撞击力及受到的机械损伤。以管道内衬种类、内衬厚度、防撞垫厚度为试验因素,以苹果落入果箱时的撞击力及损伤体积为指标,在单因素试验的基础上进行响应面试验。单因素试验结果表明,珍珠棉内衬材料对苹果的保护作用相对较好,撞击力与损伤体积均分别随内衬厚度和防撞垫厚度的增加呈逐渐减小的趋势。响应面试验结果表明,内衬种类为珍珠棉,内衬厚度为10 mm,防撞垫厚度为8 mm是最优输送参数组合,在该条件下,苹果落入果箱时的撞击力为4.99～5.47 N,损伤体积为275.02～300.52 mm³。经过试验验证,苹果的撞击力与损伤体积的误差均在5%以内,说明管道输送参数优化结果可靠。     

缓冲材料降低苹果碰撞损伤的研究

缓冲材料的物理特性与厚度对苹果的碰撞损伤有显著的影响,当缓冲材料的弹性模量较小时,缓冲性能较好,随着缓冲材料弹性模量的增大,碰撞与接触面积逐渐减小,最大加速度与损伤体积相应增大,在一定范围内,随着缓冲材料厚度的增加,碰撞时间与接触面积线性增加,最大加速度与损伤体积相应减小。     

缓冲材料降低苹果碰撞损伤的研究

缓冲材料的物理特性与厚度对苹果的碰撞损伤有显著的影响。当缓冲材料的弹性模量较小时,缓冲性能较好,随着缓冲材料弹性模量的增大,碰撞时间与接触面积逐渐减小,最大加速度与损伤体积相应增大。在一定范围内,随着缓冲材料厚度的增加,碰撞时间与接触面积线性增加,最大加速度与损伤体积相应减小。     

机器人采摘荔枝的跌落碰撞损伤试验

【目的】减小机器人采摘荔枝时因回收放置不当产生的跌落碰撞损伤。【方法】对荔枝进行跌落碰撞试验,分析不同的跌落碰撞条件对荔枝失质量率及果壳褐变指数的影响。【结果】荔枝失质量率及果壳褐变指数随着采摘回收下放高度的提高和储藏时间的延长而分别增加;相同下放高度,碰撞接触材料为PVC板时,荔枝失质量率及果壳褐变指数最大;试验范围内,回收装置采用塑料框时,储藏2 d机器人采摘回收的最大起始下放高度为60 cm,储藏1周为30 cm;回收装置为瓦楞纸果箱,储藏2 d机器人采摘回收的最大起始下放高度为75 cm,储藏1周为45 cm;回收装置底层布满荔枝后,储藏2 d机器人采摘回收的最大起始下放高度可提高到90 cm,储藏1周可提高到60 cm。【结论】该研究可为荔枝机器人采摘回收放置减损策略的构建提供指导。     

气体射流冲击干燥苹果片的响应面试验及多目标优化

【目的】探讨气体射流冲击干燥苹果片过程中风温、切片厚度和风速及其交互作用对V_C含量、复水比、单位能耗的影响,建立模型并进行多目标优化,以期得到品质好、能耗低的苹果片干燥工艺参数。【方法】以苹果为原料,选取气流温度、切片厚度和气流速度为因素,以苹果片的V_C含量、复水比和单位能耗为指标进行三因素的Box-Behnken响应面试验,分析影响各指标的主次因素及各因素间的交互作用,建立V_C含量、复水比及单位能耗的二次回归模型。分别用遗传算法、fgoalattain函数法、隶属度综合评价法3种优化方法进行优化,通过比较3种优化方法的结果,得到最佳工艺参数并加以验证。【结果】各因子对V_C含量影响的大小次序依次是气流温度>切片厚度>气流速度,气流温度、气流温度与切片厚度及气流温度与气流速度的交互作用极显著,切片厚度作用显著;各因子对复水比影响的大小次序依次是气流温度>气流速度>切片厚度,气流温度、切片厚度及气流速度的影响极显著,切片厚度与气流速度的交互作用影响显著;各因子对单位能耗影响的大小次序依次是切片厚度>气流温度>气流速度,气流温度、切片厚度及气流温度与气流速度的交互作用影响极显著,气流速度及气流温度与切片厚度的交互作用影响显著。建立的V_C含量、复水比及单位能耗的回归模型具有统计学意义（P<0.05）,可用于对苹果片气体射流冲击干燥指标进行分析和预测;遗传算法优化出苹果片气体射流冲击干燥的最佳工艺参数为：风温63.24℃、切片厚度2.00 mm、风速12.00 m·s ^-1,该条件下苹果片的V_C含量为66.96 μg/100 g,复水比为3.83,单位能耗为26.49 kJ·g ^-1;fgoalattain 函数法优化得到的最佳工艺参数为风温71.62℃,切片厚度2.37 mm,风速11.18 m·s ^-1,其V_C含量为64.90 μg/100 g,复水比为3.41,单位能耗为25.85 kJ·g ^-1;隶属度综合评价法优化得到的最佳工艺参数为风温63.57℃,切片厚度2.00 mm,风速12.00 m·s ^-1,其V_C含量为66.94 μg/100 g,复水比为3.80,单位能耗为26.53 kJ·g ^-1。以适应度值为评价指标,可以得出遗传算法优化的结果最好。 【结论】遗传算法可用于苹果片气体射流冲击干燥工艺中的多目标优化,最佳工艺参数为气流温度63℃,切片厚度2 mm,气流速度12 m·s ^-1,该参数下V_C含量、复水比、单位能耗分别为66.85 μg/100 g,3.78,26.59 kJ·g ^-1,可在苹果片加工中使用。气体射流冲击干燥应用于苹果片干燥具有V_C含量高、复水比高、单位能耗低等优点。     

腐植酸肥料酸碱度及酸碱缓冲度试验研究

腐植酸肥料是一种多功能的水溶性肥料,现在普遍应用于农业生产中。腐植酸类物质对土壤中的物质具有保持能力,而腐植酸肥料自身所具有的缓冲能力,对土壤的缓冲性能也具有一定的促进效果。目前针对腐植酸肥料缓冲容量的研究很少。本文尝试从腐植酸原料和成品入手,研究其缓冲性能,为腐植酸肥料的生产、使用和腐植酸肥料缓冲容量相关标准的制定提供参考依据。     

冲击法检测马铃薯坚实度的试验研究

应用自制的冲击摆对马铃薯的坚实度进行了检测研究.利用3种不同形状的冲击针头(圆柱型、圆锥型和三棱锥型)作为工作部件,采用电测方法对摆锤摆动角度进行检测,并以此来衡量马铃薯的坚实度.试验所得数据经过spss软件分析,分别得出不同针型的描述性统计分析结果,经过柯尔莫哥洛夫检验,方差榆验及利用Scheffe方法进行多重比较.结果表明:利用冲击的试验方法来检测马铃薯的坚实度原理可行,三棱锥型的针头更能真实地反映马铃薯的坚实度,可为其他果蔬产品的坚实度检测提供参考.     

滚石对垫层材料的冲击特性研究

在极限分析上限定理的基础上,选择合适的机动位移速度场及容许破坏模式,推导出地基承载力上限解,然后利用弹塑性力学知识得出了滚石冲击压力以及滚石冲击深度的计算表达式。     

花生冲击脱壳的力学特性试验

为深入分析不同花生脱壳方式的脱壳机理和研究冲击式花生脱壳力学特性,在微机控制的跌落式冲击试验台上,对不同品种、几何尺寸、受力位置、含水率的带壳花生进行了冲击试验,测得了花生破壳力大小.结果表明:含水率、受力位置、品种对花生壳破裂力的影响极显著,几何尺寸对花生壳破裂力影响不显著.含水率6.8%的花生荚果的破壳力最小,约35.02N;立放最小,约36.03N;花育23的破壳力最小,约39.79N.     

刮板式荞麦捡拾装置的设计与试验研究

针对荞麦两段式机械化收获过程中捡拾损失率过高的问题,设计了一种由刮板捡拾机构与辅助捡拾辊相结合的刮板式荞麦捡拾装置,以降低荞麦在捡拾作业过程中的籽粒损失.基于刮板捡拾机构运动学的理论分析,确定了刮板捡拾机构的工作条件,对刮板捡拾机构和辅助捡拾辊进行了参数化设计.依照单因素试验,分别以物料输送速度、刮板捡拾速度、刮板捡拾倾角为自变量,以籽粒捡拾损失率为因变量,确定捡拾损失率随各因素的变化趋势与Box-Benhnken试验因素水平.根据Box-Benhnken试验设计原理,通过回归分析和响应面分析,建立了物料输送速度、刮板捡拾速度、刮板捡拾倾角与籽粒捡拾损失率之间的数学模型.结果表明：各因素对籽粒捡拾损失率的影响由大到小依次为刮板捡拾速度、刮板捡拾倾角以及物料输送速度.应用Design-Expert软件的寻优功能对回归方程进行优化求解,结果表明：当物料输送速度为0.79 m/s、刮板捡拾速度为1.08 m/s、刮板捡拾倾角为14.39°时,籽粒捡拾损失率最小值为4.61%.     

叶类蔬菜有序收获夹持输送的力学特性研究

为确定叶类蔬菜机械化收获参数,以收获期上海青为研究对象,通过夹持部位破损临界力试验分析上海青的无损夹持力。针对目前采用万能试验机进行压缩试验的不足,设计了一款夹持参数测定试验平台,该试验平台可对夹持输送作业的相关参数进行调整,并借助传感器对作业过程实时记录。以夹持角度（15°～25°）、夹持高度（2.0～4.0 cm）和夹持材料（橡胶同步带、花纹输送带、蓝布海绵皮带）为影响因素,以破损临界力和破损压缩量为评价指标,通过响应曲面试验优化上海青收获过程中夹持输送的综合影响因素,建立了影响因素与评价指标之间的回归方程式,并探究各因素组合对上海青夹持输送的影响。结果表明,当以蓝布海绵皮带为夹持材料、以最小破损临界力和破损压缩量为目标时,破损临界力和破损压缩量分别为16.95 N和18.03 mm,在夹持角度15°和夹持高度2.0 cm处。在实际收获中为减少上海青的损伤率,应保持夹持力在最小夹持力和破损临界力之间。     

浙江省农业土壤酸缓冲性能的研究

用模拟方法研究了浙江省40个土属的农业土壤对酸的缓冲性能及影响因素.结果表明,供试土壤对酸的缓冲作用可分为3段,相应的pH范围大致可分为＞6,3～6和＜3,pH在3～6的范围内缓冲作用较弱.不同土壤对酸的缓冲容量和缓冲强度有很大的变化,成土母质是最主要的影响因素,酸的缓冲容量和缓冲强度一般是:滨海沉积物发育土壤＞石灰岩发育土壤＞湖积物发育土壤＞河流冲积物发育土壤＞山地丘陵酸性岩残坡积母质发育土壤.酸的缓冲容量和缓冲强度主要受土壤中CaCO3含量和阳离子交换量控制.     

葡萄果实碰撞损伤试验研究及有限元分析

针对葡萄在收获、储运过程中的碰撞损伤问题,对其进行不同高度的跌落碰撞试验,采用高速摄像机拍摄碰撞过程,分析跌落碰撞速度与果实碰撞损伤程度之间的关系;进行应力松弛试验;基于ABAQUS建立葡萄果实碰撞力学模型,进行跌落碰撞仿真试验,并对其进行有限元分析,将有限元分析结果与碰撞试验结果进行比较。结果表明:当葡萄的碰撞速度从0.5m/s增大到3m/s时,变形量从1.1mm增加到4.2mm,恢复系数由0.5减少到0.4;当葡萄碰撞速度达到1.5m/s时,果实内部开始发生较大损伤,此时内部最大碰撞应力为0.19MPa;当碰撞速度≤1.5m/s时,所建立的葡萄果实碰撞力学模型具有很高的精度,误差为8%。     

土壤容重对深层坑渗灌入渗特性影响的试验研究

为了揭示土壤客重对深层坑渗灌入渗量的影响规律,通过室内均质土模拟试验,采用非线性回归法对试验数据进行分析;建立了以土壤容重为参数深层坑渗灌的Kostiakov和Philip改进模型,并进行了验证.结果表明:入渗时间相同时,入渗量随着土壤容重的增大而减小;Kostiakov入渗模型和Philip入渗模型都适用于模拟深层坑深灌的入渗过程,相关系数均在0.99以上;建立的2个改进模型计算精度均很高,效率系数分别为99.7%和99.9%.相比较而言,深层坑渗灌的Philip模型具有一定的理论依据,计算精度较高且模拟效果好,可作为计算深层坑渗灌入渗量的有效模型.     

玉米种子籽粒冲击损伤的试验

降低玉米种子脱粒损伤是当前机械脱粒的主要问题。对不同含水率的玉米穗进行了在不同部位、不同冲击方向下的冲击试验。试验结果表明:籽粒含水率对破损率的影响呈一元二次函数关系且函数有极小值。当冲击力的水平分力方向与玉米穗轴线垂直时,在同一部位冲击玉米穗,籽粒的破损率小于平行时籽粒的破损率。在垂直施力方向下,玉米穗上部破损率最大,下部破损率最小,而在平行施力方向下,玉米穗中部破损率最大,下部破损率最小。     

液滴体积对水稻叶面接触角的影响

接触角是衡量液滴在水稻叶片上润湿展布效果和滞留能力的主要指标,为了准确测量液滴在水稻叶片表面上接触角(θ)大小,研究了液滴体积对水稻叶面接触角的影响。通过试验测量不同液滴体积下的水稻叶面接触角、液滴高度(h)和液滴接触面直径(d),分析接触角随液滴体积变化的规律。结果显示,液滴体积对4种被测水稻叶面接触角均有显著性影响。在液滴体积上升的初期(1.0~7.5 μL),液滴高度随液滴体积变化的速率(h'_v)与液滴接触面直径随液滴体积变化的速率(d'_v)的比值h'_v/d'_v>h/d,水稻叶面接触角增大;在液滴体积继续上升的后期(7.5~20.0 μL),当h'_v/d'_v≈h/d时,水稻叶面接触角基本不变,当h'_v/d'_v<h/d时,水稻叶面接触角略微减小,最后接触角趋于稳定。由此得出,液滴体积对水稻叶面接触角有显著影响,且接触角的变化趋势与液滴高度和接触面直径及二者的增长速率密切相关。最后还提出了水稻叶面接触角试验统一使用的液滴体积应大于水稻叶面最大接触角所对应的体积,且最好控制在7.5~20.0 μL,水稻叶面最大接触角在液滴体积7.5~10.0 μL、首次h'_v/d'_v≈h/d时近似测得。     

马铃薯跌落碰撞时的接触应力分布特性

【目的】研究马铃薯跌落碰撞时的损伤原理。【方法】采用Prescale感压胶片和高速摄像技术测量在不同跌落高度马铃薯与5种材料碰撞时的接触应力分布特性和规律,确定马铃薯损伤和接触应力分布的关系。【结果】正交试验的响应曲面分析表明,碰撞材料、跌落高度、马铃薯质量对马铃薯碰撞的冲击压缩变形量影响显著,且影响程度由大到小为碰撞材料跌落高度马铃薯质量。研究结果发现,碰撞材料为65Mn钢、跌落高度为300 mm时,马铃薯开始出现损伤,碰撞材料为塑料ABS、土块、马铃薯和丁晴橡胶、跌落高度为400 mm时,马铃薯开始出现损伤。跌落高度200～800 mm,接触应力≤0.50 MPa占主要的接触面积,对马铃薯的损伤起主要贡献作用。马铃薯与不同材料碰撞在跌落高度400 mm (65Mn钢300 mm)时,接触应力≤0.20 MPa的区域占主要的接触面积,在跌落高度≥400 mm (65Mn钢≥300 mm)后,接触应力(0.20,0.60] MPa的区域为主要接触面积,0.20 MPa为马铃薯跌落碰撞损伤的临界应力。跌落高度与接触面积呈高度线性正相关,决定系数(R~2)均大于0.95。接触应力和接触面积的乘积(碰撞冲击力)与冲击压缩变形量呈高度线性相关,R~2大于0.96。【结论】建立的马铃薯碰撞损伤的线性回归模型能够准确预测和评估马铃薯跌落碰撞损伤。     

混凝土泵S管分配阀驱动油缸缓冲特性研究

针对S管分配阀驱动油缸瞬时高压大流量的特点,其缸内缓冲装置的合理设计至关重要。通过把缓冲节流过程分为断面收缩局部压力损失、锐缘节流和缝隙节流3个阶段,仿真分析了抛物线型缓冲装置的缓冲特性。结果表明,选择合适的抛物线系数能够得到良好的缓冲效果,缓冲过程平稳,冲击小。该拟合抛物线的方法,可用于指导阶梯型和短笛型等工艺性更好的缸内缓冲装置的优化设计。     

机械化水平和农村固定资产投资对农民收入影响的实证研究

利用脉冲响应函数和方差分解方法分析固定资产投资和农业机械动力对农民收入冲击的传递效应。结果表明,技术进步和农村固定资产投资对农民收入具有积极影响。