U型腔道式水稻精量穴播排种器设计与试验

为适应常规水稻轻简化精量穴直播种植,通过简化排种装置,设计了一种U型腔道式水稻精量穴播排种器。基于稻种的物理机械特性与穴直播农艺要求,设计了一种充种口与投种口分开但相通的腔道式排种盘,构建了稻种充种、投种过程的力学模型,确定了排种盘的主要结构参数。以常规稻品种“黄华占”为试验稻种,借助高速摄像仪和JPS-12型排种器性能检测试验台,分别进行了型孔数、型孔长度、型孔宽度、型孔倾角和投种角对排种器精量排种性能和成穴播种性能影响的试验研究。高速摄像试验表明：当排种盘的型孔数为20、型孔长度为10.6mm、型孔宽度为7.6mm、型孔倾角为0°时,排种器精量排种性能较优,此时漏播率为0.40%,合格率为94.00%,重播率为5.60%,种子破损率为0.13%。排种器性能台架试验表明：投种角对穴径平均值和穴径合格率影响极显著,对穴距变异系数影响显著,适宜的投种角为28°~33°,此时穴径平均值不高于27.14mm,穴径合格率不低于96.67%,穴距平均值在理论穴距140mm左右,穴距变异系数不大于7.80%。田间试验表明：排种器的播种合格率为90.28%,漏播率为0.83%,重播率为8.89%,穴径平均值为46.71mm,穴径合格率为71.67%,穴距平均值为137.21mm,穴距变异系数为12.64%,满足常规稻大田精量穴直播的种植要求。     

计算机模拟内侧充种垂直圆盘排种器充种过程

通过建立种子充入型孔过程中的运动微分方程,对充种过程进行计算机模拟,说明了模拟方法思路,绘出了流程图。分析了排种轮直径、充种初始角、种子初始角速度等对充种极限速度的影响;导出了纯重力充种的充种极限速度解析式;对排种器充种机理进行了探讨。     

玉米大豆兼用腔盘组合孔式排种盘设计与充种性能试验

针对玉米大豆带状复合种植条件下传统机械式排种器不易实现二者兼用精量排种要求、现有气力式排种器排种速度提高因型孔漏充存在漏播断条等问题,设计了一种具有腔盘组合孔结构的排种盘,分析确定了排种盘关键结构参数,构建了吸附过程和吸运过程力学模型。应用EDEM离散元仿真与台架试验相结合的方法进行了排种盘型式优选试验,结果得出：腔盘组合孔式排种盘具有提高充种室种群定向运移平均速度和增大拖拽充种角的作用,有效抑制了型孔漏充率。以安装优选种盘的玉豆兼用排种器为对象,以机组前进速度和工作负压为试验因素,以漏充率和充种合格率为试验指标,采用二因素全因子试验设计开展了充种性能试验,结果表明：当机组前进速度为4.0～7.0 km/h、工作负压在3.0～4.0 kPa时,玉米和大豆种子漏充率均小于3.6%、充种合格率均不小于96%。田间验证试验表明,在机组前进速度为4.0～7.0 km/h、工作负压为3.0～4.0 kPa条件下,腔盘组合孔式排种盘的排种器播种玉米和大豆漏充率分别不大于3.8%、4.2%;当工作负压为3.0 kPa、机组前进速度为7.0 km/h时,自扰动腔盘组合孔式排种盘相比无扰动平面排种盘,播...     

型孔轮式水稻排种器排种机构的优化设计

绘制了稻种经过护种机构后在排种管内的排种轨迹,结合排种过程高速摄像分析结果,确定在30°落种处的排种轨迹作为排种管结构形状的优化设计依据.为了降低不同型孔的稻种在排种管相遇的几率,排种管总长度设计为100mm;为了实现穴径小于50mm的目的,排种口尺寸设计为20mm×20mm;按照稻种排种轨迹,设计了"斜边+直边"的排种管形状,减少了稻种在排种管内壁碰撞而造成伤种伤芽现象;排种管采用滑道和单螺丝的安装方式,拆装方便.     

气力辅助充种式花生精量排种器设计与试验

针对花生播种向精准、高速方向发展过程中高速作业状态下花生种子充种效果差的问题,设计了一种气力辅助充种式花生精量排种器,重点设计了排种器排种盘结构和气力辅助充种结构。针对颗粒尺寸大、质量大的花生种子,通过对花生种子在排种器中堆积现象与充种时间进行分析,得出花生高速排种充种过程需增强充种性能,从而提高充种效率。通过对花生种子进行充种原理分析,阐明花生种子充种过程中种子与排种器的运动关系与受力关系,分析充种过程影响因素。通过设计带有导种槽的排种盘和带有辅助吹种型孔的辅助充种结构,分析计算排种盘吸种孔、导种槽的关键结构参数以及辅助吹种型孔参数与排列方式。以充种合格率和充种漏充率为指标,进行三因素三水平组合试验,对试验结果进行多元回归分析,以最优目标进行优化,确定排种盘最佳参数组合为排种器吸种负压5.156 kPa、花生高速播种机前进速度8.007 km/h、扰动吹种正压1.149 kPa,此时,花生充种合格率为95.84%、漏充率为4.06%,能够实现花生种子有效充种。     

立式圆盘排种器工作过程的高速影像分析

根据立式圆盘型孔式排种器的工作机理设计了试验装置,将排种器的工作过程直观可视化,利用高速摄影技术,将排种器工作过程中的充种、清种、投种等基本环节清晰地呈现出来.通过高速影像分析并结合试验数据,明确了此类排种器的工作机理,提出了提高性能的具体方案.     

限制充种姿态-正负压式小麦精密排种器设计与试验

针对目前小麦种子尺寸小、形状不规则导致传统排种器存在漏充率高、充种合格率低等问题,设计了一种限制充种姿态-正负压式小麦精密排种器。排种器基于限制种子充种姿态的原理,增设弧形辅助充种板和搅种盘,使种子长轴与型孔长轴近似位于同一平面,在正负压良好充种的基础上获得更佳的单粒充种性能。通过对充种过程及种子田间分布情况的分析,计算确定排种器关键结构参数：型孔列数3列,每列型孔个数30个,型孔长度8mm、宽度5mm、深度3mm;并采用EDEM软件进行仿真试验,确定了弧形辅助充种板的最优角度为5°。在此基础上,利用Design-Expert软件,以型孔轮转速、真空度、搅种盘转速为试验因素,以充种合格率、漏充率、重充率为评价指标,进行三因素三水平二次回归正交试验。通过构建回归方程及响应面数学模型,分析了各试验因素对排种器充种性能的影响,且对试验参数进行综合优化,确定最佳参数组合：型孔轮转速66.27r/min、真空度3.52kPa、搅种盘转速52.00r/min,并进行试验验证,得到排种器充种合格率为92.70%,漏充率为3.47%,重充率为3.83%。该排种器满足小麦精密播种对排种器的性能要求。     

永磁体磁吸式排种器充种性能仿真与实验

以圆柱形永磁体为磁力排种元件设计了永磁体磁吸式精密排种器。对其充种过程进行分析,建立了充种动力学模型,并通过Matlab编程仿真分析了排种轮转速、充种角以及种子相对排种轮的摩擦因数对排种器充种率的影响,并确定了各参数的优化组合。仿真表明,充种率与排种轮转速、充种角以及种子相对排种轮的摩擦因数呈S型、指数型、对数型关系。在优化的参数组合下进行实验,其充种率可达97%。     

气力轮式精密排种器大豆充种过程试验研究

采用均匀设计和高速摄像方法,研究气力轮式精密排种器在常压和加气条件下大豆种子在充种过程中的运动。试验结果表明:常压下,充种角小于45o时,种子面随充种包角增加而提高,无带动层;充种角大于45o时,排种轮上部出现带动层,带动层种子随排种轮转动到达清种位置;气力条件下,吹嘴进口压力>1.0kPa时,在充填区上部逐渐形成一个比较明显的回旋流动区,种子群在该区域形成沿逆时针方向运动的种子环流群,扩大了种子的充填范围。     

油莎豆窝眼排种轮低位集穴排种器设计与试验

结合油莎豆物料特性和黄淮海区域油莎豆种植农艺要求,针对油莎豆种子表面凹凸不平、形状不规则导致的流动性差、充种性能不佳和每穴3粒种子投种时轴向分散等问题,设计了一种油莎豆V形凹槽窝眼排种轮低位集穴排种器。通过对窝眼排种轮直径、型孔以及其表面增设的V形凹槽进行设计,提高了精量分离充种性能;在窝眼排种轮下方加设低位投种集穴装置,既可降低投种高度,又可将分散下落的种子向中间聚集,提高了成穴效果。利用EDEM软件对排种器进行了运动特性仿真,分析了不同结构参数对充种效果的影响,确定了窝眼排种轮的结构参数;以窝眼排种轮转速、种层高度和型孔宽度为试验因素,以合格指数、漏播指数和重播指数为试验指标,进行了二次回归正交旋转组合仿真试验。仿真试验结果表明：影响合格指数的主次顺序为窝眼排种轮转速、型孔宽度、种层高度;当窝眼排种轮转速为22.10r/min、型孔宽度为14.23mm、种层高度为52.59mm时,合格指数为92.11%、漏播指数为2.24%、重播指数为5.65%。最后进行了台架试验,对仿真结果进行了验证,得出油莎豆低位集穴排种器的充种和集穴性能较好,满足油莎豆精密播种要求。     

羊草种子脱出物料风筛清选装置设计与试验

针对目前全喂入联合收获机收获羊草种子过程中存在损失率大、含杂率高的问题,根据清选作业流程,结合羊草种子自身物理特性,搭建羊草种子风筛清选装置,并对清选部件、喂料装置、接料装置进行设计优化。进行风筛清选装置室内性能试验研究,通过单因素试验,得出清选性能随各因素变化的规律,利用响应面试验建立各因素与含杂率和损失率的关系,并对各因素及其交互作用进行分析。最后得出较优工作参数组合为：振动筛转速275 r/min,风机转速985 r/min,喂入量0.087 kg/s,在此参数组合下试验的含杂率为27.3%,损失率为3.3%,风筛清选装置满足设计要求,可为研发羊草等禾本科牧草种子全喂入联合收获机提供参考。     

基于TRIZ理论的自走式青饲机喂入液压反转机构设计

针对目前青饲料收获过程存在因切割不畅导致的喂入堵塞以及收获效率低的问题，应用TRIZ理论对自走式青饲机喂入部分进行创新设计研究。最终设计出一种结构合理、操作方便的青饲机喂入液压反转机构，解决了喂入堵塞问题，提高了工作效率。      

星轮扶禾器扶禾能力分析

叙述了立式割台星轮扶禾器的工作过程,即由收割台的输送齿带动倾斜的扶禾星轮转动,扶禾星轮齿(以下简称星轮齿)将作物扶起,并将其引向切割器,作物在星轮齿的扶持下被割刀进行切割;切割下的禾秆再被星轮齿压向挡板,在输送齿和上下压力弹簧的作用下,禾秆呈直立状态作横向输送运动。影响星轮扶器扶倒能力的主要因素为星轮的运动轨迹和扶禾能力。     

型孔轮式排种器弹性随动护种带装置设计

传统的型孔轮式谷物排种器都采用固定式护种板,由于种子与护种板之间的相对运动和摩擦,不可避免地会对种子造成损伤,同时会对护种板内表面和排种轮外表面造成磨损。设计了一种可拆式弹性随动护种装置,弹性护种带与排种轮一起转动,由于种子与护种带之间没有相对运动,大大降低了对种子的损伤和排种轮外表面的磨损。对弹性随动护种带装置的结构和护种带的材料、形状、强度和长度进行了优化设计。安装了弹性随动护种带的水稻精量穴直播机台架试验、样机试验和性能检测结果表明,稻种的破损率可降至0．3％。     

种子包衣剂定量供给装置

提出了一种适用于种子包衣机的新型定时式包衣剂定量供给装置。该装置具有不用药勺,种药比调节范围大（２０～１２０）,调节方便,包衣剂定量准确等优点。     

丸粒化玉米种子精密排种器

针对机械式精密排种器对种子尺寸要求严格、伤种率高的问题,在对种子丸粒化的基础上设计了一种丸粒化玉米种子精密排种器.通过改变排种盘的结构、参数和排种轴转速,运用丸粒化后尺寸近似服从正态分布N( 13.9,0.056 6)的玉米种子,在排种试验台上进行排种性能试验.结果显示当排种轴转速为14 r/min、型孔直径为15 mm、排种盘的倾角为23°时,排种单粒指数可达98％,满足精密播种的精度和速度要求.     

河蟹养殖智能化投饵装备适用性能试验研究

针对虾蟹养殖过程中投饵采用沿塘抛洒、人工划船抛洒等无法做到均匀投喂,存在饵料利用率低、投饵作业效率低、影响水质、劳动强度大,饵料抛撒分布一致性和均匀性差等问题。开展颗粒饲料撒播无人机和智能投饵(药)船等智能投饵装备的投饵能力、投饵破损率、最大投饵幅宽、航线规划能力、自主控制模式行驶轨迹精度、续航能力的测定,测试机具作业性能;通过对生产率、投饵效率比、经济效益的测定,测试机具效能。试验结果表明：颗粒饲料撒播无人机和智能投饵(药)船投饵能力分别为2.04~35.10 kg/min和0.75~3.02 kg/min,破损率平均值分别为0.28%和2.07%,最大投饵幅宽平均值分别为14.85 m和10.402 m,航线规划能力分别为自动规划和人工规划,行驶轨迹精度最大水平偏航距分别为-0.17 m 和-0.73 m,班次生产率分别为7.918 hm2/h和3.841 hm2/h,投饲效率比分别为53.24%和-25.66%,平均费用分别为1 867.05元/hm2和5 244.6元/hm2。两款机型均进行颗粒饲料智能化投饵作业。颗粒饲料撒播无人机可在多个池塘间连续投饵作业,无需人工搬运机具进行换塘作业,投饵作业效率、可靠性和转移灵活度高于智能投饵(药)船和人工投饵作业;不受池塘形状尺寸、水草覆盖率、增氧管路、电线排布等影响;智能投饵(药)船可在下雨、刮风等恶劣天气进行投饵作业;作业续航时间较长,充一次电可满足当日投饵作业;可一次同时完成投饵和施药作业。     

种子精选分级装置自动控制方法研究

基于形态学信息并结合计算机视觉技术的精选种子实时分级装置可将种子分为4级,传感器对种子位置进行实时跟踪,快速、自动获得运动中每一粒种子的位置信息,电磁阀控制高压气流的通断达到分级目的,整个试验台的控制由可编程控制器PLC完成。试验结果表明,当传送带速度达到0．2m／s,气压为0．85MPa时,种子分级准确率可达90％以上,系统处理速度为15粒／s。     

牛粪厌氧发酵污泥回流试验

为提高两阶段厌氧发酵系统的效率,对混合使用在线活性污泥与后储罐最佳活性时段污泥的污泥回流工艺进行了研究。综合回流试验以进料质量分数、日进料量和污泥回流比为影响因素,以COD去除率、产气量为评价指标,采用二次回归旋转试验设计,研究COD去除率和产气量在各参数影响下的变化规律。结果表明：进料质量分数、日进料量和污泥回流比是影响两个评价指标的主要因素,其中混合污泥回流量的影响显著;试验得出该厌氧发酵系统的最优工艺参数为进料质量分数8.21%、日进料量7.15L/d、污泥回流比30%。     

基于信息融合的智能推料机器人设计与试验

饲料的定期推送是奶牛饲喂过程中的重要环节,针对现有推料机器人功能单一,无法满足奶牛饲喂需求的问题,开发了奶牛智能推料机器人。构建奶牛、饲料和牛栏参照物识别与分割的YOLACT模型,融合掩膜图像、深度图与ORB-SLAM3定位信息,实现觅食奶牛的快速定位与机器人导航信息的提取;基于信息融合提出智能推料算法,根据觅食奶牛的定位信息、投料时间信息、机器人的导航信息,自动选择工作模式,控制机器人沿着预定的轨迹,实现推料、集料送料、清料等多模式推料功能,满足奶牛个性化自由采食需求,提升饲料利用率。试验结果表明：觅食奶牛的位置识别定位精度为±0.1 m,奶牛识别率为100%,机器人导航精度为±0.8 cm,智能推料准确率为100%,算法运行速率为12 f/s,满足复杂环境下机器人智能推料的要求。