纵轴流双滚筒小区育种脱粒分离装置设计与试验

田间试验机械化是提高作物育种工作效率的关键环节,是获得正确育种试验结果的重要措施。根据小区育种小麦收获试验要求,设计了一种由钉齿式圆柱滚筒与短纹杆—板齿锥型滚筒组成的纵轴流双滚筒小区育种脱粒分离装置,通过论述该装置总体配置方案,完成其关键部件(脱粒滚筒、分离滚筒)结构与运动参数设计计算,确定脱粒滚筒的平均直径为450 mm、分离滚筒的直径为430 mm,两者的转速分别在764-892 RPM和888-1 022RPM,计算得出分离滚筒的脱粒元件数为36个,且装置适宜的喂入量需小于2.7 kg/s。利用该装置进行了育种小麦脱粒分离试验结果表明,当喂入量由1.8 kg/s向2.6 kg/s变化,脱粒滚筒转速为760 RPM、分离滚筒转速为1 020RPM时,装置脱粒损失率为0.32%-0.36%、种子破碎率为0.51%-0.62%、籽粒含杂率为2.48%-2.92%。研究表明,纵轴流双滚筒小区育种脱粒分离装置针对物料脱粒难易程度能够实现有序脱粒作业,其脱出物料分布均匀,有较强的适应性,各项技术指标均达到国家标准要求。     

横轴流脱粒分离装置的数学模型的建立与试验

横轴流脱粒分离装置滚筒长度限制了其脱粒分离能力,仅被应用于中小型联合收割机。为研究横轴流脱粒分离装置脱粒滚筒转速、喂入量、脱粒间隙等因素对脱粒分离性能的影响,优化装置结构,利用概率学理论建立了横轴流脱粒分离装置的未脱净率和夹带损失率数学模型。对模型正确性验证试验表明,模型对未脱净率的预测相对误差为8.23%,对夹带损失率的预测相对误差为2.90%。仿真分析和试验表明,该模型可反映籽粒轴向分布和脱粒滚筒转速、喂入量、脱粒间隙等参数对脱粒分离性能的影响。     

基于薄膜传感器的横轴流脱粒滚筒实时喂入量测量系统设计

为实现水稻联合收割机脱粒滚筒实时喂入量监测,基于薄膜传感器设计了一种脱粒滚筒喂入量测量系统,其原理为通过薄膜传感器测出滚筒顶盖侧边因喂入量变化而产生的受力变化。以额定喂入量为0.8kg/s的小型横轴流脱粒滚筒为试验对象,以成熟的晚籼98和传奇丰两优1号水稻为主要试验材料,在转速分别为650、800、950、1 100r/min、喂入量为0.2～0.8kg/s的条件下开展台架试验,结果显示:薄膜传感器采集的实时信号与实时喂入量显著相关,对喂入量和传感器信号进行线性关系拟合,拟合效果较好。试验结果表明,设计的测量系统可以通过传感器信号对喂入量进行测量。     

油菜分段收获脱粒分离功率消耗试验研究

研究油菜分段收获条件下脱粒分离功率消耗与喂入量、脱粒滚筒圆周线速度、脱粒间隙和脱粒滚筒结构形式之间的关系.对脱粒分离装置实际功耗峰值和实际功耗均值进行了4因素3水平正交试验,结果表明:喂入量1.4 kg/s,滚筒转速650 r/min,脱粒间隙20 mm和钉齿6排脱粒滚筒消耗的功率最小,其中喂入量和脱粒滚筒转速为影响脱粒分离功率消耗的主要影响因素;方差分析表明喂入量、脱粒滚筒转速、脱粒间隙和脱粒滚筒形式对实际功耗峰值和实际脱分段功耗均值影响均不显著.     

纵置单轴流滚筒脱粒与分离装置功耗性能试验研究

考察脱粒与分离因子对功耗性能的影响，通过二次回归正交旋转组合试验，对影响钉齿式轴流滚筒脱粒与分离性能的3个因素(喂入量、滚筒转速及导向板导角)以及对脱粒与分离的主效应、单效应、两因素的交互效应进行分析，并且得出各因素水平之间的最佳组合工艺。     

可调间隙脱粒分离装置的设计与试验

针对联合收割机田间收获时喂入量不稳定导致收获性能欠佳的问题,提出通过调节脱粒间隙以适应不同喂入量工况的解决斱案。为实现脱粒间隙可调节,基于4LZ–1.0型小型联合收割机,设计了一种直径可调的脱粒滚筒。滚筒由主轴、齿杄、间隙调节机构、间隙控制机构等部件组成。通过间隙控制机构驱动间隙调节机构,改变脱粒滚筒直径,实现脱粒间隙调节,间隙调节范围为10～40 mm。以喂入量、滚筒转速、脱粒间隙为影响因素,以未脱净率、夹带损失率、含杂率为评价指标进行脱粒性能试验。通过回归分析,分析了各因素对装置脱粒分离性能的影响,幵根据综合评价回归斱程分析得出了不同喂入量下的较优滚筒转速及脱粒间隙。喂入量小于0.876kg/s时,滚筒转速应匹配700 r/min的低速档,喂入量大于0.876 kg/s时,应匹配1 300 r/min的高速档。     

轴流式脱粒装置脱出物沿滚筒轴向分布规律研究

利用自行研制的螺旋叶片带板齿式轴流脱粒与分离装置,进行了水稻脱粒试验研究,目的是研究脱出物沿滚筒轴向的分布规律。试验结果表明,脱出物沿轴向分布规律受籽粒的分布影响较大,子粒分布曲线规律显著,在不同喂入量的情况下分布形式相似,喂入量大曲线的峰值较高。该研究为脱粒与分离装置的进一步研究提供了理论依据,使轴流技术能更好的应用于实践生产当中。     

小喂入量大豆收割机纵轴流脱粒装置参数优化

【目的】为解决我国西南丘陵地区大型收割机具通过性差,横轴流式收割机脱粒损失率大的问题.【方法】利用小喂入量纵轴流脱粒装置试验台,以籽粒破碎率、损失率和含杂率为试验指标,进行了滚筒转速、导向板升角和筛孔尺寸的单因素试验,初步确定了正交试验水平.在此基础上,进行了滚筒转速、导向板升角和筛孔尺寸三因素正交试验和滚筒转速、导向板升角两因素回归试验.【结果】当滚筒转速为460r/min,导向板升角为11°,筛孔尺寸为22mm×25mm时,该脱粒装置脱粒分离性能较优,破碎率为1.81%、含杂率为25.02%、损失率为0.52%.【结论】研究结果为小喂入量大豆收割机纵轴流脱粒装置的设计与优化提供参考.     

基于气固耦合理论的胡麻脱粒物料分离清选过程模拟与试验

为进一步明确和提升胡麻脱粒物料分离清选机作业性能,研究胡麻脱粒物料各组分在分离清选过程中的运移规律及特性,采用计算流体力学与离散元耦合的方法对作业装置内胡麻脱粒物料的分离清选过程进行了数值模拟。仿真结果表明:胡麻脱粒物料各组分在气流场作用下能够表现出分离清选效果,同时获得了胡麻籽粒在分离清选系统整体区域内数量、平均速度的变化曲线。结合气固耦合流线分布,探明了胡麻脱粒物料各组分不同区域内随时间的数量变化规律,探知了胡麻脱粒物料各组分不同区域内随时间的运动轨迹与平均速度变化趋势。由验证试验结果得出,胡麻脱粒物料分离清选作业机籽粒清洁率为92.66%、夹带总损失率为1.58%,与仿真模拟结果相比,两者试验结果分别仅相差1.34%与0.93%,试验结果与仿真过程基本一致,表明采用气固耦合理论与方法模拟研究胡麻脱粒物料分离清选作业性能是可行的。     

杆齿-栅格凹板单轴流脱粒分离装置性能的试验研究

利用自行设计的杆齿—栅格凹板组成的脱粒分离装置,在实验室内对水稻进行单因素脱粒试验,分析出滚筒转速和喂入量的变化对夹带损失、总损失、未脱损失、糙米率以及功率消耗的影响规律,该种装置具有滚筒转速对脱粒损失的影响比较明显,喂入量对茎秆破碎程度和功耗的影响较大的特点。     

基于虚拟仪器的温室环境监控系统的总体架构方案

随着计算机的发展与普及,温室环境控制自动化程度也有了较大的提高。运用一定的工程措施,来改善作物生长的环境条件,创造出适合作物生长的微气候条件,并将现代计算机技术引入农业温室,实现农业温室的自动控制。结合我国现阶段温室发展的主要特点及温室内环境因子对作物产量和品质的重要性,以计算机、数据采集卡、传感器等作为硬件基础,LabWindows/CVI为软件基础,研究设计了"基于虚拟仪器的温室环境因子监控系统"的总体架构。该方案将虚拟仪器应用到温室环境因子的检测,以软件为核心,具有强大的数据存储和分析处理能力,并可提高分析精度;良好的虚拟仪器软面板增强了与外界的交互性;系统易于扩展,可灵活满足用户的测试要求。     

基于虚拟仪器的温室环境监控系统的总体架构方案*

 随着计算机的发展与普及,温室环境控制自动化程度也有了较大的提高。运用一定的工程措施,来改善作物生长的环境条件,创造出适合作物生长的微气候条件,并将现代计算机技术引入农业温室,实现农业温室的自动控制。结合我国现阶段温室发展的主要特点及温室内环境因子对作物产量和品质的重要性,以计算机、数据采集卡、传感器等作为硬件基础,LabWindows/CVI为软件基础,研究设计了“基于虚拟仪器的温室环境因子监控系统”的总体架构。该方案将虚拟仪器应用到温室环境因子的检测, 以软件为核心,具有强大的数据存储和分析处理能力,并可提高分析精度;良好的虚拟仪器软面板增强了与外界的交互性;系统易于扩展,可灵活满足用户的测试要求。     

Development of the Berry Impact Recording Device sensing system: Hardware design and calibration

Bruising caused by the impact damage occurs frequently during mechanical harvest process for highbush blueberries. The overall goal of this study was to develop a miniature and low-cost sensor prototype to quantitatively measure the impact forces endured by blueberries during the mechanical harvest process, which could be used to reduce blueberry bruising through improved harvester design. The sensing system developed in this study had three essential components: the sensor, the interface box, and the computer software program. The round circuit board of sensor is less than one inch (19.4 mm), including three accelerometers with ±500 g sensing range in each orthogonal axis, one eight-bit microcontroller, one 128 KB memory chip, and other electronic components with low power consumption. The sensor board and rechargeable battery were cast into a one inch (25.4 mm) sphere using silicone rubber. The interface box serves as the intermediate communication platform to connect the sensor and the computer. The PC-software retrieves data from the sensor via the I²C communication and downloads data to a computer for further analysis via the RS232 communication. The sensor was calibrated using a centrifuge. The accuracy of the sensor output was 0.53% (2.60 g maximum deviation) and −0.33% (−1.26 g maximum deviation), with precision error of 0.63% (3.21 g) in the output span. This miniature and low-cost sensor prototype provides the opportunity to understand how the berry (or other small fruits) interacts with different machine parts within the harvester and to identify critical control points that cause the most mechanical impacts, which was not achievable in the past.     

Data acquisition system for soil-tire interface stress measurement

In today’s production agriculture industry, a renewed interest has been placed on input costs and energy efficiency. The fact that the soil-tire interface of a tractive vehicle is inherently inefficient is widely known but not widely understood. To support evaluation of the soil-tire interface a measurement system was created to sense the normal stress at the interface of the tire and soil. To acquire and log the data from this sensor array, a unique data acquisition system was developed and is presented in this paper. The system utilized a microcontroller to process and write data to a compact flash card from a total of 56 analog channels. It also used a two-dimensional accelerometer to determine the angular position of the vehicle tire and the attached sensors. Custom data acquisition software was developed to log the data to the compact flash card in an efficient, organized manner. Results confirmed that the data acquisition system was capable of operating at 887 Hz per-channel analog sampling frequency. Data from field testing illustrated the capability of the accelerometer to determine wheel angular rotation and associate the applied normal stress with that angular rotation. Results also confirmed the capability of the data acquisition system to estimate the rotational angle of contact of the tire while engaging soil.     

粮仓温度巡检系统的设计与实现

针对粮仓特点,设计了基于RS485总线的集散式温度巡检系统．该系统以数字式单总线温度传感器DS18820为核心,采用C8051F005单片机作为变送器控制核心,实现DS18820温度数据的采集与总线控制．系统在电路板设计、布线、总线接口等方面采取了抗干扰措施,有效地避免了由于干扰信号、雷电等因素造成系统损坏的可能,提高了系统的可靠性．控制室计算机与各温度节点采用主从工作方式,由控制室计算机实现对各温度节点信息的采集、显示与存储．系统长期工作表明：利用RS485总线实现的集散式温度巡检系统,可靠性高,方便与现有其他工业现场RS485总线连接,扩大了应用范围．     

螺旋叶片带板齿式轴流脱粒与分离装置试验台的研制

针对轴流脱粒机在实际生产中的广泛应用和人们对于脱粒机理的研究还不深入的现状,结合国内外同类技术研究经验,研制了螺旋叶片带板齿式轴流脱粒与分离装置试验台。该试验台可进行轴流脱粒与分离装置工作性能和结构参数的试验与研究,可用于科研、教学和生产等部门。     

Development of the Berry Impact Recording Device sensing system: Software

This paper reports a complete impact data acquisition, processing, and analyzing software system that applies on the hardware platform of the Berry Impact Recording Device (BIRD). The software has three major sections that correspond to the hardware: The BIRD sensor program, the interface box program, and the computer software i-BIRD. The sensor program samples acceleration data from three axes and records them as single impacts with a maximum sampling rate of 3.0 kHz. Users can configure the sensor via the i-BIRD computer software, with different options of sampling frequencies (682-3050 Hz) and thresholds (0-205 g, where g is the gravitational acceleration). The data recorded can be downloaded, processed and graphically displayed on the computer. A real time clock was created using the interrupt service routine provided by the microcontroller. The accuracy of the sensor’s clock was calibrated with an error of 0.073%, which was adequate to record impact data in this application. The shape of impact curves recorded by the BIRD sensor at three sampling frequencies (682, 998, and 1480 Hz) matched well with the curves recorded by a high frequency (10 kHz) data logger with the maximum root mean squared error of 4.4 g. The velocity change had a relative error less than 5%. With confirmation of all those performances, the software system enabled the BIRD to be a useful tool to collect impact data during small fruit (such as blueberry) mechanical harvest.     

温室恒温自动监控系统的设计

基于虚拟仪器技术设计了一套温室恒温监控系统,系统硬件由温度传感器、数据采集卡以及计算机组成.系统软件采用模块化的设计思想,界面应用虚拟仪器开发软件LabVIEW设计.温室温度可以进行实时测量与控制,从而可降低操作人员的工作难度和强度,提高效率.该系统具有结构简单、成本低、构建方便、工作可靠等特点,具有较高的应用价值.     

基于ATmega128的温室滴灌施肥控制系统设计

开发了一种以计算机为平台的温室滴灌施肥控制系统,以实现对温室内不同地块间滴灌施肥量的控制.系统以计算机为核心,采用ATmega128单片机作为系统数据采集和处理的内核,以及Digmesa FM系列多液流式液体流量传感器对不同量的液体肥料进行控制,并以VC+ +6.0作为上位软件开发工具,编制了人机交互界面友好的温室滴灌...     

基于labVIEW的称重式水果分选机测控系统

为了实现水果的自动分选,设计开发了基于labVIEW的称重式水果分选机。分选机由机械本体、PC计算机、数据采集卡、电动机驱动系统和压力传感器组成,实现了水果的全自动分级。软件以虚拟仪器技术为核心,设计了人性化的人机交互界面。运行试验表明,该系统实时性强,可靠性高,具有良好的应用前景。