黑龙江省大中型水稻芽种生产设备的发展趋势

目前,国内大中型水稻芽种生产基本处于人工盐水选种和静态浸种催芽状态,存在受热、受氧不均等问题,难以达到理想的"快、齐、匀、壮"的工艺技术要求;同时,水稻机械化育秧过程尚处于播前系统不连续的半机械化状态,存在生产效率低、劳动强度大等问题,现阶段的水稻芽种生产技术已远远不能满足现代化大规模高效的水稻芽种生产系统的新需求.因此,具备质量高、效率高、机械化程度高和成本低等技术特点的大中型水稻芽种生产设备将会有广阔的应用前景.     

智能程控水稻芽种生产线系统设计与开发

为实现基于分布式网络总线结构的水稻芽种自动化生产,设计开发了大型水稻浸种容器和供水循环喷淋系统,通过集成温度、液位、压力等传感器和HMI人机界面,构建了集数据采集、自动控制、网络信息发布为一体的水稻芽种生产管理信息系统,实现了水稻芽种在浸种、破胸和催芽3个阶段水温调控、供水循环、自动喷淋的分布式控制。实验表明,该系统可使水稻芽种出芽率达95%以上,且保障了芽种出芽的整齐和健壮。      

智能化水稻催芽监控系统的设计

催芽是水稻生产过程中的重要环节,随着农业现代技术的不断发展,对催芽技术也提出了更高的要求。传统的催芽方法不能很好地满足水稻催芽不同阶段所需的温度、湿度以及氧气等条件,且因技术不当,很容易出现高温烧芽、根芽不齐和哑谷等问题。为了解决传统催芽方法的不足,主要设计了一种智能化水稻催芽系统。该系统可以提供最佳的催芽环境,从而得到高品质的水稻,实现无人值守、远程监控、全自动化水稻催芽生产,有利于推动水稻芽种生产管理的规模化、智能化发展。     

水稻破胸芽种的物料特性试验

水稻芽种物料特性的研究是水稻芽播机设计的基础.当今对水稻芽种物料特性的研究很少。本文以湖南省常用的水稻品种为试验材料,对芽种的三轴尺寸、休止角和滑动摩擦角进行了测量。试验得出：芽种的三轴尺寸为长度在8-10mm,宽度在2.5-3.5mm,厚度在2.2mm左右;含水率相差不大的不同品种的水稻芽种的休止角和滑动摩擦角有一定差别,而同品种不同含水率下的休止角和滑动摩擦角差别比较大,随着含水率的减小休止角也相应的减小。     

水稻破胸芽种的物料特性试验

水稻芽种物料特性的研究是水稻芽播机设计的基础.当今对水稻芽种物料特性的研究很少.本文以湖南省常用的水稻品种为试验材料,对芽种的三轴尺寸、休止角和滑动摩擦角进行了测量.试验得出:芽种的三轴尺寸为长度在8～10mm,宽度在2.5～3.5mm,厚度在2.2mm左右;含水率相差不大的不同品种的水稻芽种的休止角和滑动摩擦角有一定差别.而同品种不同含水率下的休止角和滑动摩擦角差别比较大,随着含水率的减小休止角也相应的减小.     

水稻芽种离散元主要接触参数仿真标定与试验

水稻播种时芽种含水率高、种芽长度差异大,表现出与其他作物种子不同的物理特性。为减小仿真分析时芽种参数设置不准确而形成的模拟系统误差,本文基于水稻芽种摩擦角的试验与仿真测定,标定出不同含水率下的水稻芽种离散元主要接触参数。通过芽种的摩擦角(两种休止角及滑动摩擦角)离散元仿真试验,建立了芽种-不锈钢板静摩擦因数、芽种-芽种静摩擦因数、芽种-芽种滚动摩擦因数与3个摩擦角之间的三元回归方程。以芽种的3个摩擦角试验结果作为修正指标,对回归方程数值求解,得到当仿真结果与试验结果的拟合误差达到允许范围内的3个主要接触参数。将标定后的参数进行试验验证,分别对不同含水率下的芽种摩擦角的仿真测定与实测结果进行对比分析,相对误差均小于2.75%,表明水稻芽种离散元模型与实际颗粒物料体现出相同的摩擦特性,建立的回归模型满足不同含水率芽种参数的标定要求。对其他5个品种的水稻芽种摩擦角实测值与仿真结果进行对比分析,相对误差均在5.54%以内。该水稻芽种的离散元模型及接触参数可为水稻精密播种装置的动态仿真提供参考。     

水稻芽种和玉米芽种力学特性的研究——基于材料力学试验台

为了充分利用现有的材料力学试验台,首先利用该试验台完成了低碳钢的拉伸试验,获得了低碳钢的弹性极限为432MPa,屈服极限为371MPa,强度极限为497Mpa;其次,利用该试验台进行了水稻芽种正面压缩试验和玉米芽种侧面的压缩试验,获得了水稻芽种的硬度和极限强度及玉米芽种侧面所能承受外载的变化趋势。结果表明:水稻芽种和玉米芽种受到压缩时的力学性能相似,在极限范围内所能承受的外力随位移的增加而增加,当超过极限范围时,所能承受的外力急速下降;水稻芽种正面压缩和玉米芽种侧面压缩的极限强度分别为0.014 1 MPa和0.0 2 5 MPa。     

水稻芽种物理特性的试验研究

水稻芽种物理特性的试验研究是水稻精量播种装置设计的基础。目前,对水稻种子的物理特性研究较多集中在干基稻种以及包衣丸化后稻种的研究,而对水稻发芽后的物理特性研究甚少。为此,以黑龙江省常见的水稻品种为试验材料,对芽种的三轴尺寸、千粒质量、静止角及自流角进行了测量。试验得出在含水率为23%条件下各品种水稻芽种的三轴尺寸、千粒质量分布范围及芽种的自流角和静止角的分布区间,旨在为今后播种机具的设计提供最为基本的理论参数和依据。     

远红光阶段辐照对水稻幼苗生长及水分利用效率研究

以水稻“绿旱639”为研究对象,在水稻的种期(T1)、芽期(T2)和苗期(T3)分别进行远红光辐照,并设置对照组(CK)。通过测算水稻幼苗的生理指标、生长特性以及水分利用效率,研究了阶段辐照下远红光对水稻幼苗的生长及水分利用效率影响。结果表明：种期进行辐照水稻幼苗的叶面积比芽期和苗期分别增加了15.82％和20.46％。芽期进行辐照水稻幼苗的相对生长速率比种期和苗期分别增加了23.10％和37.01％,根长、根冠比、净同化速率等指标的增长幅度均大于种期和苗期辐照。苗期进行辐照水稻幼苗的叶片水分利用效率与种期和芽期辐照相比,分别增加了16.60％和23.07％。综上,在水稻幼苗的芽期进行远红光辐照,可以有效促进水稻幼苗的生长。在水稻幼苗的苗期进行远红光辐照,可以显著提高水稻幼苗的水分利用效率。本研究从光学农业角度为提高水稻以及其他作物水分利用效率提供了参考。     

基于DEM-MBD的水稻电磁振动排种仿真模型研究

针对目前水稻直播机电磁振动排种器排种仿真研究中无法模拟水稻芽种种群连续排种的问题,以广西大学研制的2BD-8型水稻直播机电磁振动排种器为研究对象,利用物理试验测定了芽种的基本物理参数及芽种间、芽种与钢板间的接触参数,并利用堆积角试验和极差分析法进行了芽种离散元接触参数的标定;接着,先采用离散元法(Discrete Element Method,DEM)和多体动力学(Multi-Body Dynamics,MBD)耦合的方法及对排种器关键振动部件柔性化,后单独采用DEM法,建立了电磁振动排种作业仿真模型,并进行了样机验证试验。结果表明:(1)含水率28.2%时,芽种与钢板间恢复系数、静摩擦因数和滚动摩擦因数分别为0.451、0.297和0.066,芽种与芽种间分别为0.311、0.369和0.080;(2)采用DEM-MBD耦合方法和单独采用DEM法均可实现水稻芽种种群连续排种仿真,但采用DEM-MBD耦合方法建立的排种作业仿真模型精度更高,与实际排种作业情况较一致。研究可为水稻电磁振动式排种器排种仿真研究和优化设计提供参考。