稻田绿肥紫云英种子联合收获机设计与试验

为解决现有稻田绿肥紫云英种子收获时存在的割台适用性差、脱粒分离能力弱以及清选除杂能力不强等问题,设计了稻田绿肥紫云英种子联合收获机。对防落荚柔性扶禾割台、纵向杆齿式脱粒装置、风筛式分层控杂清选装置等关键部件进行了参数设计,设计了紫云英机收专用扶禾器和割刀组件;确定纵向杆齿式脱粒装置结构参数（喂入段、脱粒段、排草段长度）,对脱粒元件结构参数、数量及周向分布进行了计算;利用ICEM-CFD网格划分软件和Fluent流体动力学分析软件等对三风道清选装置离心风机转速1080r/min、叶轮直径385mm工作参数下的内部气流场开展数值模拟,并进行试验验证。以降低紫云英籽粒机收损失率、破碎率、含杂率为目标,选择对收获质量影响较大的机具前进速度、脱粒滚筒转速、清选风机转速、鱼鳞筛开度共4个因素,利用Box-Behnken中心组合试验方法,进行四因素三水平响应面试验,使用Design-Expert对试验结果进行响应面分析,通过多目标参数优化,确定最佳工作参数组合为：机具前进速度3km/h,脱粒滚筒转速550r/min,清选风机转速990r/min,鱼鳞筛开度35mm。在此参数条件下进行了田间试验,实测紫云英籽粒损失率为2.35%,破损率为0.22%,含杂率为0.51%,均满足相关标准技术要求。     

甜菜收获机自动对行液压纠偏执行系统设计与试验

随着农业机械机电液一体化程度以及设备性能的不断提高,甜菜收获机也逐渐向自动化智能化方向发展。为此,设计了甜菜收获机自动对行液压纠偏执行系统总体机构,确定了系统工作原理。通过设计、计算分析,确定了液压元器件的主要结构和工作参数。同时,应用AMESim软件对系统进行了建模与仿真以及动态响应特性分析,确定了液压流量和压力的取值范围。对系统进行了物理样机设计和台架试验,得出了液压流量和压力对性能指标系统反应时间的影响规律和趋势,以及液压流量和压力的最佳取值,即当液压流量为25L/min,供油压力为18MPa时,系统反应时间最小。     

基于ADAMS的甜菜收获机自动对行探测机构仿真

设计了土下果实收获机械自动对行机构。应用UG建立了自动对行机构三维模型,并将其导入机械系统动力学仿真软件ADAMS中构建了虚拟样机模型。通过设置模型参数,添加约束和驱动,以甜菜为收获对象,实现了在ADAMS/View环境下自动对行的运动仿真。以自动对行机构复位弹簧的刚度、预紧力和作业前进速度为影响因素,以角度传感器获得的角速度为目标函数表征自动对行灵敏度及漏挖率,对影响自动对行的参数进行了虚拟正交试验研究,并进行了田间验证试验。结果表明,复位弹簧刚度的影响不显著,当复位弹簧预紧力为200 N、作业前进速度为1.5 m/s时,漏挖损失率最小。     

低温等离子体活化水发生设备及其应用效果试验

等离子体活化水（Plasma-Activated Water,PAW）具有广谱杀菌特性,可有效杀灭生鲜食品上的微生物,抑制其腐败变质。该研究基于介质阻挡放电等离子体发生原理设计了一套PAW发生设备,主要部件包括介质阻挡放电结构、通风散热通道、活化水流动通道、高压交流电源等。其中,介质阻挡放电结构采用圆柱形高压放电电极与平板形低压放电电极上下均匀间隙组配,不锈钢导流板与流动水膜一体化设计低压电极;圆柱形高压放电电极的散热采用双向逆流、内外散热通风双通道;高压交流电源的功率电路采用交流-直流-交流电路结构实现介质阻挡放电能量供给,控制电路可实现频率、电压、电流等参数监测与调控。将鲜切马铃薯片模拟感染大肠杆菌,并进行PAW杀菌保鲜试验,以验证所研制设备的应用效果。结果表明,在进水流量600 mL/min、电极空气间隙10 mm、物料与活化水质量比1∶20、电源电压137.4 V、杀菌时间4.72 min条件下,PAW对染菌马铃薯片的大肠杆菌杀菌率达（98.65±0.59）%,经过24 d 贮藏后,不清洗组、蒸馏水清洗组和PAW清洗组染菌马铃薯片硬度分别为（3.01±0.84）、（3.54±0.81）、（4.70±0.48）N,色差值分别为22.08±1.05、13.21±1.43、7.35±0.82,相对电导率分别为（28.00±6.43）%、（26.72±2.07）%、（17.19±2.26）%,可溶性固形物含量分别为（6.850±0.120）%、（5.430±0.006）%、（3.080±0.006）%,腐烂率分别为（87.04±1.63）%、（76.32±1.60）%、（52.09±1.41）%,PAW清洗组染菌马铃薯片品质优于不清洗组、蒸馏水清洗组,PAW杀菌保鲜效果良好。该研究可为等离体子活化水杀菌技术研发及产业化应用提供参考。     

4HLB-2型花生收获机挖掘深度的模糊控制

【目的】研究花生收获机挖掘深度的模糊控制策略,实现花生收获机挖掘深度的自动控制,降低机具手的工作强度。【方法】采用超声波测距方法,研制地面仿形装置,设计模糊PID控制器模拟花生收获机挖掘深度模糊PID控制仿真曲线,编写控制软件并利用片上调试仿真器QB-MINI2(MINICUBE)将程序烧录到控制器中,建立花生收获机挖掘深度的模糊控制策略,然后将整套系统搭建在4HLB-2型花生联合收获机上,在田间用示波器跟踪随地面起伏响应的电压波形,进行自动限深的萝卜、甘薯收获试验,并与人工手动机械收获的伤果率、漏挖率、平均挖掘深度进行比较。【结果】萝卜、甘薯收获试验表明:手动收获萝卜的平均挖掘深度为12.5cm,伤果率为5.71%,漏挖率为2.82%,自动限深收获的平均挖掘深度为12.3cm,伤果率为3.40%,漏挖率为1.10%。手动收获甘薯的平均挖掘深度为15.3cm,伤果率为3.00%,漏挖率为1.38%,自动限深收获时的平均挖掘深度为14.8cm,伤果率为1.95%,漏挖率为1.08%。示波器显示,采用模糊PID控制,当收获速度为0.33 m/s时,最大延时小于0.4s,超调量小于10%,试验误差控制在1.3cm之内,挖掘深度比较均匀。【结论】采用设计的PID挖掘深度模糊控制,可以实现花生收获机挖掘深度的自动控制。     

基于学科知识图谱的紫云英研究态势分析

利用文献计量法,结合CiteSpace和VOSviewer可视化分析技术,对1992—2018年间紫云英研究的外文文献和中文文献进行可视化分析,为紫云英研究者跟踪研究前沿、把握研究方向提供理论参考。结果表明:中国是紫云英研究的主要国家,且与日本、美国、澳大利亚有着密切的合作;多数研究机构和科研人员有着较为密切的联系,国内形成了核心作者群;紫云英国际研究热点集中在紫云英—土壤—水稻养分运筹和紫云英根瘤菌领域;国内研究热点集中在紫云英—土壤—水稻养分运筹、紫云英根瘤菌、紫云英品种选育、紫云英功能产品开发等领域。结合紫云英研究突现关键词分析,近年来紫云英研究的热点集中在紫云英—土壤—水稻养分运筹方面,契合紫云英作为稻田绿肥的主体功能。     

牵引式甜菜联合收获机自动对行系统研制

为了提高甜菜联合收获自动化水平、降低收获损失,该文结合垄作甜菜种植模式,以牵引式甜菜联合收获机为载体,采用液压技术、传感器信号采集技术和微处理器控制技术设计了一套甜菜联合收获机自动对行控制系统。该系统具体包括对行探测机构、偏移牵引调整机构、液压控制系统、电子控制系统和控制软件。标准信号跟踪试验显示,跟踪最大延时小于1 s,超调量小于15%,最大误差为2.5°,表明系统具有快速响应特性和稳定性。田间收获对比试验显示,采用该自动对行控制系统后,甜菜联合收获机漏挖损失率降低2.03%,根体折断率降低1.48%,根块损伤率降低2.64%。该研究可为其他土下果实收获机械对行系统研发提供有效借鉴。     

GFY-200型经济绿肥粉碎翻压复式机设计与试验

为实现经济绿肥高效、低能耗以及高掩埋率翻压作业需求。设计了一款GFY-200型经济绿肥粉碎翻压复式作业机,确定了粉碎翻压组件、罩壳拖板组件、动力镇压辊组件等关键部件的结构和技术参数,并利用该机对黑豆、印度豇豆、决明子、紫云英等4种夏、冬经济绿肥开展翻压试验。田间试验表明:在机具作业速度为2.5~3.0 km/h,刀辊转速为387 r/min条件下,经济绿肥平均翻压深度为16.9 cm,经济绿肥茎秆平均粉碎长度合格率为82.35%,经济绿肥平均掩埋率为93.28%,工作效率可达0.67~1.0 hm 2/h。经济绿肥粉碎翻压复式机试验指标均符合国家和行业标准要求,翻压质量和功耗消耗上也明显优于畜力犁、铧式犁、旋耕机等现有绿肥翻压方式,增加土壤保墒效果的同时,提高了绿肥翻压的肥效,具有很好的推广应用价值。     

基于无人机平台的绿肥种子撒播装置设计与试验

针对水稻收获前稻田以及丘陵山区播种绿肥,存在机具无法下田作业、人工撒播劳动强度大的问题,基于农用多旋翼无人机平台,设计离心甩盘式绿肥种子撒播装置。该装置可与多品牌无人机方便、快速组配挂接,主要由挂接机构、种箱、排种机构、撒种机构及自动控制系统构成,设计螺旋输送式排种机构可实现连续稳定定量排种,优化撒种机构使得撒播更加均匀顺畅,控制系统可跟随无人机飞行速度控制排种机构排种量,并根据不同品种绿肥种子设定撒种机构甩种盘转速,从而实现多品种绿肥种子定量排种、均匀撒播。选取典型绿肥品种紫云英种子为试验物料,以撒播均匀性变异系数Y1和单位面积撒种量误差Y2为评价指标,螺旋输送器转速A、甩种盘转速B、飞行速度C为试验因素,开展三因素三水平正交试验。结果表明：螺旋输送器转速A和甩种盘转速B对两评价指标影响极显著,飞行速度C对两评价指标影响显著,影响撒播均匀性变异系数Y1的主次因素为B、A、C,影响单位面积撒种量误差Y2的主次因素为A、B、C,最佳因素水平组合A2B2C2,即A为190r/min、B为1700r/min、C为5m/s时,Y1为28.47%,Y2为11.81%。田间试验表明,在最佳参数组合下,整体出苗良好。该研究为改进完善无人机离心甩盘式绿肥撒播装置,以及大面积推广绿肥种植提供了理论依据和装备支撑。     

固定床式花生荚果烘干设备匀风机构设计与仿真

为解决固定床式烘干设备干燥过程中,物料表面风速分布不均,影响物料干燥均匀性的问题,设计一种挡板组合式匀风机构。该机构由6块不同倾角的挡板组合而成,置于烘干箱体的上下风道中。利用流体动力学计算方法对加装匀风机构后的烘干箱风道内流场进行数值模拟,结果表明加装匀风机构后,物料下表面风速异变系数较之前降低35.8%。在额定风速下,利用均匀设计方法对6块匀风挡板的不同倾角进行表U_(17)(17~(16))设计试验,以物料下表面风速异变系数y为衡量对象,用SAS软件进行回归分析,求得回归方程,结果表明板1倾角为1.11°,板2倾角为8.95°,板3倾角为5.92°,板4倾角为6.84°,板5倾角为7.24°,板6倾角为15.88°时的风速异变系数为0.219,小于试验设计时的最小值0.286。现场试验测得烘干箱内27个测点风速值与实际模拟值均方根误差为0.166 m/s,最大绝对误差为0.27 m/s,表明模拟结果良好。烘干48 h后,实测物料不同层级含水率最大误差为0.98%,物料上层含水率方差1.09%,中层含水率方差0.78%,下层含水率方差1.32%,物料干燥均匀性满足实际生产使用要求。该研究结果可为固定床式干燥设备匀风系统设计及研究提供参考。