丘陵山地农业装备与坡地作业关键技术研究综述

丘陵山区先进适用农机装备的研发是目前国内农机装备研究的热点和难点问题之一。目前,我国丘陵山区农业生产存在“无机可用,无好机用”的现实问题,并且先进适用丘陵山地农机装备(简称山地农业装备)的研发缺乏必要的理论支撑。本文重点综述了国内外山地农业装备尤其是山地拖拉机及山地农机调平技术、山地拖拉机驱动与动力系统、山地农机具及其作业性能的研究现状,阐述了农机土壤压实与坡地土壤耕作侵蚀的研究进展,总结归纳了山地农机设计及山地农机-土壤互作机理研究的计算机辅助方法。展望丘陵山地农机装备及坡地作业技术的研究重点及发展方向：山地农机-坡地土壤-作物(养分)互作机理研究;山地农机总体设计与农艺及坡地作业场景深度融合;山地农机姿态调平机构与控制策略;山地农机动力高效传递与灵便转向驱动;山地农机作业机组的智能化监测与精确自主导航。以期为我国丘陵山区农机装备的研发设计提供借鉴参考。     

广东省水稻生产机械装备水平灰色预测与分析

利用广东省水稻生产主要环节机械装备保有量的历史数据,建立了灰色GM(1,1)预测模型,对2006-2020年广东省水稻生产机械装备水平进行了预测,并参考广东省水稻生产机械化作业水平值,对其预测结果进行了修正,以便能为政府主管部门制定提高水稻生产机械装备水平的政策措施提供参考依据.     

农业装备物流体系的数学建模

在分析了农业装备物流体系特点的基础上,指出了目前存在的数学模型不能完全体现和描述农业装备物流体系的特点;建立了基于面向环境时延着色Petri网(EOCTPN)的农业装备物流体系数学模型;研究了不同类型农业装备物流体系对库存总成本和长鞭效应的影响程度;解决了目前存在的无法将正向物流和逆向物流有机结合在一起的问题;有效克服了基础Petri网描述此类问题出现的"节点爆炸"现象.在仿真实验的基础上,提出了应如何构建农业装备物流体系的方法.     

气吸式杂交稻单粒排种器研制

针对气力式水稻精量排种器充种不稳定、单粒播种精度不高和播种量大的问题,该研究设计了一种具有矩形吸种孔和辅助充种装置的气吸式杂交稻单粒排种器。根据“吉田优”型杂交稻的长短轴重力分布情况,确定排种盘吸种孔形状;基于CFD-DEM(Computational fluid dynamics, Discrete element method)流固耦合理论,以吸附力为指标,进行5类具有相同面积的吸种孔单因素仿真试验,确定吸附力最大的吸种孔规格为0.8 mm×2.25 mm;以该型吸种孔为基础,选取辅助充种角、工作转速和工作负压为试验因素,以单粒率S、多粒率M和漏播率L为试验指标,开展Box-Bhnken台架试验,对试验结果进行响应曲面分析和多目标优化,得到排种盘辅助充种角为80.90°、工作转速为42.65 r/min、工作负压为621 Pa时,排种器的单粒率为86.91%,漏播率为3.63%。验证试验结果的排种器单粒率为86.36%、漏播率为3.41%,与优化结果吻合。研究结果可为后续气吸式杂交稻单粒排种器的优化设计和直播机整机作业精度的提高提供指导。     

蒸汽烫漂与热风干燥箱流场优化设计及仿真

农产品的烫漂与干燥是农产品加工的关键技术。农产品蒸汽烫漂与热风干燥箱是集烫漂与干燥一体的新型农产品绿色保质低碳智能干燥技术装备。农产品蒸汽烫漂与热风干燥箱内部流场均匀性直接影响着农产品烫漂与干燥效果。为提高其内部速度均匀性与温湿度均匀性,同时减少冷凝现象发生,采用计算流体力学（computational fluid dynamics,CFD）方法建立蒸汽烫漂与热风干燥箱模型,对其送风方式和送风口数量进行研究。结果表明：侧送侧回的送风方式在速度场以及温湿度场的均匀性总体优于上送下回,能量利用系数提高约18%,箱内壁面冷凝面积小于上送下回。仿真研究表明,当送风口数量为4个时,箱内的温度场和相对湿度场均匀性更好,能量利用系数最高。试验表明,蒸汽烫漂与热风干燥箱的试验值和仿真值最大温度偏差为2.3℃,相对湿度误差不超过1.3%,误差在合理范围内,仿真结果可靠,研究结果可为农产品低碳智能干燥新技术的研究提供参考。     

生物质育苗钵及成型装备

针对植物育苗对泥炭资源的大量需求,从泥炭资源保护和可再生资源利用的角度出发,以农作物秸秆作为主要基质原料生产育苗钵,并设计了相应的基质装载成型装备.通过实验研究表明,农作物秸秆作为育苗钵基质具有良好的发展前景,基质装载成型装备的开发应用为高效批量生产育苗钵奠定基础.     

大型机具行走带双轴地轮设计

针对大型农机具地轮动力不足、分布位置及结构形式不合理等问题,设计开发了行走带双轴地轮机构。该机构主要由深度控制及轴间差速机构组成。将地轮机构分两组布置于拖拉机行走带上,单组采用双轴简支、轴间差速的设计方案,双侧同步液压缸控制耕深。研究结果表明:该地轮具有结构紧凑、播种深度调整方便、仿形性好和驱动力大等特点。     

虚拟现实系统中农业装备模型转换方

对几种典型的农业装备虚拟现实系统模型建立方法进行研究,比较分析了各自的优缺点.在VC++6.0环境下,通过UG和Creator双方二次开发相结合的方法,实现了从UG(CAD)到Creator(VR)的模型转换,通过直接转换建立了农业装备的虚拟现实模型.经过在虚拟现实系统中实验测试,该转换模型满足了农业装备虚拟现实的要求.     

农林生物质原料筛分技术与设备发展现状

针对目前生物质原料中杂质多、筛分设备不匹配等问题,对各类生物质原料进行分类,总结国内外筛分技术的发展现状。同时,通过对杂质的特性分析,针对目前的筛分方法、筛分机械进行相对应的应用,旨在提出一种适合我国生物质成型燃料大规模生产的筛分技术及配套设备,为生物质原料清选工艺提供技术支撑。     

慢速热解条件下生物炭理化特性分析

生物炭可以作为优质燃料、土壤改良剂以及生物有机肥料等,不同用途的生物炭特性差异较大。为此,针对在慢速热解条件下产生的生物炭特性,如固定碳、热值、比表面积、孔隙等进行分析,得出温度是影响生物炭理化特性最重要参数,升温速率、滞留时间等对各特性也有一定影响。同时,结合目前各种类型热解设备综合比较认为:窑式热解设备适合生产质量不高、固定碳含量较高的生物炭;固定床式热解设备根据加热方式不同可以生产各种生物炭,适应范围较广;移动床式热解设备适合生产固定碳、比表面积较高的生物炭。另外,现有各设备在结构参数、自动控制方面、生物炭冷却方面还有待提高,设计出规模化、自动化的成套设备是未来的发展趋势。