取秧侧向零偏移的空间轨迹再生稻分插机构设计与试验

为了解决现有空间行星轮系式分插机构在再生稻宽窄行机械化种植取秧过程中出现侧向偏移量和侧向偏转角的技术难题,本文提出一种具有局部平面轨迹特性的空间轨迹不等速行星轮系机构,并开展基于取秧口和机构回转中心位置约束下的宽窄行分插机构综合研究。构建了基于关键位姿点(取秧起始点、取秧结束点、推秧点)的空间轮系机构运动综合模型,利用关键位姿点求解机构杆长参数与空间交错轴信息,并通过优选二杆相对角位移参数实现机构传动比分配。将不完全非圆齿轮副引入空间行星轮系机构,利用间歇机构锁止弧约束行星轴,实现机构取秧过程侧向零偏移量、侧向零偏转角的平面轨迹段。通过仿真分析与机构样机试验验证了机构实际作业性能与理论设计相一致,结果表明:分插机构取秧侧向零偏移量,取秧侧向零偏转角,推秧侧向总偏移量为50.24 mm、取秧角为5.18°、推秧角为71.56°、推秧侧向角为16.26°、插秧穴口宽度为22.43 mm、轨迹高度为289.76 mm,满足预期设计要求。最后通过田间试验验证,分插机构可实现等行距取秧口和既定机构回转中心下宽行(40 cm)与窄行(20 cm)间隔机插,满足再生稻宽窄行种植要求。

杭州秋季露地甘蓝轻简化增效栽培技术简析

应用秋季露地甘蓝轻简化增效栽培技术,确保了苗期的早生快发,中期的健康生长及后期的无早衰,每667 m^(2)产量可增加8.9%。同时整个栽培过程可节省用工44.7%,减少化肥成本9.2%,减少农药成本41.7%,育苗成本降低25.0%,效益提高59.8%。特别利于种植大户、龙头企业的规模生产,体现规模效益的特点。

轻便自走式采茶机的设计与试验

针对当前双人手抬式采茶机需要配置操作人员数量较多,使用舒适度差等问题,设计了一种适用于丘陵缓坡梯田式茶园的轻便自走式采茶机。分析了整机的结构及工作原理,对履带底盘、采茶升降机构、液压传动系统进行了理论分析和选型计算,开展了田间采茶试验,并对样机进行采茶质量性能测试。试验结果表明,该采茶机工作性能稳定,采下茶叶完整率为81.1%、可制茶率为93.7%、茶叶损失率为0.82%、漏采率为0.77%,各采摘性能指标均在标准范围以内,满足使用要求。

定刀滑切式榨菜收获机设计与试验

针对榨菜机械化收获中存在的合格率低、叶缨过长等问题,根据其需要同时进行打叶和切根的联合作业要求,设计基于定刀滑切原理的单刃口收获割刀,研制可同时进行切缨作业和切根收获作业的榨菜联合收获机。阐述整机结构与工作原理,对样机关键部件进行结构设计和理论分析,测定青菜头物理外观特性,分析不同刀具刃口滑切作业的受力情况,设计单刃口的V形滑切刀,确定切割刃角数值为25°和滑切角范围为20°~55°。基于收获作业高度及牵引需求,设计高度可调的割刀刀架和履带式底盘,对履带式行走装置的行走速度、接地比压、最大牵引力等相关数据进行计算,明确联合收获机工作机理,确定影响打叶切缨和切根收获作业合格率的主要参数,并基于正交试验对整机进行参数优化。确定最佳工作参数为:切根刀具入土角5°,刀具滑切角40°、打叶刀轴中心高度400 mm、打叶刀转速1500 r/min,行走速度0.5 m/s,其中,割刀入土角度对切根合格率影响最大,行走速度对打叶和切根作业的合格率影响较小,在最佳此参数下进行收获作业,打叶合格率和根切合格率分别为96.8%和91.2%,各项指标满足榨菜机械化收获的作业要求。

茶叶机械化采摘技术研究现状与展望

茶叶采摘需消耗大量劳动力,是茶叶生产用工量最大、用工时间最为集中的环节,茶叶机械化采收是我国茶叶发展的必经之路。从我国茶叶采摘现状出发,归纳总结我国茶叶采摘标准与机采农艺要求,分别从一次性采摘原理和选择性采摘原理的角度,阐述单人采茶机、双人采茶机、乘坐式采茶机以及茶叶采摘机器人的研究应用现状与优缺点,并分析出制约我国茶叶实现全面机械化采摘所存在的问题,提出我国茶叶生产未来应实现农艺与农机深度融合,基础研究与先进技术相结合,提高茶叶机械的通用性等发展意见,为我国茶叶采摘装备的进一步研究提供借鉴和参考。

基于生物信息学挖掘结肠癌预后相关生物标志物

目的 基于生物信息学挖掘结肠癌预后相关生物标志物。方法 利用基因表达汇编数据库下载结肠癌芯片数据集GSE25070和GSE115313,获取结肠癌组织样本43例、正常结肠组织样本44例,筛选出两个芯片数据集的共同差异基因。构建共同差异基因的蛋白互作网络,采用基因本体论、京都基因和基因组百科全书分析功能和通路。从癌症基因组图谱数据库获取结肠癌组织样本454例,利用R软件对共同差异基因表达水平与结肠癌患者预后的关系作整体分析,筛选出可能的结肠癌预后相关生物标志物。绘制Kaplan-Meier生存曲线比较各个基因高、低表达组患者生存率,采用单因素Cox回归分析结肠癌患者预后的影响因素,以验证结肠癌预后相关生物标志物。结果 筛选得到共同差异基因19个,包括表达上调基因2个、表达下调基因17个;主要存在于肾素分泌和胰腺分泌通路;涉及的生物过程有蛋白质三聚体,细胞成分有细胞外泌体、质膜的整合成分和膜的锚定成分等,分子功能有细胞内钙激活氯离子通道活性、氯离子通道活性。CLCA1、ITLN1和PARM1是结肠癌预后相关生物标志物。结论 CLCA1、ITLN1和PARM1是结肠癌预后相关生物标志物。

茭白秸秆生物机械制浆工艺试验

茭白是浙江省种植面积最大的水生蔬菜之一,近几年浙江省茭白种植面积2.6 7万hm^(2)左右,占全国茭白种植面积45%以上,平均每公顷产量为3万kg,年产量约80万t,按5元/kg的价格,直接经济效益可达4亿元,茭白生产产生了良好的经济效益[1-2]。茭白在全省11个地市均有种植,缙云县种植面积最大,达0.44万hm^(2),占全国8%,产值4.5亿元,带动全产链产值15亿元,从业人员超3.5万人,已成为当地农业结构调整、将绿水青山转化为金山银山的通道产业,在农村产业兴旺、农民增收致富、实现共同富裕中发挥了显著作用[3-4]。

探入式番茄钵苗移栽机构设计与试验

为了避免移栽机构在夹取秧苗过程中对秧苗茎秆造成损伤,针对夹取土钵的取苗方式,提出了一种探入式番茄钵苗移栽机构。依据结构特性和工作原理,建立了机构运动学理论模型,根据设定的优化目标开发了移栽机构优化设计软件,通过优化得到一组符合番茄钵苗移栽要求的结构参数。对栽植臂绝对转角和移栽机构绝对运动轨迹进行分析,验证了机构的合理性和可行性。建立了探入式番茄钵苗移栽机构的三维模型并虚拟仿真,对物理样机进行了高速摄影试验验证,通过对移栽机构实际工作轨迹与理论及仿真轨迹进行对比分析,验证了机构设计的正确性。对机构进行性能台架试验,取苗成功率为92. 8%,移栽成功率为89. 7%,栽植合格率为86. 4%,栽植优良率为59. 4%,符合移栽要求,验证了机构的实用性。

旱田钵苗移栽机纵向送苗机构优化设计与试验

针对传统方法设计纵向送苗机构难度大,缺少适用于高效旱田钵苗移栽机的纵向送苗机构的问题,设计了一种棘轮连杆式钵苗移栽机纵向送苗机构。根据机构特点与旱田钵苗移栽纵向送苗要求,建立了运动学模型与优化目标,设计纵向送苗机构优化设计软件,得出满足设计要求的结构参数。建立了机构三维模型,试制了物理样机。根据软件优化结果,运用二次正交旋转中心组合试验方法对棘轮结构进行优化设计,以棘轮驱动面高度x1、棘轮定位面高度x2、取苗转速x3为试验因素,以送苗成功率y为试验指标,进行了参数优化试验,结果表明:x1=2.32 mm、x2=3.5 mm、x3=100 r/min时,送苗成功率达到99.85%。取x1=2.3 mm、x2=3.5 mm、x3=100 r/min进行验证试验,得出送苗成功率为99.17%,结果满足设计要求。

茄子钵苗全自动移栽机构优化设计与试验

为了实现茄子钵苗的全自动机械化移栽,设计了一种全自动茄子钵苗移栽机构,提出了一种以牛顿插值法构建的新型非圆齿轮,建立了茄子钵苗移栽机构运动学模型。通过农艺与农机的结合,以钵盘规格、基质体积比、土钵含水率为试验因素,取苗力与土钵基质损失率为试验指标,进行了三因素三水平的正交试验,试验结果表明,钵盘规格105穴、基质体积比1、土钵含水率70%~80%时,取苗力为2.70 N,土钵基质损失率为2.94%,利于茄子钵苗的全自动机械化移栽。根据移栽机构数学模型结合茄子钵苗农艺要求,开发了牛顿插值齿轮茄子钵苗移栽机构优化设计与分析软件,优化出一组满足茄子钵苗移栽要求的参数。根据优化的参数进行三维建模、虚拟仿真,运用3D打印技术制作物理样机进行了轨迹验证试验,验证了该机构的正确性与可行性,通过取苗试验与栽植试验,证明了该机构的实用性。

探出式蔬菜钵苗打孔移栽机构优化设计与试验

针对回转式蔬菜钵苗扎穴移栽机构破坏钵体完整性、穴口不对称造成栽植直立度差、打孔和栽植过程同时进行影响栽植质量等问题,提出了一种探出式蔬菜钵苗打孔移栽机构。该机构可交替实现打孔和栽植过程,移栽臂栽植时,打孔器在前一株钵苗栽植位置完成打孔,保证了栽植时序且穴口对称,土壤回流均匀,有利于保证栽植直立性。在取苗位置执行探出式夹取苗钵动作,以保护苗钵基质的完整性。基于探出式蔬菜钵苗打孔移栽机构的运动学机理分析开发了优化设计软件,并完成了优化设计。开展了移栽机构的虚拟仿真试验和系列台架试验,分析了在取苗、打孔和栽植等关键位置的位姿。轨迹与位姿验证试验表明,该机构形成的特定轨迹和位姿可依次完成取苗、输送、打孔和栽植等动作。取苗试验表明,该机构可实现探出式取苗,有效保证了蔬菜钵苗基质的完整性。

再生稻空间直取大偏移轮系宽窄行分插机构设计与试验

为了解决再生稻生产过程中,收获机履带碾压头季稻稻桩的问题,本文从机械栽植角度入手,在单位种植面积有效株数一定的条件下,通过合理增大栽植行距以增大履带行走行距。提出一种可实现大偏移、直取秧和小侧向穴口移栽轨迹的空间行星轮系分插机构。首先,结合栽植农艺规划宽窄行移栽轨迹并确定其上若干关键位置与姿态,建立了空间2R开链机构3精确位姿空间几何约束设计方程,采用同伦算法进行求解;然后,基于求解参数拟合、优化得到开链机构输入轴与输出轴相对角位移曲线,确定机构传动比与非圆齿轮节曲线,复演得到满足移栽要求的空间轨迹;最后,通过依附非圆齿轮副将开链机构两转轴运动耦合,设计得到一种由平面非圆齿轮与斜齿轮组合传动的轮系式再生稻宽窄行分插机构,并进行虚拟仿真与样机试验,结果表明样机实际运动轨迹姿态与理论设计基本一致;取苗至推苗横向偏移量ΔS_(1)为65.59 mm、侧向推苗角γ_(1)为16.13°、侧向穴口宽度ΔS_(3)为23.69 mm,满足再生稻宽窄行移栽要求,验证了轮系式宽窄行分插机构设计的可行性。

自适应仿形甘薯削皮机优化设计与试验

针对甘薯人工削皮劳动强度大、效率低,传统去皮方式污染严重等问题,基于甘薯的物理特征,设计了一种柔性自适应仿形甘薯削皮机。为确保甘薯削皮厚度的一致性与削皮作业的稳定性,首先对甘薯削皮过程进行理论分析,确定了影响仿形削皮性能的关键部件结构参数及取值范围,以仿形限位球半径、仿形力、电缸与卡爪转速比为试验因素,以甘薯削皮厚度均匀性为响应值,利用Design-Expert 8.0. 6软件采用BBD法设计三因素三水平试验,建立了各因素与甘薯削皮厚度均匀性的回归数学模型,分析了影响削皮性能的主要原因。结果表明,各因素对甘薯削皮厚度均匀性影响的主次顺序为:仿形力、仿形限位球半径、电缸与卡爪转速比;最佳参数组合为仿形力68.1 N、仿形限位球半径28.1 mm、电缸与卡爪转速比0.95。甘薯削皮性能验证试验表明,在优化后的工作参数下,该甘薯削皮机削皮效果较好,平均每个甘薯削皮时间为10 s,工作效率达360个/h,满足甘薯削皮的工业化加工需求。

榨菜收获装备研究现状与展望

榨菜作为我国特有的农作物,收获过程大量依赖人工,国外鲜有针对榨菜机械化收获装备的研究,为研制出生产中可推广应用的榨菜收获机械,缓解我国榨菜生产劳动力短缺的困境,促进该特色产业可持续发展,归纳我国榨菜主要产区的种植农艺和收获要求,阐述我国榨菜收获机械化技术研究现状,针对现有榨菜联合收获机、自走式小型榨菜收获机及手扶式榨菜收获机,对相应关键技术、使用效率、收净率、使用寿命对比分析,总结我国榨菜收获机械化存在着关键技术尚未得到改善、收净率低、工作效率不高、使用寿命低等难点,提出我国榨菜产业未来应实现农艺与农机相融合,榨菜机械化收获可分段分节实现,需要提高榨菜收获关键技术研究的创新能力等发展意见,为我国榨菜机械化收获技术与装备的研发提供参考。

水稻干燥过程应力裂纹产生的机理研究

通过水稻干燥和缓苏过程中稻谷爆腰产生的玻璃化转变分析,确定稻谷在玻璃态下干燥时对爆腰增殖无影响。建议采用2种措施:一是使稻谷在玻璃态下干燥,抑制爆腰产生;二是使稻谷在较高温度下干燥一定时间后,给稻谷缓苏足够时间以降低内部水分梯度,使内部水分均匀,有效地降低稻谷裂纹率和提高产米率。

我国农作物秸秆的综合利用

详细介绍我国的农作物秸秆的利用现状,总结生物质能源利用的主要方法及应用特点,重点论述生物质能源的工业化利用,对今后我国农作物秸秆能源的利用前景做出展望。

生物质气化燃烧锅炉应用基础研究

在分析生物质燃料燃烧特性、压制成型加热温度、结渣原因的基础上,对生物质成型燃料锅炉进行性能模拟计算和实际推广价值分析,针对试验在生物质种类、试验条件、分析软件中存在的不足,提出相应的改进建议,为生物质气化燃烧锅炉的应用研究提供理论基础。

螺旋带状整地装置功耗分析与试验研究

螺旋带状整地装置可解决传统全幅旋耕整地能耗高、土壤扰动大等问题,为探明螺旋带状整地装置工作参数对作业功耗影响规律,基于土壤强度破坏机理,建立螺旋带状整地装置切土、抛土功耗模型,得到螺旋带状整地装置作业功耗与结构参数、工作参数、土壤物理及力学性质函数关系。依据东北土壤物理和力学性质建立土壤离散元仿真模型,运用EDEM仿真试验,以入土角度、作业速度、螺旋叶片转速为试验因素,以作业功耗为试验指标,作二次正交旋转试验,得到影响螺旋带状整地装置作业功耗因素顺序为作业速度>螺旋叶片转速>入土角度;利用土槽试验台测定螺旋带状整地装置不同工况下作业功耗,并与离散元仿真值作对比,得出仿真值与实测值相对误差均值为8.34%,说明该离散元仿真模型可较准确反映螺旋带状带状整地装置作业功耗。研究可为螺旋带状整地装置结构优化、动力合理配套和功耗特性研究等提供参考。

无线遥控步行插秧机的设计与试验

无线遥控步行插秧机有广阔的市场前景和应用价值,在不借助人力的情况下,田间地头原地180°转向是一大难题。为此,作者发明了一种具有升降功能的辅助行走机构,在田间地头借助大幅度升降功使浮板能够完全脱离泥面,减少转向阻力。在分析了该机构的结构特点及工作原理基础上,建立了机构的运动学模型,开发了基于Visual Basic6.0的计算机辅助优化设计与分析软件,并结合"参数导引"启发式优化算法快速优化求解得到满足辅助行走机构工作要求的一组参数,基于优化所得参数进行结构设计,并进行了物理样机加工试制与装配。同时,开发了末端气动执行系统和基于串口通信的无线遥控系统。在规格为10 m×20 m,泥脚深度为15~25 cm的水田中进行田间试验,将插秧机的行走速度设定为0.45和0.90 m/s,试验结果表明,在无线遥控状态下,该机型可以完成插秧、直线行驶、全自动90°转向和田间地头原地180°转向。辅助行走机构和控制系统满足无线遥控步行插秧机在田间正常作业要求,验证了机构和控制系统的可行性。

榨菜缩短茎的切割力学特性

为了获得榨菜缩短茎的最佳切割要素组合,在TMS-Pro质构仪上开展榨菜缩短茎切割的单因素试验和正交试验,以最大切割力和平均切割力为试验指标,探究刀刃类型、滑切角度、切割速度、切割方式对榨菜缩短茎切割过程中切割力的影响。结果表明:滑切角度对最大切割力和平均切割力影响显著(P<0.05),刀刃类型对平均切割力影响显著(P<0.05),锯齿刃比光刃省力。为有效降低最大切割力和平均切割力,榨菜缩短茎切割的参数宜确定为锯齿刃,滑切角度20°,切割速度80 mm·min^(-1)。此时,最大切割力为86.2 N,平均切割力为53.1 N。研究结果可为榨菜收获机的切割装置设计提供理论依据。