马铃薯切块薯种取种勺设计与仿真优化

马铃薯切块播种是节约用种成本、打破薯种休眠的有效途径,针对马铃薯播种机传统圆形取种勺对切块薯种适应性较差,导致漏播率高,播种合格率低的问题,对马铃薯播种机取种勺进行了设计与仿真优化。在测定薯种力学特性参数的基础上,利用EDEM软件,选取Hertz-Mindlin接触模型,构建了切块薯种离散元模型。通过对切块薯种取种充种状态进行分析,以传统圆形取种勺为基础,设计了一种切口式马铃薯播种机取种勺,并确定了影响取种效果的主要因素。以切口圆心角、切口深度和切口个数为试验因素,以取种成功率、重种率和空种率为评价指标,开展三因素三水平虚拟仿真正交试验。正交试验结果表明:切口式取种勺取种能力明显优于传统圆形取种勺,当切口圆心角为60°,切口深度为15 mm、切口数量为3个时,其取种效果最优。利用优化后的取种勺进行切块薯种播种验证试验,结果表明:播种取种成功率为82.2%,重种率为7.1%,空种率为10.7%,相比于传统圆形种勺,其重种率降低约12个百分点,取种成功率提升约12.5个百分点。

“井工厂”水平井组勺形井眼轨道设计方法研究

“井工厂”水平井作业模式已成为经济有效开发非常规油气藏的关键技术,但是由于该作业模式作业井眼相对密集,为解决井眼相碰和减小死油区面积问题,开展了水平井组的勺形井眼轨道剖面优化设计方法研究。在进行井眼轨道优化时,先对井场采用交错式布井方式,对各水平井的靶前距和造斜点位置进行组合优化设计,确保靶区位置能够控制全区面积,从而构建最佳水平井组勺形井眼轨道剖面。现场应用实例表明,勺形水平井较常规水平井起下钻柱和下套管摩阻虽然略有增加,但不会影响正常钻完井作业。对比常规井眼轨道与勺形井眼轨道的“井工厂”水平井组,在相同造斜率下,勺形井眼能够将靶前位移缩减到0m,有效地减小了死油区面积,并且可以更加有效地规避井眼相碰风险,在开发致密油时,能够提高经济效益。

致密油“井工厂”水平井组“勺形”井眼轨道设计

“井工厂”水平井作业模式是高效开发致密油的关键技术之一,已在国内外广泛应用,国内尚处起步阶段。采用常规三维井眼轨道设计方法设计的水平井组,在两井排靶区之间出现了较大面积的死油区,石油资源不能被有效动用,国外采用勺形井眼轨道解决了这一问题。勺形井眼轨道在造斜点位置开始反向钻进,钻进一段后再次造斜向着靶区钻进,这能更早钻遇储层,减少死油区面积。通过研究勺形井眼轨道的特征,结合三维井眼轨道设计理论,得出勺形井眼轨道设计的关键在于优化靶前距。由于“井工厂”井眼间距很小以及勺形井眼轨道具有反向钻进特征,可能会导致井排井眼在直井段、造斜初始井段、入靶前井段等位置出现相碰风险,为了减小相碰风险,提出了优化井场布局、错开造斜点和靶区位置的“井工厂”水平井作业轨道优化设计方法。对新疆昌吉致密油田一组双排六口井的“井工厂”水平井组进行了设计对比,采用常规井眼轨道设计方法死油区面积达到468000m^(2),而采用本文提出的井眼轨道优化设计方法死油区基本上可忽略不计,该方法使得“井工厂”水平井组能更加有效地开发致密油。对井眼相碰风险和摩阻扭矩分析表明,优化设计方法能降低井眼相碰风险,勺形井眼轨道对摩阻扭矩的影响有限,水平段钻进能正常延伸。

红萝卜侧面悬置排种勺式精量排种器设计与试验

为解决传统机械式蔬菜排种器无法实现精量播种及存在伤种的问题,设计了一种红萝卜侧面悬置排种勺式精量排种器。采用排种盘侧面悬置的排种勺完成种子的充种、清种、投种,实现了非接触式作业过程,理论分析了种子进入及脱离种勺的运动过程,并阐明其不伤种的基本原理,确定了排种盘、排种勺以及排种管的基本结构参数,采用EDEM离散元仿真软件模拟了不同排种勺结构尺寸下的工作过程,以排种勺型孔直径、深度及放样曲面圆角比为试验因素,以单粒率、多粒率、空粒率为试验指标,采用三因素五水平二次通用旋转组合设计进行仿真试验,确定排种勺最优结构参数为:型孔直径5 mm,深度4.3 mm,放样曲面圆角比0.12,基于此参数进行离散元仿真试验,通过自制排种器试验台进行台架试验以及将排种器安装到播种机上进行田间试验,仿真试验结果为单粒率93%、多粒率4%、空粒率3%,台架试验结果为合格指数平均值92.2%、重播指数平均值4.6%、漏播指数平均值3.2%,相对误差分别为0.86%、15%、6.67%,田间试验结果为:合格指数90.5%、重播指数6.9%、漏播指数2.6%,证明此排种器精量播种性能良好。同时与毛刷窝眼轮式排种器进行损伤率对比试验,损伤率分别为0.43%、1.27%,相对误差为66.14%,表明种子损伤明显降低。

舀种勺舌式胡麻精量穴播器设计与试验

针对胡麻播种机用种量大、播量变异系数大、播种不均匀的问题,基于胡麻种子物理特性和种植农艺要求,设计一种舀种勺舌式胡麻精量穴播器。通过分析穴播器工作原理确定穴播器组成、舀种勺结构参数范围及安装数量;对舀种勺舀种过程和清种过程进行力学分析,确定穴播器角速度范围;通过EDEM仿真过程得知,花纹内壁聚种斜槽在不影响舀种勺填充效果的同时,不仅可以提高仿真效率,还可以增大种子流动性,便于舀种勺充种。以穴播器角速度、舀种勺顶端过渡圆角半径、种室隔离板高度为试验因素,穴播器排种合格率、漏播率和重播率为试验指标,利用EDEM离散元仿真软件开展二次旋转正交组合试验,得到最优参数组合为:穴播器角速度2.9 rad/s、舀种勺顶端过渡圆角半径2.5 mm、种室隔离板高6.8 mm;将该舀种勺3D打印制作进行排种性能试验验证,台架试验得到该舀种勺排种合格率、漏播率和重播率平均值分别为87.00%、6.33%、6.67%;田间试验得到该舀种勺排种合格率为88.33%,漏播率为6.67%,重播率为5.00%;胡麻平均种植密度为50株/m^(2),其台架试验与田间试验结果基本一致,性能满足胡麻精量播种农艺要求。

黑勺变“银勺”

奇怪!被火熏黑的不锈钢勺子没入水中,又变回了原来的颜色,无比光亮。这是不是听起来有点像魔法?别急,接下来,我们通过一个实验来揭开它的神秘面纱。实验材料打火机、不锈钢勺子、蜡烛、透明水杯,如图1。实验步骤1.用勺子盛一点水,观察正常情况下,水在勺子中流动的情况,如图2。

预切种振动供种式木薯播种器勺链排种机构设计与试验

针对目前预切种式木薯精密播种器存在充种困难以及播种合格指数低等问题,在播种器中进一步设计勺链排种机构。阐述播种器工作原理以及设计勺链排种机构相关参数,基于最速降线理论对排种机构的捞种勺进行参数设计,并对机构作业的充种与投种过程中木薯种茎受力和运动状态进行理论分析,确定影响充种性能因素显著性主次顺序为捞种勺型式、捞种勺数量、输送链运动速度以及充种倾角。利用EDEM软件进行单因素仿真,得出不同试验因素对充种性能的影响规律;进行响应面BBD仿真试验,确定最优因素参数组合。研制播种器样机进行台架和田间试验,结果表明当充种倾角为37°、捞种勺数量为12个、输送链运动速度为0.63 m/s时,充种合格指数为93.8%,漏充指数为1.9%。田间试验表明预切种振动供种式木薯播种器勺链排种机构作业性能较优,满足木薯精密播种农艺要求。

勺夹式花生小区单粒精量播种单体设计与试验

针对花生小区播种机播种尺寸差异较大种子时存在适应性差、单粒精播粒距合格率低等问题,该研究设计了一种基于STM32单片机控制的勺夹式花生小区单粒精量播种单体。采用先充种后投种的模式,利用夹持空间可调节的勺夹式排种器向双格盘播种总成内单粒排种,由STM32单片机控制光电传感器、增量式编码器以及步进电机等元件,实现有序充种和投种。根据播种时花生种子的运动轨迹,确定影响机具作业性能的主要参数为机具作业速度和投种口离地高度。以提高单粒精播粒距合格率,降低播种漏播率、重播率、破损率为目标,对机具作业参数进行单因素与双因素数值模拟分析,探究了机具作业速度、投种口离地高度以及二者交互作用对播种性能的影响。试验结果表明,机具作业速度0.9 m/s、投种口离地高度15 cm时的播种效果最佳:粒距合格率为96.20%、重播率为2.97%、破损率为0.50%、漏播率为0.33%,整机通过性和适用性良好,能够满足小区育种试验要求。该研究可为花生小区精量播种技术研发提供参考。

齿勺气送式芝麻精量集排器设计与试验

针对芝麻种子球形度低、流动性差导致排种过程充种稳定性差,难以实现精量播种的实际问题,基于芝麻的机械物理特性和播种农艺要求,设计了一种采用倾斜齿勺式型孔充种、气送辅助导种的芝麻精量集排器,确定了其主要结构参数,构建了充种、携种和投种环节中芝麻种子颗粒群的力学模型。应用EDEM开展了排种器排种性能仿真试验,采用三因素三水平正交试验与Box-Behnken响应面分析了型孔高度、型孔右壁倾角和齿勺倾角对排种性能的影响,结果表明,型孔高度为1.92 mm、型孔右壁倾角为8.4°、齿勺倾角为28.6°时,各行排量一致性变异系数和平均排种量分别为1.69%、3.7 g/min。以排种轴转速、种层充填高度为试验因素,以各行排量一致性变异系数、总排量稳定性变异系数为试验指标,进行排种性能二因素三水平试验,试验结果表明:排种轴转速15 r/min、种层充填高度10 mm时,各行排量一致性变异系数、总排量稳定性变异系数分别为1.62%、0.40%,排种性能较优。田间试验表明,机组作业速度为2.9 km/h时,芝麻平均种植密度为36株/m~2,播种均匀性变异系数低于4%,满足芝麻田间播种要求。

勺夹式藠头排种器设计与试验

针对藠头(Allium chinense)种植劳动强度大、人工成本高等问题,该研究设计了一种由排种盘、取种勺、取投种凸轮、种箱、安装板等组成的勺夹式藠头排种器。对该排种器工作原理和取种、携种、投种过程进行理论分析,建立离散元仿真模型,对取种过程进行仿真分析,确定了最优种勺结构。以大叶藠为对象,以取种合格率和漏取率为试验指标,进行种勺直径、种勺深度、取种起始角、种面高度与种箱高度之比和取种速度5因素显著性筛选试验,并以种勺直径、取种起始角、种面高度与种箱高度之比为试验因素进行回归正交试验;采用Plackett-Burman试验法和Box-Behnken中心试验法建立取种合格率和漏取率的回归模型,并进行参数优化,获得最优参数组合为种勺直径27mm、取种起始角30°和种面高度与种箱高度之比92.5%。在最优参数组合下进行台架试验,得到取种合格率91.17%,漏取率6.17%。田间试验结果表明在前进速度0.1~0.2 m/s的条件下,该排种器平均播种合格率、平均重播率和漏播率分别为63.10%、12.76%和24.14%。研究结果可为藠头播种机械的研究与设计提供参考。

竹勺连续化自动成型装置设计与试验

针对传统竹勺热压成型工序中存在的连续性差、效率低、人工强度大等问题,在已有的成型技术基础上,对竹勺热压工艺、上下料方式、单次成型数量等关键结构和运动参数进行改进设计,提出了一种多吸盘连续上料整体热压成型的工艺方法,并设计了竹勺热压成型样机。通过对竹勺压板热传递条件的理论分析,在压板尺寸为713 mm×537 mm×56 mm的条件下,确定竹勺模具排列方式及单次成型数量,使加工效率提高了125%。运用ANSYS Workbench有限元方法模拟吸盘吸附时的变形状态并对吸附底面的受力情况进行分析,确定吸盘吸附半径为5 mm、吸盘吸力为4.74 N,验证了对竹勺无变形破坏。通过含水率试验以及弯曲性能分析试验,将传统头部热压竹勺和整体热压竹勺进行对比,结果表明,整体热压竹勺含水率为4.8%、抗弯强度为99.46 MPa、抗弯弹性模量为5809.2 MPa,相比传统头部热压竹勺,含水率降低了1.2%、抗弯强度增加了17.0%、抗弯弹性模量增加了14.5%。对断裂特征使用扫描电子显微镜观察分析表明,本研究提出的整体热压装置成型后的竹勺具备更好的使用硬度和抗弯强度。

睡前服用高血压药物对非勺型和反勺型高血压的临床疗效分析

目的:对比分析非勺型和反勺型高血压患者睡前与晨起服用高血压药物治疗的临床效果。方法:选取2020年4月—2022年4月广州市东升医院收治的100例非勺型和反勺型高血压患者,其中轻度、中度高血压患者各50例,随机分为晚服组(n=50)和晨服组(n=50)。根据病情轻重程度,将晚服组分为A组(轻度高血压25例)和B组(中度高血压25例),晨服组分为C组(轻度高血压25例)和D组(中度高血压25例)。晚睡前A组服用缬沙坦,B组服用缬沙坦氢氯噻嗪分散片;晨起C组服用缬沙坦,D组晨起服用缬沙坦氢氯噻嗪分散片。比较四组的临床疗效及治疗前后收缩压、舒张压、左室射血分数、左心室舒张末期内径(LVEDD)、血清肌酐、尿素氮水平。结果:A组的临床总有效率最高,D组的临床总有效率最低,A组的临床总有效率显著高于B、C、D组,且B组的临床总有效率高于D组(P<0.05);四组患者治疗后的收缩压、舒张压、LVEDD均较治疗前降低,且A组低于C组,B组低于D组(P<0.05);治疗后四组的左室射血分数均升高,且A组高于C组,B组高于D组(P<0.05);A组、C组治疗前后的血清肌酐、尿素氮水平比较,差异无统计学意义(P>0.05);B组、D组治疗后的肌酐、尿素氮水平均较治疗前降低,且B组低于D组(P<0.05)。结论:对于非勺型和反勺型轻、中度高血压患者,晚睡前服用高血压药物能够更好地控制血压,保护心功能,且对于轻度高血压患者的治疗效果更明显。

勺带式马铃薯排种器种薯充种特性研究

马铃薯播种机在作业时排种器的充种性能是影响其作业质量的重要因素。为降低勺带式马铃薯播种机排种器的漏播率和重播率,基于离散单元法理论,以微型薯为研究对象,对勺带式排种器在工作过程中种薯在种箱内的运动状态进行仿真分析以及虚拟仿真单因素试验。结果表明:充种区种层高度是影响排种器充种性能的关键因素。此基础上,为保证充种区内种层始终保持最利于种勺充种的高度,结合种箱结构参数,设计了一种种层限位装置。为寻求最佳工作参数组合,采用三因素五水平二次旋转正交组合试验方法,以种层限位装置挡板长度、种层限位装置挡板倾斜角度和主动轮转速为试验因素,以空种率、重种率为试验指标,对排种器的性能进行台架试验。试验结果表明:加装种层限位装置的马铃薯排种器在限位装置挡板长度125mm、限位装置挡板倾斜角度57°、主动轮转速48r/min时作业性能最好,漏播率为3.29%,重播率为5.37%。

三爪勺式马铃薯精量排种器设计与试验

针对目前马铃薯排种器普遍存在的重漏播率较高、作业速度低等问题,设计了一种三爪勺式马铃薯精量排种器。阐述了排种器的主要结构和工作原理,对关键部件进行理论分析和结构设计,并结合单因素仿真试验确定了影响排种性能的主要因素的参数范围。以三爪长度、三爪底面中心距离、三爪倾斜角度和主动轮转速为试验因素,开展二次正交回归旋转组合试验,并对试验数据进行分析,得到回归模型和因素对试验指标的影响关系。对试验结果进行多目标优化,结果表明:三爪长度38.04mm、三爪底面中心距离16mm、三爪倾斜角度29.07°、主动轮转速53.05 r/min时,合格率为94.49%,漏播率为2.19%,重播率为3.32%。对此优化参数下的排种器进行台架试验,排种器合格率、漏播率和重播率分别为93.33%、4.17%、2.5%,验证了仿真优化结果的可靠性,表明三爪勺式马铃薯精量排种器在高速条件下能保持良好的排种性能。

基于红外相机技术的野生勺鸡行为谱及PAE编码系统

2017年6月—2021年4月,基于地理信息系统在天津八仙山国家级自然保护区和天津盘山风景名胜区共布设70个红外相机监测位点,对野生勺鸡(Pucrasia macrolopha)行为谱及PAE(posture-act-environment,PAE)编码系统进行研究,共辨识并统计野生勺鸡有效照片556张,有效视频58段,包含有效独立探测首张113张。结果发现:(1)野生勺鸡的PAE编码系统由8种姿势编码、31种动作编码和8种环境编码组成,共辨识并统计出7类21种行为。(2)勺鸡各行为类型的月频次存在显著差异(χ^(2)=26.762,d?=11,p=0.005),频次比例位居前3位的行为类型为运动、警戒和取食。(3)野生勺鸡成体的Hvariable、H、r和r-variable均高于幼体,此外,成年雄性除Hvariable高于成年雌性外,H、r和r-variable均低于雌性。(4)H和r季节间无显著差异(H:χ^(2)=3.000,d?=3,p=0.392;r:χ^(2)=4.071,d?=3,p=0.254)。(5)H和r性别间不存在显著差异(H:Z=-0.857,p=0.391;r:Z=-0.938,p=0.348)。本研究可为今后野生勺鸡的行为生态学研究和综合保护管理提供科学参考依据。

基于电机直驱的玉米勺轮排种器排种质量监测系统

针对非直驱式玉米勺轮排种器存在排种量、播种粒距监测精度低等问题,设计一种基于步进电机直驱的玉米勺轮排种器排种质量监测系统。该系统以STM32为核心,采用光电传感器对排种量进行检测,基于光电脉冲信号的相邻落种时间间隔实现对播种粒距的监测。台架试验结果表明:在3~8 km/h设定车速下,排种量监测准确率平均值为98.55%,标准差为1.4%;与分析相邻落种运动过程得到的播种粒距理论值相比,播种粒距监测误差绝对值的平均值为2.84 cm,标准差为3.66 cm,播种粒距监测合格指数大于97.1%,满足实际排种质量监测需求,可为玉米排种质量监测技术提供参考。

基于EDEM的链勺式平贝母排种器仿真试验研究

针对现有平贝母播种技术播种不均匀问题,设计了一种播种均匀性良好的链勺式平贝母排种器,利用离散元仿真软件(EDEM)并采用三因素五水平正交法进行排种器工作过程模拟,分析了不同机车行走速度、排种链转速、勺的直径对10 cm内种贝数量的合格率的影响。仿真结果表明当机车行走速度为1.99 km/h、排种器转速为33.31 r/min、勺的直径为40 mm时排种性能较好。为验证排种器的工作性能,进行了田间试验,10 cm内种贝数量的平均合格率为92.71%,结果表明链勺式平贝母排种器的播种均匀性好,满足平贝母播种要求,为平贝母播种器的研制提供理论参考。

基于残差卷积神经网络模型的勺嘴鹬动作识别

为开启海南热带地区鸻鹬类涉禽的动作识别以及其他野生鸟类行为学自动识别的研究,建立了基于野外采集影像的勺嘴鹬(Eurynorhynchus pygmeus)动作图像数据集。该数据集由表达勺嘴鹬主要行为模式的9种动作标签组成;同时利用ResNet50、ResNet101和ResNet152共3种残差卷积神经网络模型尝试对勺嘴鹬的动作进行自动识别。结果表明,ResNet50、ResNet101、ResNet152测试集准确率分别为96.90%、96.94%和96.90%,说明3种模型都能对勺嘴鹬图像进行快速准确的动作识别。

灰度分布曲线与冰勺头部劈裂检测

冰勺头部劈裂会随其产生部位光照程度和开口大小对检测效果造成差异。为进一步消除现有方法对冰勺头部两侧光照较弱以及开口较小劈裂的漏检误检情况,设计一种基于灰度分布曲线的劈裂检测算法。算法在垂直方向计算冰勺头部的灰度均值,再对冰勺头部进行灰度校正并提取凹线段绝对幅值,最后基于准则计算劈裂位置的特征阈值。实验结果表明,所设计算法降低了劈裂的漏检率,能够提高冰勺出售前对劈裂缺陷的检测效果,消除安全隐患,具有一定的实际应用价值。

勺式高粱精量排种器关键部件设计与试验

基于高粱种子特性及对播种技术的要求,优化设计了一种勺轮式高粱精量排种器的勺轮盘,通过理论计算与分析确定了高粱勺轮盘的结构和关键参数,并通过田间试验验证了其播种性能。结果表明:排种器播种高粱完全可以实现单粒精播,播深合格率90.67%,株距27~34cm,出苗率87%,漏播率5.7%,满足高粱精密播种的相关国家标准,为高粱机械化播种奠定了基础。