Vacuum and Air Flow for 2QXP-1 Vacuum Precision Seed Metering

Vacuum precision seed metering is the key part of vacuum seed planter. Planting performance of planter is affected by vacuum and air flow which are important parameters for choosing fan. Effects of qualification percent and miss percent on air chamber vacuum 3, 4, 5 and 6 kPa were studied at different operating speeds. The results showed that operating performance of the seed metering was excellent when air chamber vacuum was 5 and 6 kPa, which air flow was 7.4-8.0 m3·s-1 and 8.0-8.8 m3·s-1 , respectively.

气吸双行错置式玉米密植精量排种器设计与试验

针对大豆-玉米复合密植播种模式下传统气吸式排种器单行种盘高转速作业导致充种时间短、气流稳定性差,难以实现高速精量密植播种的问题,设计了一种气吸双行错置式玉米密植精量排种器,阐述了排种器结构与工作原理,对其工作过程及关键部件进行理论分析,构建充种和投种环节的种子力学模型,确定排种盘内外环型孔排布、投种轮、气室等关键结构参数,并开展单、双气道内负压分布、型孔内气流场特性分析,基于DEM-CFD耦合方法对排种器的排种过程进行仿真分析,以作业速度、气室结构和负压为试验因素,充种合格指数、重充指数和漏充指数为评价指标,优选出最优气室结构。通过台架试验开展不同气吸式排种器排种性能对比试验。试验结果表明,在作业速度为5~10 km/h的高速密植工况下,气吸双行错置式密植精量排种器排种合格指数均大于88.7%,且作业速度为10 km/h时,相较于常用单圆环气吸式排种器合格指数提高5.5个百分点,漏播指数降低5.6个百分点;田间试验结果表明,在作业速度为5 km/h下,播种合格指数为95.7%,重播指数为1.6%,漏播指数为2.8%。提出的气吸双行错置式玉米密植精量排种器在高速作业时拥有良好的排种性能,能够满足大豆-玉米高速精量密植播种要求。

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。

正负压气吸式精量排种器设计与试验

为了更好地适配非圆小籽粒种子的播种,解决机械式排种器易伤种,对种子尺寸适应性差的问题,设计了1种正负压气吸式精量排种器。根据农艺要求对排种器整体进行了设计;同时以小麦为研究对象,通过单因素试验,分析了吸种负压、排种器转速以及投种高度3个因素对排种器性能的影响;通过响应面试验,得到了较优的参数组合:吸种负压为-3.5 kPa,排种器转速为19 r/min,投种高度为180 mm;对最优参数下精量排种器进行台架试验,结果表明,合格率为80.62%,重播率为9.22%,漏播率为10.16%。符合JB/T—10293—2013《单粒(精密)播种机技术条件》的要求。

稻麦油兼用高速气送集排器螺旋斜置式搅种装置研制

针对稻麦油兼用气送式集排器高速作业时搅种装置易伤种、影响排种稳定性等问题,该研究设计了一种螺旋斜置式柔性搅种装置。基于Hertz接触理论分析确定了搅种装置影响种子破损的主要因素为搅种棒材质、顶端结构及搅种转速。通过EDEM仿真试验对比分析了梯形和圆弧形搅种棒与种群接触力随时间的变化趋势,明确了搅种棒安装方式对供种性能的影响,结果表明,圆弧形搅种棒与种群接触的切向力和法向力均小于梯形搅种棒,搅种棒倾斜角度为45°时供种稳定性较优。开展台架单因素试验确定了性能较优的搅种转速比范围,结果表明,水稻和小麦种子在搅种转速比范围1.0~2.0内性能较优,油菜种子在搅种转速比范围0.5~1.5内性能较优。开展三因素三水平二次旋转正交组合试验,构建了稻麦油种子破损率、供种速率及其稳定性变异系数的回归模型,明确了作业速度在10~14 km/h范围内搅种转速的较优匹配关系并进行田间验证试验。田间验证试验结果表明,当作业速度为12 km/h,在较优参数组合下,稻麦油总排量稳定性变异系数分别为1.92%、1.27%和1.14%,1 m^(2)内成苗总株数变异系数分别为15.47%、12.98%和17.93%,符合稻麦油兼用高速作业标准要求。研究结果可为稻麦油兼用型排种器实现高速低损播种作业的参数设置提供依据。

白萝卜气吸式精量排种器结构设计与分析

为满足白萝卜机械种植要求,解决我国西南地区缺乏相关种植机械问题,设计了一种气吸式精量排种器。通过计算与理论分析,设计了排种器关键结构参数;对充种、携种和投种阶段种子受力进行分析,确定了影响播种性能的主要因素。利用Fluent软件仿真模拟不同型孔尺寸参数对负气压室气流影响,确定了最佳型孔直径参数,其型孔直径范围为2.079~2.178 mm。通过参数优化得到最佳参数组合为:排种盘直径200 mm、型孔分布直径160 mm、型孔个数16个、型孔直径2.2 mm。排种性能台架试验结果表明,在工作转速为30.54 r·min^(-1),负气压室气压为6.58 kPa,排种器单粒合格指数95.61%,漏播指数为0.64%,重播指数为2.04%。该研究结果有助于提高播种器性能,为白萝卜精量播种机器设计与制造提供可靠参考。

基于电能计量的中央空调冷量分摊方法

在国家“双碳”重大战略驱动下,中央空调系统逐渐成为助力国家节能减排的重要担当。为充分调动中央空调用户的节能积极性,提高中央空调分户计费精确性,该文在分析风机盘管供冷量与耗电量关系的基础上,提出了一种基于电能计量的中央空调分户冷量分摊方法。通过仿真比较得出,该方法在低投资情况下有效地提高了中央空调分户计量冷量分摊的精度,保证了空调分户计费的公平性,更好地促进国家中央空调分户计量任务的推广。

数显式大气采样器检定方法的研究与探讨

随着人们环保意识的不断提升,空气中污染物浓度的测量受到越来越多人的关注,数显式大气采样器也因其读数较为方便等特点,成为目前应用最为广泛的空气采样设备。但现行有效的JJG956—2013《大气采样器检定规程》,只适应于采用转子流量计控制气体流量式大气采样器的检定。本文从采样原理出发,从转子流量计式大气采样器和数显式大气采样器气体流量控制方式不同入手,研究和探讨数显式大气采样器检定过程,分析不同显示流量示值误差计算的方法,进一步保证采样和大气监测工作的准确可靠,以期望对大气环境监测和环境评价工作提供技术支持。

超声波燃气表燃气-空气关系计量特性研究

作为新型电子式计量器具,超声波燃气表具有宽量程、无机械传动结构、灵敏度高等特点。燃气表的计量特性评价一般采用空气介质。因此,空气介质和燃气介质下计量性能的一致性至关重要。采用扩展不确定度U=0.25%(k=2)的活塞式实气流量标准装置,分别对流量范围为0.04~6m~3/h和0.025~4m~3/h的1.5级超声波燃气表的燃气-空气关系性能进行试验。试验结果表明:1~#、2~#、3~#G4超声波燃气表在流量点q_(min)的燃气-空气平均误差偏移相对较大,而4~#、5~#、6~#G2.5超声波燃气表在各流量点的误差发生普遍偏移。这分别是由零点漂移和错波现象引起的。因此,在超声波燃气表的检验检测和计量性能评价试验中建议增加燃气-空气关系项目。试验结果可为国内超声波燃气表的技术研发和检定方法改进等提供重要的数据参考。

能源计量与设备监控管理系统设计

机场设备管理系统具有可靠性要求高、安全措施要求高、电磁兼容性要求高、能源计量和设备监控管理系统需要更强、特殊设施设备更多等诸多特点,与普通民用建筑相比,具有统一管理的需要。根据航空港特点,完成照明组件、空调组件和集水坑组件等系统设计,对设备进行监控、管理与计量能源。上位机界面采用Webtalk通过BACNetIP协议将数据传输到网关,网关连接控制器,控制和管理终端设备。Vistools完成控制程序设计,整合成相应功能模块,将数据传输到控制器。用户界面建立组态界面,通过无线物联网系统实现能源计量与设备监控。

质量法浮子流量计测量结果的不确定度评定

为对浮子流量计示值误差的测量不确定度进行评定,选用静态质量法水流量标准装置作为标准器,通过对浮子流量计工作原理、检定流程和检定模型的研究,对浮子流量计检定过程中涉及到的变量引入的不确定度进行分析和评定。结合实例,得出了浮子流量计示值误差的不确定度评价结果,验证了所述方法的实用性与可行性,便于对检定、校准结果进行科学评判。

蔬菜气吸轮式精量排种器设计与试验

蔬菜类型多,种子尺寸差异大,为扩大排种器的适用范围,该研究提出一种基于扰种条辅助充种的蔬菜气吸轮式精量排种器。通过理论分析确定了排种器的关键结构参数,设计了一种带有坡度的扰种条结构,最薄处厚度为0.5 mm、最厚处厚度为1.0mm,并对充种阶段种子在扰种条上和清种阶段的受力情况分别进行分析,确定了扰种条和清种装置结构。选取菜心、萝卜和辣椒种子为试验对象,利用台架试验获得扰种条倾角和厚度的较优值;开展较优结构参数下的排种器充种性能试验,以工作负压、排种转速和清种距离为试验因素,进行三因素三水平正交试验。试验结果表明,对于菜心种子,工作负压为0.92 kPa,排种转速为13.3 r/min,清种距离为0.70 mm时,充种合格率为99.20%,漏吸率为0.13%;对于萝卜种子,工作负压为4.47 kPa,排种转速为25.5r/min,清种距离为1.20mm时,充种合格率为97.34%,漏吸率0.53%;对于辣椒种子,工作负压为1.49 kPa,排种转速为16.9 r/min,清种距离为0.69 mm时,充种合格率为88.27%,漏吸率为2.67%,满足菜心、萝卜、辣椒的种植农艺要求,研究结果可为蔬菜气吸轮式精量排种器设计提供参考。

Transmission and Consumption of Air Power in Pneumatic System

In recent 20 years, energy saving has been done in many projects. However, in pneumatic system, it is not easy to determine or measure the air power flow because of the compressibility of pneumatic system. In this paper, we used air power meter (APM) to measure the energy consumption of flow in pneumatic cylinder actuator system. Meter-in circuit and meter-out circuit of speed control system are used in this research. The model of cylinder system is based on four equations: state equation of air, energy equation, motion equation and flow equation. The model estimates the pressure change in charge and discharge side of cylinder, and also the displacement and velocity of the piston. Furthermore, energy consumption could theoretically be calculated when the change of air state is regarded as isothermal change. Lastly, some data of these two circuits are shown, and the consumption of energy is discussed.

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。

群组吸孔气吸式芹菜排种器设计与试验

气吸式排种器可实现小颗粒种子的精密排种,但芹菜种子球度较小,且农艺要求一穴多粒,成为芹菜气吸式排种器精量排种的难点。为此本文基于CFD流体仿真,结合多因素、多水平试验分析及验证等方法,设计一种群组吸孔的气吸式芹菜精量排种器。以西芹“文图拉”芹菜种子为研究对象,首先,根据芹菜种子三轴尺寸,确定吸孔形状及尺寸;其次,通过CFD流场仿真研究不同吸孔分布结构下吸孔负压并确定群组吸孔数量;再次,通过理论分析推导确定最低吸种负压;最后,以气室真空度、种盘转速、吸孔分布结构为试验因素,以漏播率、重播率、合格率为试验指标,进行三因素三水平正交试验。通过极差分析和方差分析确定了影响排种性能的主次因素与最佳参数组合。结果表明:气吸式芹菜精密排种器较优组合参数为气室真空度-4 kPa、种盘转速20.75 r/min、吸孔分布结构为正等边三角形,此时播种合格率为88.9%,漏播率为5.1%,重播率为6.0%。田间试验结果为:合格率83.48%,重播率9.15%,漏播率7.37%。本研究实现了气吸式芹菜精密穴播,可为一穴多粒球度较小的小颗粒种子精量排种器设计提供参考。

驱导组合槽辅助附种气吸式花生高速精量排种器研究

针对现有气吸式排种器在进行花生高速播种作业时重播、漏播现象严重等问题,设计了一款驱导组合槽辅助附种气吸式高速精量排种器,在设计排种盘时将搅种凹槽、取种槽口、吸种型孔组合设计构成组合槽,实现扰种、驱种、辅助附种作用,保证高速作业时的排种性能。通过理论建模分析验证了排种盘结构设计的合理性并初步完成了关键参数的确定,借助离散元仿真软件对种群运移情况受关键参数的影响规律进行了分析,并进行了二因素五水平二次正交旋转组合试验,对结构参数进一步优化;得出搅种凹槽、取种槽口尺寸及作业速度均会对排种性能造成显著影响,并得出最优排种器参数组合:搅种凹槽深度3 mm、基圆半径70 mm;取种槽口左右端面上沿距离24.0 mm、下沿距离19.1 mm、深度10.5 mm、排种盘外周到取种槽口后端面距离24.0 mm。在该参数组合下,当风压为-6 kPa、作业速度为6~12 km/h时,粒距合格指数不小于93.33%,重播指数不大于3.52%,漏播指数不大于4.02%,破损指数不大于0.32%,具有良好的作业性能。

基于Fluent的组合气吸式排种器关键部件仿真研究

以棉花小区播种机排种器为研究对象,采用模拟仿真试验技术研究组合气吸式排种器排种过程,在排种器的吸气口截面设置不同的边界条件(包括压强和气流速度),在开放条件下分析导向槽盘上导向槽的速度场和压力场。结果表明,距导向槽盘中心越远的位置,其气流速度和压强越小。设置排种器吸气口界面的边界条件相同,针对气吸盘和导向槽盘组合后形成的气吸孔开展气流场仿真分析。入口处气流压强300 Pa、速度21.97 m/s,此时气吸孔气流场压强2 481.8 Pa、气流速度61.67 m/s,该仿真结果与试验所测得的结果基本一致。试验验证并确定排种器几何参数、动力参数对气流场的变化和影响规律,可为设计试制播种机提供参考。

融合多种机器学习模型的2 m气温空间降尺度方法

高分辨率气象资料是精细化气象业务服务的重要数据基础,文章利用2020年1月—2021年3月逐小时的2 m气温网格数据,选取海拔、经度、纬度等地形因子,综合应用LightGBM(LGB)、XGBoost(XGB)、梯度提升树(gradient boosting tree,GBT)和随机森林(random forest,RF)4种机器学习方法,实现1 km分辨率的2 m气温网格数据降尺度至100 m,并对4种机器学习降尺度结果进行加权融合。将不同模型降尺度结果与双线性插值结果对比,结果表明:各降尺度模型结果与站点观测值较为一致,LGB,XGB和RF模型与双线性插值降尺度结果空间结构相似,但更为精细;各降尺度模型具有相同的时空误差分布特征,与双线性插值结果相比,LGB,XGB和GBT的数据精度均有明显提高,均方根误差(root mean square error,RMSE)分别降低了5.2%,4.1%和4.6%,而加权融合后的RMSE降低了5.9%,优于单一机器学习模型;LGB,XGB和GBT模型对不同地形条件下的降尺度结果均具有一定改善,尤其对高海拔地区(海拔在600 m以上)的改进效果更为显著,LGB,XGB和BGT和融合模型的相关系数分别提高了0.45%,0.40%,0.63%和0.66%,RMSE分别降低了9.1%,8.0%,12.7%和13.1%。研究显示,多种机器学习加权融合的降尺度模型兼顾了提升空间分辨率和保持数据精度两方面的要求,适用于研究区2 m气温数据的降尺度研究,为研制高分辨率数据产品具有一定参考意义。

气吸式白萝卜滚轮排种器设计与试验

针对现有白萝卜播种大多以人工点播为主、播种效率低、播种精度差等问题,设计了一款针对白萝卜的气吸式滚轮精量排种器。通过结合白萝卜种子特性和农艺种植进行理论分析和计算,确定了排种盘结构及参数。自行搭建白萝卜排种性能试验台对排种器进行播种性能试验,并对排种器排种性能影响较大的排种盘转速、负气压室气压值进行优化。以单粒合格指数、漏播指数、重播指数为评价指标,以排种盘转速、负气压室气压值为因素进行了二因素三水平二次回归正交试验,对正交试验结果建立了回归模型,并对模型进行寻优,结果表明:排种盘转速为30.540r/min、气室真空度为6.58kPa时,播种机工作性能最好。根据实际工作情况,选择负气压室气压6.50kPa、排种器转速30r/min得到平均单粒合格指数为94.10%、漏播指数为1.75%、重播指数为0.78%,结果满足白萝卜精量播种要求。