中小型青贮玉米收获机械研究现状及发展趋势

随着牛、羊等草食性牲畜的快速发展,畜牧业对青贮玉米饲料的需求持续增长,我国青贮玉米的种植规模也在不断扩大。由于我国耕地类型和地块面积差异较大,青贮玉米的收获需要多种类型的作业机械。为促进玉米青贮收获机械的研发和应用,从畜牧产业适度规模发展的需要和当前我国分段收获与直接收获并存的现实情况出发,采用分作业环节的方式,针对青贮玉米收获机械的共性关键技术:秸秆切割、秸秆切碎揉丝、玉米籽粒破碎、青贮打捆包膜等,分析青贮玉米收获机械生产中的常用结构和最新研究现状。介绍青贮玉米收获机械的研发应用情况,从青贮作业环节中分析总结出存在秸秆切割与粉碎理论研究较少、各装置作业质量研究不足、整机适应性不强等共性问题。提出加强刀具与秸秆互作机理的研究、作业质量的研究、整机适应性的研究,使中小型青贮玉米收获机械在不同规模和作业需求下具有更好的作业性能、作业质量和综合生产效率。

基于FSLYOLO v8n的玉米籽粒收获质量在线检测方法研究

玉米籽粒破碎率和含杂率是评价玉米收获质量的关键指标。针对当前玉米籽粒直收机缺少适用于复杂田间作业环境的收获质量在线检测方法的问题,提出一种适用于小目标、多数量检测目标的玉米籽粒破碎率、含杂率轻量化检测方法。首先,根据图像中完整籽粒、破碎籽粒、玉米芯和玉米叶个体数量与个体质量的关系建立数量-质量回归模型,提出了籽粒破碎率和含杂率评估方法。其次,针对籽粒及杂质大小相近,检测物数量多,检测物面积小的特点,提出一种改进的FSLYOLO v8n算法。算法通过FasterBlock模块和无参数注意力机制SimAM改进主干网络结构,并通过使用共享卷积结合Scale模块对检测头进行改进。此外,使用SlidLoss函数替代YOLO v8n的原类别分类损失函数。FSLYOLO v8n模型的mAP@50为97.46%、帧速率为186.4 f/s,与YOLO v8n相比提高6.35%和45 f/s,且网络参数量、浮点运算量分别压缩到YOLO v8n的66.50%、64.63%,模型内存占用量仅为4.0 MB,其性能优于目前常用的轻量化模型。台架试验结果表明,提出的检测方法能够精准检测玉米籽粒破碎和含杂情况,检测准确率高达95.33%和96.15%。将改进后的模型部署在Jetson TX2开发板上,配合检测装置安装到玉米联合收获机上开展田间试验,结果表明,模型能够精准区分籽粒和杂质,满足田间工作需求。

不同颗粒形态玉米粮堆单轴压缩变形的试验研究

仓储玉米粮堆装粮过程中籽粒易破碎和分级,粮堆易产生不均匀沉降。针对破碎玉米籽粒颗粒形态差异对粮堆压缩变形的影响问题,以完整籽粒、半粒和粉末状玉米粮堆为研究对象,通过单轴压缩试验,研究了竖向压力为200 kPa下3种颗粒形态玉米粮堆的压缩变形。结果表明:随着荷载的增加,粮堆压缩变形增大,恒定荷载下,玉米粮堆的应变随时间的延长而增加。压缩过程中,玉米粮堆密度增加,孔隙率减小,体积模量在荷载增加阶段增大,荷载不变时逐渐减小,完整籽粒玉米粮堆体积模量较大。Hooke弹簧与Maxwell单元串联,并与Kelvin模型单元串联组成的模型能较好地预测玉米粮堆的压缩变形。研究结果可为仓储粮堆压缩变形的研究提供理论支撑。

碎米或高粱替代日粮玉米对番鸭生产性能、胫色和造肉成本的影响

试验旨在探究玉米、碎米或高粱型日粮对番鸭生产性能、胫色和造肉成本的影响。试验选取22日龄健康状况良好、体重相近的昌龙小种正番母鸭1200只,随机分为4组,每组3个重复,每个重复100只番鸭,分别饲喂以玉米、碎米、高粱、高粱补充叶黄素为能量饲料配制的日粮,试验期为48 d。结果显示:以玉米、碎米、高粱、高粱补充叶黄素为能量饲料配制的日粮对番鸭的耗料量、体增重、料重比、成活率和脚胫着色度均没有显著影响(P>0.05);与玉米组相比,高粱组和高粱补充叶黄素组能显著降低番鸭的造肉饲料成本(P<0.05);与碎米组相比,高粱组番鸭的造肉饲料成本也显著降低(P<0.05)。综上所述,番鸭日粮中应用碎米或高粱替代玉米,对番鸭生产性能无显著影响,且使用高粱替代玉米可降低番鸭饲料成本,提高经济效益。

基于深度学习的玉米籽粒破损在线检测技术

玉米籽粒破损是制约中国玉米籽粒直收技术推广应用的瓶颈问题,如何快速准确地获取玉米收获过程中籽粒损伤情况是玉米智能化收获的关键。为了解决这一问题,该研究提出一种基于深度学习的玉米籽粒破损检测装置及方法,该方法采用籽粒单层化装置不断获取高质量玉米籽粒集图像数据,并通过深度学习分割、分类两阶段模型实现破损玉米籽粒检测。图像分割阶段通过深度学习经典实例分割模型(Mask R-CNN)完成区域内玉米籽粒单体分割;而图像分类则由该研究基于残差模块提出的新型网络模型(BCK-CNN)实现。为了评价BCK-CNN分类模型的有效性,将其和其他典型深度学习分类模型进行对比测试,并利用可视化的技术评估了不同模型对玉米籽粒的分类性能。结果表明:BCK-CNN模型对完整、破损玉米籽粒的分类准确性分别达到96.5%、94.2%。另外,选取平均相对误差为评价指标,通过模拟试验对比验证了该检测方法对破损玉米籽粒的检测性能。结果表明:相较于人工计算籽粒破损率,该研究提出的破损玉米籽粒检测方法计算得到的平均相对误差仅4.02%;且将其部署在移动工控机上对单周期玉米籽粒集图像检测时间可以控制在1.2 s内,研究结果为玉米收获过程中破损籽粒高效精准检测提供参考。

基于PDCA的某玉米联合收获机支架断裂失效分析

介绍了“PDCA”循环的应用原理,介绍了“5G”“5W1H”“4M”“5Why”等4种工具的含义,并将这4种工具与“PDCA”循环有机结合进行应用。以某收获机后桥支架断裂的实际质量问题为载体,详细说明如何应用“PDCA”循环的方法以及“5G”工具有效地获取信息,应用“5W1H”的工具准确地描述问题,基于“4M”的工具排除“人”“机”“法”的影响,确定根本原因在于“料”。通过对5组样本“料”的结构尺寸、化学成分、金相组织和机械性能进行检测,确定不合格因素为零件的化学成分、金相组织和机械性能不能满足设计要求;应用“5Why”的分析法确定根本影响因素为零件材料的化学成分。针对化学成分不满足设计要求这一根本原因制定相应的整改措施,实施整改并进行追踪,继而对实施的整改方案进行跟踪和检验,最终实现标准化作业。研究可为应用“PDCA”循环解决质量问题、寻找缺陷产生的根本原因提供标准化的分析方法,同时可作为一个解决问题的流程推广到其他领域。

玉米低损籽粒直收机自动控制系统设计与试验

针对玉米籽粒直收机收获过程中无法自主调整工作参数,导致极端作业条件下收获后籽粒破碎率偏高的问题,该研究以降低籽粒破碎率为目标,设计了一种玉米籽粒直收低损收获自动控制系统。以4LZ-8型玉米籽粒直收机为研究对象,建立了脱粒滚筒转速、凹板间隙和行车速度控制模型,并基于收获参数对籽粒破碎率的回归模型,设计了低损收获自动控制策略。此外,针对传统PID控制系统存在的响应时滞、超调量大、精度差的问题,设计了基于改进粒子群算法的自动控制系统,利用非线性惯性权重递减算法融合布谷鸟算法的随机游走策略,不断更新粒子群的速度和位置,并对改进粒子群算法进行了性能测试,结果表明该算法有效改善了标准粒子群算法容易陷入局部最优值的问题。对低损收获自动控制系统进行的仿真对比试验和田间验证试验结果表明,改进粒子群算法对脱粒滚筒转速、凹板间隙和行车速度具有较好的控制精度、响应速度和稳定性,超调量和超调时间较小,当脱粒滚筒转速为380 r/min、凹板间隙为42 mm、行车速度为2.5 km/h时,自动控制系统在3 s以内调整籽粒直收机作业参数,将籽粒破碎率最终稳定在3.80%左右,满足标准要求。研究成果可为其他作物生产机械的自动化发展提供参考。

玉米收获机拨禾导向装置技术参数的试验研究

针对玉米收获过程拨禾导向装置存在推倒植株而产生果穗漏摘严重的问题,从农机运用角度,分析了玉米收获的对行方式和拨指作用位置对植株推倒率的影响,结果表明,3行自走式玉米收获机采用中间对行结合提高拨指作用位置的收获方式,可以有效减少植株的推倒率,降低果穗的漏摘损失。对于摘辊间距为68cm的收获机,在收获种植行距为55cm的玉米时,采用中间对行收获可将边际行偏差由原来的26cm降低到13cm,进一步将拨指高度提高到40～45cm时,可将植株推倒率降低到1%。

玉米破碎的原因与解决措施

通过分析玉米破碎的产生原因及危害,提出合理调整干燥工艺参数、改进设备结构、调整进出仓工艺和在仓内增设缓冲装置等技术措施,降低玉米的破碎率,提高粮库储粮的经济效益。

经溜槽装入筒仓的玉米减损效果试验

不同含水率(11.64%、13.54%、15.43%、16.43%w.b.)的玉米从仓顶入仓,一种工况是玉米经直溜槽与螺旋溜槽流入筒仓与仓底碰撞;另一种工况是玉米从仓顶自由下落与仓底碰撞。测定2种工况下落碰撞的玉米籽粒破碎率,并使用质构仪测定2种碰撞后的玉米籽粒及未碰撞的玉米籽粒的破坏力和破坏能。结果表明:玉米的含水率越大,经过碰撞后破碎率越小;不同含水率的玉米,经过溜槽下落碰撞的平均破碎率是3.84%,自然下落碰撞的平均破碎率是7.65%;不同含水率的玉米,经过溜槽下落碰撞的玉米籽粒的破坏力平均值是234.96 N,破坏能平均值是49.71 m J,自由下落碰撞的玉米籽粒的破坏力平均值是219.09 N,破坏能平均值是42.43 m J;说明溜槽起到了缓冲碰撞的作用。

玉米种子仿生脱粒机性能试验与参数优化

玉米种子仿生脱粒机是依据鸡喙离散玉米籽粒过程和裸手脱粒玉米籽粒过程的先离散后脱粒原理设计的,其具有低损伤、低破碎率等特点。为了优化玉米种子仿生脱粒机脱粒系统的有关参数,进而降低玉米种子在脱粒过程中的损伤,该文采用二次回归正交旋转组合设计的方法,以籽粒破碎率和脱净率为主要性能指标,选取差速辊转速、离散辊转速、脱粒辊转速和离散辊间隙、脱粒辊间隙为试验因素,对玉米种子仿生脱粒机进行了性能试验。并依据试验结果分别对离散辊转速与脱粒辊转速对破碎率和脱净率的影响,以及离散辊间隙与脱粒辊间隙对破碎率和脱净率的影响进行分析。分析结果表明:当离散辊转速在150~180 r/min和310~350 r/min,脱粒辊转速在270~350 r/min时,破碎率取得较小值;当离散辊转速在230~300 r/min,脱粒辊转速在150~200 r/min范围内时,籽粒脱净率取得最大值100%。当离散辊间隙在0~4 mm,脱粒辊间隙在5~9.2 mm时,籽粒破碎率取得最小值。当脱粒辊间隙在0~2.2 mm时脱净率取得最大值100%。综合以上结论,在试验拟合曲线的基础上按综合评价法进行优化,得到最优参数组合为差速辊转速90 r/min,离散辊转速350 r/min,脱粒辊转速为350 r/min,离散辊间隙4.6 mm,脱粒辊间隙4.6 mm。测得此时破碎率为0.226%,脱净率为99.317%,玉米芯完整度为100%,达到国家标准要求。

渠道防渗防冻胀复合型保温塑料板的试验研究

提出了一种填充玉米秆碎粉的复合型聚氨酯泡沫保温塑料板,初步确定了其配方和制备工艺,通过试验研究了不同玉米秆碎粉粒径(0<D≤0.45 mm,0.45 mm<D≤1.50 mm,1.50 mm<D≤4.00 mm等3种规格)和填充量对聚氨酯泡沫塑料的密度、压缩强度和导热性能的影响,以及不同的填充量及粒径对聚氨酯泡沫塑料的发泡时间、发泡成型效果的影响.结果表明,当玉米秸秆碎粉粒径一定时,随着填充量的增加,填充玉米秸秆碎粉的聚氨酯泡沫保温材料的密度增大,但压缩强度下降;当玉米秆碎粉粒径为0.45 mm<D≤1.50 mm、填充量为30%时,制备的复合型聚氨酯泡沫塑料板的压缩强度(10%压缩变形)为85 kPa,导热系数为0.038 W/(m.K),尺寸变化率(-40～+70℃)为±1%,能够满足渠道衬砌防渗工程中防冻胀破坏的性能要求.经测算,与不填充玉米秆碎粉的聚氨酯泡沫塑料板相比,复合型泡沫塑料保温板的成本可降低约25%,而且能够充分利用农业生产的废弃物,减少丢弃或焚烧这些废弃物对环境造成的污染.

玉米破碎形成原因及对营养价值的影响

玉米破碎率是反映玉米品质的一项重要指标,文章主要综述了玉米破碎形成原因以及玉米破碎之后对营养价值的影响。

碎米替代玉米对断奶仔猪生长性能、血清生化及蛋白质代谢的影响

文章旨在研究日粮用碎米完全替代玉米对断奶仔猪生长性能、血清生化及蛋白质代谢的影响。试验将180头21d断奶、平均体重为(6.48±0.04)kg的仔猪随机分为2组,每组5个重复,每个重复18头。两组断奶仔猪分别饲喂以45%玉米和碎米为主的日粮,试验共持续14d。结果:与玉米组相比,碎米组仔猪断奶后8~14d平均日增重显著提高12.44%(P<0.05),但仔猪断奶后8~14d和1~14d的料重比分别显著降低10.20%和6.98%(P<0.05)。碎米组断奶仔猪血清葡萄糖和胰岛素浓度较玉米组分别显著提高23.87%和180%(P<0.05),但尿素氮浓度显著降低48.02%(P<0.05)。与玉米组相比,碎米组断奶仔猪血清异亮氨酸、色氨酸、缬氨酸和甘氨酸浓度分别显著提高38.79%、21.26%、22.63%和12.50%(P<0.05)。结论:断奶仔猪日粮用45%碎米完全替代玉米可以改善整个生长后期的饲料效率,提高血清葡萄糖和胰岛素浓度,促进蛋白质代谢。

碎米制备果葡糖浆液化及糖化工艺

以碎米为原料制备果葡糖浆,研究液化和糖化的工艺条件。利用耐高温α-淀粉酶液化,通过单因素试验,得到最佳的液化工艺条件:料液比为1∶5(g/mL),液化温度90℃,液化时间为35 min,加酶量40 U/g,pH6.5。此条件下的液化液葡萄糖值(dextrose equivalent,DE)为17.2%。利用含有糖化酶和普鲁兰酶的复合酶糖化,通过单因素和正交试验,得到最佳的糖化工艺条件:加酶量330 U/g,糖化温度60℃,糖化时间为48 h,pH4.8,此条件下的糖化液DE值为99.5%。用高效液相色谱法分析糖化液的糖类成分,葡萄糖和果糖含量分别为73.2%和11.1%。

玉米紫薯面条的工艺研究

为探究一种绿色健康、营养丰富的杂粮面条,以断条率、蒸煮损失率和感官评分为评定指标,分别考察玉米粉、紫薯粉、谷朊粉和食盐的不同添加量对面条品质的影响。在单因素试验的基础上,进行正交试验。结果表明:玉米紫薯面条的最佳工艺配方为以除食盐外的干物质总质量为基准,紫薯粉10%、玉米粉10%、食盐1.6%、谷朊粉2.5%、水45%。在此条件下制得的面条蒸煮损失率为10.73%、断条率为3.33%,略显紫色,表面光滑,煮熟后口感俱佳。

秸秆粉碎覆盖玉米免耕施肥播种机零部件设计

我国北方一年两熟地区秸秆覆盖较多,玉米免耕施肥播种时容易堵塞,播种质量不稳定,且在秸秆粉碎后的全覆盖的地表播种后容易发生出苗不全、苗生长不壮的问题。为此,设计了一种秸秆粉碎覆盖玉米免耕施肥播种机。该机与66kW拖拉机配套,采用三点悬挂作业,一次性完成秸秆粉碎还田、开沟施肥、播种、镇压等多道作业工序,可解决作业防堵问题,确保播种质量,提高作业效率。

轴流式玉米脱粒装置钉齿元件优化与试验

为降低黄淮海地区高含水率玉米果穗脱粒时的破碎率,以轴流钉齿式玉米籽粒收获机的脱粒系统为基础,通过对钉齿工作过程理论分析,优化设计一种弧面钉齿;利用离散元软件(Engineering discrete element method,EDEM),分别对梯形钉齿与弧面钉齿与果穗接触时的受力进行分析,得到梯形钉齿和弧面钉齿与果穗接触时受到的切向力均值分别24. 47、20. 65 N,法向力均值分别为50. 93、45. 47 N。分别采用Q235钢、丁腈橡胶套和聚氨酯橡胶材料制作弧面钉齿,以滚筒转速、脱粒间隙、喂入量为变量进行单因素试验,试验材料为籽粒含水率为28%的郑单958。结果表明,当果穗喂入量为10 kg/s、脱粒间隙为55 mm、滚筒转速为300 r/min,采用丁腈橡胶套弧面钉齿和聚氨酯橡胶弧面钉齿脱粒时,破碎率较传统梯形钉齿下降20%,未脱净率不大于1. 02%。该研究可为解决高含水率情况下果穗脱粒装置的设计提供参考。

不同品质玉米在烘干过程中破碎率和裂纹率指标的合理确定

本文系统地介绍了在粮食烘干过程中 ,因玉米的容重和原始水分不同、干燥介质温度不同、降水幅度要求不同等因素的影响 ,会不同程度地在烘后玉米的破碎率、裂纹率等指标上体现出来。建议在考核烘干机系统性能时 ,对烘后玉米破碎率、裂纹率等控制指标应作相应的修改和调整 ,并简要阐述了提高玉米烘后品质的设想和建议。

浅圆仓玉米破碎率调查报告

本文通过对浅圆仓储存玉米的破碎率进行调查 ,分析了输送流程中各种输送设备对玉米破碎率的影响程度 ;通过对入储浅圆仓后的玉米破碎率高低的分布作较详尽的调查 ,指出玉米破碎导致脂肪酸值快速升高 ,影响了玉米储存安全。文章提出了影响玉米破碎率的因素和减少破碎率的建议。