基于山东省农业用水合理利用的多目标农作物种植结构调整

山东省是水资源极度匮乏的农业大省,农业用水依然是用水大项。为节约农业用水,在保证粮食安全的前提下,结合山东省农业供给侧改革内容,从种植效益和节水效益角度出发,运用多目标优化模型对农作物种植结构进行调整研究。结果表明:调整后山东省农作物种植结构由原粮、经2类变为粮、经、饲3类,种植比例也由3∶1转变为10∶5∶1,调整后7类作物(小麦、玉米、水稻、棉花、花生、大豆及蔬菜)种植净利润增加59.49亿元,节约农业用水量490.66万m^3。种植结构优化调整达到了农业节水目的,同时增加了农业产值,且饲草种植比例的增加也符合农业供给侧改革调整方向。

以雷锋精神为引领的农业工程类大学生创新创业实践体系构建

通过分析我国当前农业工程类大学生在实践教育与理想信念、个人价值观等方面存在的问题,探讨了建立以雷锋精神为引领的农业工程类大学生创新创业实践体系的紧迫性与必要性。以山东农业大学“学雷锋家电维修队”为例,构建了普惠制大学生创新创业实践体系,通过雷锋精神红色基因传承、平台与制度建设、指导教师管理及社会实践等措施,农业工程类大学生的思想素质、创新创业实践能力得到大幅提升,取得较好实施效果。

基于三维扫描技术的焊接变形实验设计与实践

以数字化、信息化、智能化为主要特征的现代机械加工制造新技术,对机械制造等专业大学生的专业能力提出了新的要求。各高校工科专业将三维扫描技术应用于焊接的实习实训过程之中,锻炼了学生对加工质量精度的检查操作方法,培养了学生利用新技术、新工艺解决实际问题的能力和意识。为进一步利用新技术拓展综合性及设计性实验内容,进行了有益的探索与实践。

基于叶片营养诊断的苹果园果树精准施肥模型研究

针对苹果园缺乏精准施肥指导方法,造成果树养分供应比例不平衡、肥效低,导致果实质量不理想、品质不一致的问题,提出一种基于叶片营养诊断的苹果树精准施肥模型。首先,采用FCM-模糊聚类方法建立苹果树花量估测模型,根据花果叶理论中花量与果实的数量关系,估算苹果树的目标产量。其次,根据养分平衡法,对果树目标产量、土壤养分含量、肥料利用率以及肥料养分含量进行了分析,计算出果树的施肥总量,根据苹果树年生长周期的生长规律、需肥特性及叶片营养诊断结果,建立了苹果树的精准施肥模型。最后,在苹果园示范园内采用对照试验的方式进行施肥模型验证试验,比较两个对照组果园施肥量及果实品质结果。试验结果表明:(1)经验指导施肥导致施肥量变化幅度大、肥料用量大,施肥模型指导施肥使施肥量变化幅度小、肥料用量少,估测结果更加准确;(2)施肥模型指导施肥的果园相较于根据经验施肥的果园,果品质量明显提高:平均单果重增加37 g,果实硬度增加1.7 kg/cm^2,可溶性固形物增加2.5个百分点,果实着色面在60%以上的果实数量增加11.5个百分点。综上所述,基于叶片营养诊断的苹果园精准施肥模型能够提高果品质量,降低肥料浪费,实现科学指导苹果园施肥。

基于优化DBSCAN算法的玉米种子纯度识别

为快速有效地识别玉米种子纯度,针对玉米种子图像特征,对玉米种子的图像处理方法和聚类算法进行研究,提出一种基于最远优先遍历的DBSCAN玉米种子纯度识别算法。该方法首先提取玉米种子冠部核心区域的RGB、HIS和Lab种颜色模型特征参数,选取H、S、B作为识别向量;其次通过最远优先遍历算法剔除密度差异特征向量边缘异常散点;最后采用DBSCAN算法进行密度聚类。实验结果表明,该方法玉米纯度识别正确率达93.3%。

玉米收获机割台性能试验

玉米收获机割台工作部件结构及运动参数对玉米收获机工作性能有显著影响。通过试验研究了拉茎辊空转功率与工作功率的关系以及拉茎辊转速、摘穗板间隙对断茎率、果穗损失率、损伤率的影响。结果显示:拉茎辊纯摘穗功率远小于拉茎辊空转所消耗功率;果穗损伤率、果穗损失率随拉茎辊转速升高而减小,拉茎辊、传动轴高速工作时,较大的摘穗板间隙使果穗损伤率、损失率较低;断茎率、断穗率随拉茎辊转速升高而降低;较大的摘穗板间隙使断穗率减小、断茎率较大。

田间玉米茎秆往复切割试验台!

为了研究影响玉米茎秆切割力和切割功耗的诸因素,设计了田间玉米茎秆往复切割试验台。该试验台可以更换不同形状刀片,切割速度0~2.5 m/s可调,削切角0°~35°可调。通过试验得出的切割力随时间变化曲线求出切割功耗,并分析切割刀片形状、刀片开口角度、切割速度及削切角对切割力和切割功耗的影响。试验结果表明:该试验台数据采集误差不超过1.12%,最大切割力和切割功耗随着切割速度和切割角的增大而减小,锯齿刀的切割力比光滑刀的切割力小,削切角在20°左右时较其他角度的切割力小。

双行智能烟草打顶抑芽机检测控制系统设计与试验

为提高烟草打顶抑芽作业工作效率,降低劳动强度,采用机器视觉技术进行烟草智能打顶抑芽作业。首先对烟叶和烟花色彩特征进行分析,利用潘通色卡选取与绿叶相似的印染布作为图像采集背景,减小烟花提取难度;以普通摄像头作为图像采集装置,对烟草图像进行处理,在可见光波段利用颜色特征进行烟花位置定位,确定具体打顶高度;最后通过工业控制机和单片机控制步进电动机、电磁阀,实现烟草打顶抑芽的快速、实时作业。田间试验表明：该烟草智能打顶机作业效率2~3 s/株,烟花检测准确率96%左右,打顶准确率90%左右,抑芽剂喷洒准确率80%左右;满足设计要求,能够有效提高作业效率和作业效果。

自走式全混合日粮制备机设计与试验

针对目前国内奶牛饲喂过程中青贮池饲料运输成本高、操作工序多以及营养损失大等问题,在现有立式饲料搅拌机的基础上,确定了牛场青贮秸秆饲料高效饲喂的自走式全混合日粮制备机总体方案,设计了青贮池青贮秸秆饲料取料装置、环形输送装置、带有切碎刀片的立式搅拌装置以及可调节撒料范围的侧门撒料装置。针对人工手动或多功能单一机械移除青贮圆捆或方捆塑料拉伸膜效率低的问题,模拟人类牙齿咬切方法设计了一种切捆除膜装置,利用下割刀的咬合动作实现对青贮捆的抓捆、切捆、除膜等一体化作业。设计了一种高效挂接机构,可对青贮池取料装置和切捆除膜装置进行快速换装,实现了牛场青贮秸秆饲料高效饲喂的一体化作业。经试验检测,样机取料高度为5000 mm,取料宽度为2000 mm,全混合日粮总制备时间为23.7 min,得到全混合日粮混合均匀度为91.1%,全混合日粮生产率为29.6 m^3/h,卸料自然残留率为0.7%,青贮秸秆捆破膜清除率达98.4%,验证了该机的实用性。

国内外农机自磨刃割刀的制备及其研究进展

综述了农机割刀的制备、自磨刃形成机理以及国内外研究情况,分析了自磨刃割刀的结构设计。阐述了自磨刃割刀的材料设计,同时还探讨了我国自磨刃制备技术存在的问题及发展方向。

基于双峰分布的风胁迫雾滴沉积分布模型研究

为研究因风胁迫产生的雾滴飘移对雾滴沉积分布的影响规律,设计了三因素三水平的喷雾飘移沉积试验,测定了不同条件下的雾滴沉积量分布。为更好描述雾滴飘移沉积分布情况,建立了基于正态分布概率密度函数的双峰分布式数学模型,系统地表达了沉积范围与沉积量的关系,分析了各水平因素对双峰分布式中各参数的影响。结果表明,沉积量参数k1与k2变化规律相反,随着喷雾高度、喷雾压力和横风风速的增加,k1减小而k2增大,质量由第1峰值分布向第2峰值分布转移;双峰分布的2个位置参数μ1、μ2具有相同的变化趋势,均随着风速、高度的升高而增大,随喷雾压力的升高而减小,因此增大喷雾压力可以减小中心飘移距离;第1和第2峰值分布的范围(尺度参数σ1、σ2)均随着喷雾高度和风速的增加而增加,沉积量分布更加分散;增大喷雾压力可以有效减少第一峰值的质量分散,但对第2峰值分布无影响。本文探究了不同强度横风作用、喷雾高度和喷雾压力对雾滴飘移沉积分布的影响,可为优化农药喷雾技术和增强雾滴抗飘移能力提供参考。

烟叶采收机仿垄行走控制系统设计与试验

为实现烟叶采收机的无人驾驶,设计了一种烟叶采收机仿垄行走控制系统,该系统采用光电测距传感器检测左右两侧车轮到烟垄的距离。该文分析一阶滞后低通滤波的灵敏度、平滑度以及相位滞,同时修正滤波的控制参数,以期达到较好的拟合效果,从而精确剔除杂草、土块等无效的尖锐信号,最后根据优化处理后的数据调整动力系统的电机转速,实现烟叶采收机仿垄行走。一阶滞后低通滤波经动态修正后无论从灵敏度还是平滑度看,效果均较好,相位滞后也得到明显修正。田间试验表明,滤波后的数据标准差为3.8,能够得到较为准确的垄形信息;跑偏角度低于30°时,角度修正较好,成功率为95%,侧移修正成功率为89%;跑偏角度低于20°时,成功率为100%,侧移修正成功率为98.3%。该行走控制系统可准确控制烟叶采收机仿垄行走,为无人烟叶采收机行进控制方法的深入研究提供了参考。

高压扭转法制备超细晶材料的研究进展

高压扭转(HPT)已成为国内外制备超细晶(UFG)材料有效的方法之一。本文介绍了高压扭转的基本原理,综述了压力、扭转圈数和摩擦因子对高压扭转过程中材料显微组织及力学性能的影响,指出了国内高压扭转应用中存在的问题,并对其研究前景进行了展望。

真空复合轧制自磨锐割刀与其结合界面组织性能研究

采用真空复合轧制工艺,将3种钢板(GCr15、Q420、IF)轧制成梯度复合材料,对其结合界面处的微观组织、成分及硬度分布、抗剪强度进行了检测,并对梯度材料自磨锐割刀进行了田间试验。结果表明,不同板层界面处材料间相互咬合形成较为紊乱的冶金结合方式,界面处元素相互扩散形成过渡区,组织缺陷较少。结合界面处的抗剪强度均超过了国标要求,且断裂方式为韧性断裂,不同界面间存在较为平缓的硬度梯度变化。梯度材料自磨锐割刀后刀面、刀尖及刃口材料为GCr15钢,硬度高、耐磨性好,前刀面的硬度呈梯度变化,磨损均匀,作业过程中可始终保持刀尖前凸,刃口曲率半径变化较小,能够长时间保持刃口的锋锐性与再生作物的低损伤切割。田间试验结果表明,相同作业条件下,梯度材料自磨锐割刀耐磨性是市售割刀的3倍以上。

基于距离-夹角形状分布的三维CAD模型检索算法

为了更好地实现三维CAD模型的有效重用,提出一种三维CAD模型距离-夹角形状分布检索算法。首先在CAD模型表面随机取点,计算任意两点构成的有向线段的距离和该有向线段与端点法向的夹角;然后以距离和夹角为坐标轴构建距离-夹角平面网格,统计网格中随机点出现的频次,从而构建模型的距离-夹角分布矩阵;最后采用Manhattan距离度量法计算矩阵的相似值,用以评价模型间的相似程度。实验结果表明,该算法可以较好地实现三维CAD模型检索,检索性能优于已有的形状分布检索算法,能够满足实际应用需求。

智能烟草定量穴施追肥机

设计了一种基于对射型红外光电传感器和单片机控制的智能烟草定量穴施追肥机。该追肥机在发动机牵引下前进时,先由传感器检测装置中的20对对射型红外光电传感器检测出烟株中心位置和直径,再由单片机决策出最佳追肥点,控制鸭嘴完成自动化定量穴施追肥。试验表明:传感器检测装置检测准确率达99%,追肥准确率达97%,烟苗损伤率小于2%。

三维搅拌摩擦焊接传热与塑性流动分析模型

为研究搅拌摩擦焊接过程热流相互作用下的温度场、速度场和粘度场,将材料看成是层流、粘性、非牛顿流体,基于流体力学理论,建立了搅拌摩擦焊接过程的三维热流分析模型.给出了焊接过程热输入与搅拌头的旋转频率、工件运动速度、搅拌头尺寸及材料发生屈服时的剪应力的数学关系式,并将其作为热边界条件加入到了模型中.结果表明,搅拌头前部温度低于后部,温度梯度前部大于后部;受搅拌头周围材料流动的影响,接近搅拌针的区域,后退侧温度高于前进侧;材料上部速度、粘度受轴肩影响较大,下部主要受搅拌针影响;计算得到的热力影响区与试验结果有较好的对应关系.

液体食品连续通电加热装置

为实现液体食品的通电加热,结合整流逆变技术设计了液体食品连续通电加热装置,系统由可控脉冲电源、加热室、液泵和流量控制4部分组成。可控脉冲电源输出双极性高频方波脉冲电压,频率、电压和占空比可调,输出功率可达50 kW。实验证明,该装置加热速度快、控制简单方便、极板污染很少,能够满足液体食品的加工要求。

MQ-600型气流辅助式喷杆弥雾机风机设计与试验

设计了用于MQ-600型气流辅助式喷杆弥雾机的轴流风机。根据气流辅助式喷杆弥雾机喷施作物冠层的末速度原则,确定风机的风量、风压和出流速度等参数;以此作为风机设计的依据,设计计算了轴流风机的比转数、轮毂比、外径、叶片各截面气流全压分布等关键参数,进行了风机叶片选型、叶片各截面处弦长和叶片数量计算。并对风机驱动系统进行了设计。根据设计结果加工了物理样机,并对其性能进行了试验研究,试验结果表明,风机转速1 473 r/min时,风助风筒出口风速32.1 m/s,出口风下方0.5 m处风速8.6 m/s,风机性能满足使用要求。

果园开沟施肥机导肥机构的优化设计

针对果园开沟施肥不均匀的问题,采用离散元仿真设计对果园开沟施肥机的导肥机构进行优化。首先,分析肥料颗粒的物理参数,结合肥料颗粒下落过程中的动力学分析,建立肥料颗粒在三种导肥机构中的动力学模型。然后,先对A型、B型、C型三种导肥机构进行离散元仿真试验,分析优化出最佳C型导肥机构;最后对不同曲率半径下的C型导肥机构进行施肥均匀度仿真试验,利用边缘区域与中间区域的变异系数评价施肥均匀度,分析优化出C型导肥机构的最佳曲率半径。仿真与样机果园试验结果表明:C型导肥机构边缘区域与中间区域变异系数最小,施肥均匀度最高,A型导肥机构次之,B型导肥机构最低;在不同曲率半径的C型导肥机构中,曲率半径为600mm时,C型导肥机构边缘区域与中间区域变异系数最小,施肥均匀度最高;优化后变异系数由0.48减小到0.21,施肥均匀度提高56.25%。为果园开沟施肥机设计加工提供科学依据。