水稻穴盘秧苗钵体力学特性试验研究

以培杂泰丰杂交稻种为试验对象,在立体育秧温室培育穴盘秧苗。试验时苗龄28 d,钵体含水率35.76%~54.08%,仪器为TA-XT2i型质地分析仪。对穴盘苗钵体进行平板压缩、加卸载循环和蠕变试验研究,发现平板压缩变形约3.15 mm,抗压力随变形的变化趋势差异明显,压缩约4 mm,抗压力出现峰值上升变化陡点。当加载力为1、2、3、4和5 N,秧苗钵体平均蠕变量0.0055、0.0055、0.0056、0.0057和0.0059 mm。试验结果表明,钵体抗压力与变形呈非线性变动;平板压缩过程,钵体无明显屈服破坏点;苗钵体面对外界加卸载时表现较强塑变能力。选用Burgers模型能有效表征穴盘苗钵体压缩蠕变特性。分析多种稻种穴盘苗力学特性,结果发现不同穴盘苗钵体抗压力与变形关系遵循非线性曲线。该研究可为水稻移栽机设计优化提供理论参考。

预切种式木薯排种机构设计与试验

针对当前预切种式木薯播种器存在充种效果差、合格指数低的问题,该研究设计了一种由落种滑板、主动辊筒、型孔摩擦带、支撑辊组、从动辊筒及储种箱等组成的预切种式木薯型孔摩擦带式精密排种机构。阐述了排种机构的基本结构和工作原理。对关键部件参数进行设计,通过理论分析确定影响排种机构充种性能的主要因素为型孔摩擦带型孔形状、型孔数量、型孔摩擦带安装倾角、型孔摩擦带速度以及种茎层厚度。基于离散元法(discrete element method,DEM)建立种茎群-型孔摩擦带仿真模型,通过单因素仿真分析各因素对充种性能及种茎群规律的影响。以充种合格指数和漏充指数为评价指标,通过二次回归正交旋转组合仿真分析确定最优参数,利用Design-Expert数据软件,建立各试验因素与评价指标的数学回归模型,并进行参数优化。结果表明,影响充种合格指数和漏充指数的因素主次顺序为型孔摩擦带速度、型孔摩擦带安装倾角和种茎层厚度,圆整后的最优参数为型孔摩擦带速度0.6 m/s、型孔摩擦带安装倾角45°,种茎层厚度250 mm,此时的模型预测充种合格指数为94.63%,漏充指数为3.42%,重充指数为1.95%。在最优参数下进行台架试验验证,种茎层厚度为220~280 mm,型孔摩擦带速度0.6 m/s,型孔摩擦带安装倾角45°,C型孔和型孔数12条件下,充种合格指数为94.13%,漏充指数为3.77%,验证试验结果与模型预测值相对误差小于5%。所设计的排种机构作业效果优于现有槽轮式排种机构,品种适应性良好,符合木薯精密播种的农艺要求。研究结果可为木薯精密播种器研制提供参考。

不同改流体对稻种颗粒在料仓卸料流动的影响

为探明不同改流体对稻种颗粒在料仓卸料流动的影响机理,实现种群流动从中心流到整体流转变,改善种群流动环境,该研究利用离散元法(discrete element method,DEM)建立传统料仓、垂直扰动和水平扰动料仓模型与稻种颗粒仿真模型,进行卸料数值模拟,并与料仓实际卸料试验作流型对比,验证离散元模型与数值模拟结果准确性。整体流指数(mass flow index,MFI)与z轴颗粒速度表明传统和垂直扰动料仓中部区域颗粒速度均随颗粒堆积高度增加而减小,边壁区域颗粒速度均随颗粒堆积高度增加而增大;而水平扰动料仓边壁区域颗粒速度随料仓颗粒堆积高度增加而减小,中部区域颗粒速度随颗粒堆积高度增加而增大;传统料仓,垂直和水平扰动料仓的流型转化高度分别为130、118以及130 mm。料仓不同区域种群垂直速度、水平速度和角速度表明,种群垂直速度在垂直与水平改流体作用下,相较传统料仓流动区域分别降低34.82%和83.46%;随料仓颗粒堆积高度降低,种群水平速度波动增大,传统料仓、垂直及水平扰动料仓颗粒水平速度标准差分别为0.027 3、0.018 7以及0.010 3 m/s。传统和垂直扰动料仓中心和边壁区域颗粒角速度变化相似,垂直扰动料仓中心区域角速度峰值小于传统料仓;水平扰动与传统料仓流动区域颗粒角速度变化相似,但水平扰动料仓颗粒角速度变化小。研究结果可为工程提出改流体设计标准、结构与位置参数及提高料仓使用面积提供参考。