赵建军 , 朱忠祥 , 宋正河 , 毛恩荣 , 刘守荣 , 刘东铃
2014, 45(S1):1-9. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2014.S0.001
摘要:以多路换向阀为研究对象,分析了多路换向阀的工作原理和结构特点,利用压力-流量方程、孔道流量连续性方程及阀芯力平衡方程建立了多路换向阀的状态方程,并运用Matlab/Simulink软件,选择四阶龙格-库塔算法对其进行了动、静态性能仿真分析。基于闭心式负载传感液压系统试验平台,对多路换向阀进行了试验研究,试验结果表明:整个液压系统的压力损失在1.5MPa左右,负载压力阶跃变化时,多路换向阀可实现负载补偿功能;手动换向阀芯位移阶跃变化时,多路换向阀内压力冲击小、响应特性好;系统流量仅与多路换向阀调速节流口开度大小有关,不受负载变化影响,调速性能良好,满足重型拖拉机电液悬挂系统对多路换向阀的性能要求。
赵建军 , 朱忠祥 , 宋正河 , 周瑞娟 , 王儒朋 , 毛恩荣
2014, 45(S1):10-16. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2014.S0.002
摘要:设计了一种基于飞思卡尔MC9S12XS128型微处理器的电液悬挂比例控制器。根据重型拖拉机电液悬挂系统控制要求,在分析现有重型拖拉机电液悬挂比例控制器的结构、类型和特点的基础上,确定了比例控制器的整体设计方案,在CodeWarrior环境下完成软件程序设计,采用PID控制算法实现对拖拉机作业机组的位控制、牵引力控制和力位综合控制。以重型拖拉机电液悬挂系统为试验平台,对所设计的电液悬挂比例控制器进行了田间试验,牵引力和耕深控制的过渡时间分别为3.89s和0.81s。结果表明:比例控制器对重型拖拉机悬挂装置的综合控制具有响应快、精度高、稳定性强等特点,在保证拖拉机平顺性和作业质量的同时,提高了作业效率,降低了拖拉机驾驶员的劳动强度。
2014, 45(S1):17-23. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2014.S0.003
摘要:针对丘陵山区等复杂农田地面环境,设计一种由4组行星履带驱动装置驱动行走、作业的农用动力底盘。分析了该底盘行星履带驱动装置的结构特点,平坦道路上行走、田间仿形以及过埂翻转越障的结构变化过程和运动条件,以及仿形越障和翻转越障通过原理,计算了行星履带式农用动力底盘的仿形越障极限高度和理论翻转越障极限几何高度。试验结果表明:底盘样机具有仿形越障和翻转越障能力,满足在凹凸不平的丘陵山区等复杂农田地面中行走及田间作业的要求。
2014, 45(S1):24-28. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2014.S0.004
摘要:针对穴盘精密播种存在重播、漏播以及播种性能不稳定问题,运用机器视觉技术对穴盘精密播种机进行播种性能检测。在穴盘精密播种机上配置性能检测系统,光电传感器根据穴盘位置触发相机,双相机逐行扫描拍摄穴盘图像,图像数据实时传输到计算机,通过视觉算法软件进行图像分析与处理,识别穴盘的播种状况,检测图像与结果同步显示。播种检测试验表明,系统的重播率检测精度为98.94%,漏播率检测精度为99.33%。
赵金辉 , 杨学军 , 刘立晶 , 刘忠军 , 周军平 , 靳 晨
2014, 45(S1):29-34. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2014.S0.005
摘要:设计了一种基于PLC的开沟器力学性能测试装置。该测试装置主要由开沟深度控制机构、六分力测试装置、液压系统和PLC控制系统4部分组成,通过闭环控制实时调节开沟深度,提高了开沟深度稳定性;对六分力测试装置进行了标定,结果表明,牵引阻力测量精度和最大相对误差为1.49%FS、3.7%,土壤垂直反力为2.1%FS、5.1%,侧向力为0.98%FS、1.9%。测试精度满足要求,且该装置能够完成不同类型开沟器的受力及开沟深度的测试。
2014, 45(S1):35-39. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2014.S0.006
摘要:为了分析工作参数对侧正压玉米排种器内部流场分布的影响,用Fluent软件的大涡模拟方法(LES)分析了排种器内部的正压气室流场,研究了不同参数下排种器内部流场的变化规律。分析表明,进气口压力恒定时,随着转速的增加,压力场分布变化较小,基本数值波动不大;根据速度场分析,当转速较高时,充种区气流流速变小,易造成种子充填性较差。当转速恒定时,进气口压力在一定范围内变化,排种器内部压力场分布变化较小,说明压力变化对种子充填性能影响不大。根据排种试验,进气压力1.2kPa,排种盘转速16r/min时,排种合格指数达到9130%,且排种盘转速是影响排种性能的最显著因素。
2014, 45(S1):40-46. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2014.S0.007
摘要:针对传统机械离心式油菜排种器型孔易出现堵塞导致后续断条的问题,进行了离心式油菜精量排种器型孔结构的研究,分析了型孔囊取1、2、3粒油菜种子的临界直径;结合EDEM种子运动轨迹的仿真分析得到了型孔囊取1、2、3粒种子的临界值分别为2.6、3.5、3.8mm;同时试验研究了型孔直径、转速与排种性能关系,进行了型孔堵塞统计试验。结果表明:改进后型孔直径取3.8mm时,其总排量稳定性变异系数不大于14.8%,各行排量一致性变异系数不大于16.4%,型孔无堵塞现象。
翟改霞 , 包德胜 , 王志军 , 杨 莉 , 王振华 , 李凤鸣
2014, 45(S1):47-51. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2014.S0.008
摘要:在完成牧草种子机械物理特性研究的基础上,设计了一种多行一器的排种装置。该装置由调节螺杆、搅拌器、排种器壳体、中央排种槽轮等组成。排种量通过调节螺杆调整中央排种槽轮相对于排种器壳体的工作长度来设定,槽轮壳体内的搅拌器用于防止种子架空,大小不同的种子的排种则通过调节槽轮机构内部元件位置来实现。完成了中央排种槽轮结构的设计,并根据结构设计参数及种子的物理特性参数,对不同种子公顷排种量进行了计算,制作了中央排种槽轮工作长度标尺,标尺标值与不同种子公顷排种量一一对应。
2014, 45(S1):52-56. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2014.S0.009
摘要:针对旱地移栽机打穴栽植需要,设计了一种齿轮连杆凸轮组合式栽植机构,该机构由齿轮机构、连杆机构、槽型凸轮和鸭嘴式打穴栽植器等几部分组成。通过建模软件Pro/E建立了该栽植机构的虚拟样机模型,并将虚拟样机模型导入刚体运动仿真软件ADAMS中。仿真分析了运动参数λ在小于1、等于1和大于1情况下栽植机构前后鸭嘴的运动轨迹,结果表明只有在λ等于1时栽植机构的运动才能满足零速投苗运动条件要求,栽植时可以得到较好的植苗状态,验证了参数选择和机构设计的正确性和合理性。以自制全自动蔬菜移栽机为试验样机,新型鸭嘴式栽植机构为研究对象,分别从栽植均匀度、钵苗直立度两个方面进行了试验。试验结果表明:株距误差率仅为2.22%, 钵苗直立度全为优良,表明所设计的鸭嘴式栽植机构能够满足栽植要求。
2014, 45(S1):57-62. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2014.S0.010
摘要:针对应用QM-500型果树苗木起苗机对苹果矮化苗木出圃时需要人工将断根后的苗木拔出等问题,采用AIP软件设计了由振动机构、传动系统等构成的根系土壤分离装置,试制并装配在QM-500型果树苗木起苗机上,配套58.8kW拖拉机在蠡县果树苗木繁育基地进行了试验。试验表明:当偏心距(曲柄)e为52mm、摆角φ为13.72°、行程速度变化系数K为1.02、极限夹角θ为2.03°时,起苗作业效率1.6株/s,节省人工50.85%,实现了苹果苗木起苗机械轻简化作业。
2014, 45(S1):63-67. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2014.S0.011
摘要:针对目前残膜捡拾机构性能不可靠,造成残膜收净率较低的问题,提出一种曲柄摇杆式残地膜捡拾机构,建立机构几何与数学模型,对所设计机构的工作机理进行仿真、分析与优化,达到了捡拾与卸膜的工作要求。大田试验表明,机具的工作效率大于0.4hm2/h,残膜回收率达到88.5%,工作过程中基本未出现缠绕问题。
2014, 45(S1):73-79. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2014.S0.013
摘要:采用二次正交旋转组合试验方法,取脱粒滚筒线速度、风口真空压强、果穗含水率为影响因素,破碎率、含杂率、未脱净率、吸杂误夹种率为目标函数,对影响玉米种子脱粒效果的部件尺寸和作业参数进行了试验验证和优化设计。试验分析得出:当脱粒滚筒线速度4.6~5.5m/s、果穗含水率14.4%~15.9%、风口真空压强为6.3MPa时,含杂率低于 1.1%,破碎率低于 0.86%,未脱净率低于1.1%,吸杂误夹种率低于 0.44%。该试验研究可应用于立式轴流玉米单穗种子脱粒机的产品优化设计和作业参数选择。
2014, 45(S1):80-87. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2014.S0.014
摘要:为了对大豆脱粒过程中未脱净荚果进行有效的分选、回收并进行二次脱粒,在已设计的有吊桶旋风分离器基础上,利用Fluent软件对有、无吊桶2种模型进行对比试验,结果显示2种模型压降无明显差异,有吊桶旋风分离器分离效率更高。建立了吊桶长度、吊桶直径两因素同逃逸时间、损失率及压降的数学关系模型,模拟试验结果表明:吊桶直径主要影响螺旋上升气流速度,吊桶长度主要影响入口区域气流场分布,确定吊桶最佳参数为长度94mm,直径为196mm,以该参数改进的模型进行试验验证,结果表明损失率降低为2.2%。
2014, 45(S1):88-93. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2014.S0.015
摘要:针对半喂入花生联合收获机摘果辊易缠绕塑料覆膜的问题,设计了螺旋刀除膜摘果装置,并对其进行了结构优化与试验分析。基于UG对螺旋刀片建立高级仿真模型,由应力云图确定刀片的最佳布置形式;通过试验数据的分析与处理,确定了螺旋刀除膜摘果辊最佳结构与作业参数:间隙为5.3mm,摘果辊转速为326r/min,刀片倾角为43°,优化后的螺旋刀花生除膜摘果装置的覆膜绞碎率为95.66%。
2014, 45(S1):94-100. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2014.S0.016
摘要:针对油菜联合收获机械对油菜成熟度要求高、适收期短、收获损失率大、作业能耗高等问题,设计了一种适应于南方小田块油菜分段收获的4SY-1.8型手扶式油菜割晒机,进行了油菜的切割、分禾、铺放与挂接等装置的结构设计与分析。田间试验表明:设计的油菜割晒机能有效完成中间分禾、两侧条铺的割晒作业;割晒油菜的铺放角度平均值为36.4°,在45°以下概率为75.8%;割茬高度平均值为278.2mm,在230~330mm以内的概率为85.2%;铺放宽度平均值为1027.6mm,在1150mm以下的概率为 81.1%;作业质量满足后熟晾晒和机械化捡拾收获农机农艺要求。
侯加林 , 蒋 韬 , 吴彦强 , 刘 林 , 吕钊钦 , 杨启勇
2014, 45(S1):101-106. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2014.S0.017
摘要:为研究小麦秸秆的切割性能,设计了可在实验室模拟田间小麦收获时秸秆切割过程的往复式切割试验台。试验台由机体架、割台、推动架、曲柄连杆、交流电机等组成,该试验台在前进速度0~1.8m/s、切割速度0~1.6m/s、切割倾角0~30°、刀片间隙0.8~3mm范围内可调。对切割试验台的工作性能和小麦秸秆切割性能进行了试验研究,试验采用四因素四水平正交试验法和单因素试验法。试验结果表明:通过极差R判定影响切割性能的主次因子依次为切割位置、切割速度、刀片间隙和切割器倾角,在给定因素水平上的较优组合是:切割速度为1.4m/s,切割器倾角为20°,刀片间隙为1mm,切割位置为第3节。
罗金海 , 王振华 , 李志杰 , 杨 莉 , 郭喜燕 , 吴雅梅
2014, 45(S1):107-112. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2014.S0.018
摘要:阐述了牵引式V形折叠搂草翻晒机的总体结构及工作原理,对搂草机的主要工作部件指轮进行了结构设计,对弹齿绝对运动轨迹进行了分析;采用ADAMS软件对搂草指盘进行了仿真分析;设计的双液压系统实现了自动化控制。试验结果表明,该机结构合理,工作性能良好,草条密度变异系数为15.8%,漏搂率为1.2%,花叶损失率为2.3%。该机可呈V字形折叠、展开,搂幅可调,运输便捷;搂草指盘可整体自动升降,且每个指盘单独可调,仿形能力强;可同时完成搂草、翻晒作业。
王全喜 , 张俊国 , 包德胜 , 翟改霞 , 张 平 , 王建平
2014, 45(S1):113-118. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2014.S0.019
摘要:针对牧草种子加工线各主机既能连线成套工作,也能单独工作的设计要求,采用了主机平面布局和多地坑料斗喂料的形式,结合一字形串联提升机的输送方式,设计了加工线,完成了料门三通、溜管联接卡子和除尘管路风选部件的结构设计。以净度为85%~88%的披碱草种子为加工对象进行了试验,结果表明:生产率大于等于800kg/h,净度大于等于97%,获选率大于等于95%,度电生产率大于等于25kg/(kW·h),使用有效度大于等于95%,粉尘质量浓度小于等于0.3mg/m3。
赵建柱 , 郭海林 , 王枫辰 , 张筱青 , 王一如 , 黄韶炯
2014, 45(S1):119-123. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2014.S0.020
摘要:进行苜蓿草压扁试验台的研制,以获取苜蓿草最佳压扁效果参数。结合苜蓿草压扁效果的影响因素:压料间隙、苜蓿草田间长势、刈割压扁机作业行驶速度、压料辊转速以及预紧机构初始预紧力,进行了压扁装置、驱动装置、间隙调节机构及数据采集系统的设计。利用试验台改变压料间隙、苜蓿草喂入量、喂入速度及压料辊转速等,可对苜蓿草的压扁效果进行多因素正交试验。试验结果表明:压料辊压力变化具有一定规律,试验台可以有效模拟真机工况。各影响因素中,喂入量对压扁后粗蛋白质质量分数的影响最大,其次分别为压料间隙、喂入速度和压料辊转速。
2014, 45(S1):124-132. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2014.S0.021
摘要:针对不同土地利用类型,采样测定土壤重金属质量比背景值;基于DEM数据和遥感影像数据,结合空间信息技术(GIS/RS),利用RUSLE模型和SCS-CN模型分别核算流域内不同土地利用类型的土壤流失量和地表径流量,在验证模型准确性的基础上,估算重金属非点源污染负荷。研究结果表明:研究区域不同土地利用类型的重金属质量比背景值差异较大,重金属Cu和Pb在工矿用地、草地和住宅用地的背景值较高,在有林地的背景值较低。综合估算随2种主要迁移途径输出的重金属面源污染负荷,重金属Cu总污染负荷量大约为651913kg/a,重金属Pb总污染负荷量大约为268004kg/a。不同土地利用类型中,随土壤侵蚀输出的重金属污染负荷,以疏林地和草地的贡献率最大,有林地和水浇地最小;随地表径流输出的重金属污染负荷,以草地和疏林地的贡献率最大,有林地和旱地最小。
2014, 45(S1):133-141. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2014.S0.022
摘要:在1993—2012年湖北省各县(市、区)水稻生产实际状况、气象资料、地形等多种数据的支持下,使用GIS技术建立数据库。结合中稻生长发育规律,计算中稻光合、光温、气候、耕地生产潜力及增产潜力、增产空间,将增产潜力划分为5个等级区,绘制了相应的图表,进一步研究了湖北省中稻不同种植区域对自然资源的利用现状及开发前景。湖北省中稻增产潜力巨大,理论值达1187.8万t,限制增产潜力的主要因素是耕地和气候。
2014, 45(S1):142-147. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2014.S0.023
摘要:水滴冲击力是衡量喷头性能的重要技术指标。水滴撞击土壤表面产生的冲击会冲蚀土壤,引起板结,影响入渗,损伤作物。设计一种水滴冲击力自动检测系统和水滴自动发生试验装置,实现对水滴冲击力的自动测量。系统选用PVDF压电传感器作为力检测元件,采用USB7333高速数据采集卡,利用LabWindows/CVI编写数据采集与处理程序,获取水滴冲击力检测数据。试验实现了在水滴频率、大小稳定控制试验条件下,对不同水滴大小冲击力的动态测量。结果表明:PVDF压电传感器对水滴冲击力检测具有良好的动态响应特性;水滴冲击力与传感器输出电压具有良好的线性关系,拟合程度达0.936,系统测量误差小于10%。利用该系统测定水滴冲击力,解决了传统人工测量的不稳定问题。
张 芳 , 薛绪掌 , 张建丰 , 郭文忠 , 王利春 , 陈 菲
2014, 45(S1):148-154. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2014.S0.024
摘要:针对温室作物基质栽培过程中营养液供给不易精量控制、水肥利用率低等问题,设计了基于负水头供液的决策方法和系统,采用温室基质栽培番茄负水头耗液量作为精量决策指标,通过自动化滴灌系统对同期内番茄常规基质栽培行进行3~4h的错时灌溉,以定时定量供液方法的番茄栽培行为对照,研究了系统的运行状况、番茄产量和水肥利用率等问题。结果表明,基于负水头供液决策的自动灌溉系统比定时定量供液系统的单株产量提高了6.70%,水、肥量均节省28.13%。通过试验得出该系统运行良好,可根据番茄日需水规律适量、及时、精准地供给营养液。
2014, 45(S1):155-161. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2014.S0.025
摘要:系统分析了筛孔尺寸、静置时间、振荡浸提时间3个主要参数对硝酸根离子选择电极检测准确度的影响。首先经单因素试验确定出各参数的调控水平范围,进而基于Box-Behnken原理设计了3因素3水平中心组合试验,利用响应面法建立了以3因素为自变量、平均相对误差RTX-E为响应的回归模型。结果表明:各因素影响次序为静置时间>振荡浸提时间>筛孔尺寸;筛孔尺寸和静置时间的耦合作用显著;当筛孔尺寸为2mm、静置时间为1.4h、振荡浸提时间为22min时,模型预测结果较好,验证集土样平均相对误差小于7.5%,可实现对前处理参数影响的分析和预测。
贺 新 , 杨培岭 , 任树梅 , 程满金 , 张义强 , 蒋光昱
2014, 45(S1):162-167. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2014.S0.026
摘要:以高油酸含量的油用向日葵为试验材料,应用主成分分析方法将各评价指标的加权和作为微咸水灌水效果的综合主成分指标,并利用该指标评价和分析灌水效果。结果表明,灌水效果综合主成分可以代表93.29%的灌水效果变异信息,且服从正态分布,具有较好的代表性与客观性,可用于油葵微咸水调亏灌溉的评价。河套灌区油葵微咸水灌溉的临界矿化度为3.5g/L,最适宜进行水分亏缺的时期为现蕾期。当微咸水矿化度处于较低水平时(<3.5g/L),微咸水调亏灌溉对油葵产量与品质的影响较小。当微咸水矿化度达到3.5g/L时,最为适宜的灌溉制度为现蕾期灌80%充分灌溉的灌水定额,其他生育期充分灌溉。
高大伟 , 任树梅 , 杨培岭 , 商放泽 , 马 宁 , 石建国
2014, 45(S1):168-174. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2014.S0.027
摘要:夏玉米种植期间,设置淡水和再生水2种滴灌灌水水质,无肥、尿素、硫酸铵和缓释肥4种施肥处理。研究不同水质、不同氮肥对农田土壤CO2、N2O排放和夏玉米产量的影响。结果表明:与淡水灌溉相比,再生水灌溉土壤CO2日平均排放通量平均降低12.44%,N2O日平均排放通量平均增加17.31%,但灌水水质对CO2、N2O日平均排放通量没有显著影响(p>0.05);与不施肥处理相比,尿素、硫酸铵和缓释肥处理CO2日平均排放通量分别平均增加18.67%、10.20%和2.76%,N2O日平均排放通量分别平均增加117.73%、220.21%和108.70%,施肥种类对CO2日平均排放通量没有显著性影响(p>0.05),但对N2O日平均排放通量影响显著(p<0.05);与国家夏玉米生产试验产量相比,各施肥处理产量平均增加19.83%,而不施肥处理平均降低0.83%,但不同水质、施肥处理对产量没有显著影响(p>0.05)。
2014, 45(S1):175-181. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2014.S0.028
摘要:试验设置4个CO2浓度(温室内未增施的CO2浓度约450μmol/mol,低、中、高CO2增施浓度分别为(700±50)、(1000±50)、(1300±50)μmol/mol)和3个水分条件(低、中、高基质含水率分别为基质饱和含水率的35%~45%、55%~65%、75%~85%)的交互处理。结果表明,增施1000、1300μmol/mol CO2能提升番茄叶片的净光合速率并可促使植株提早6~11d开花;中水条件下,CO2增施组比未增施组的表观量子效率(AQY)、表观羧化效率(ACE)显著上升,光补偿点显著降低;高CO2浓度下,中水、高水组植株的最大净光合速率和表观量子效率显著高于低水组,同时光补偿点和CO2补偿点低于低水组;低水条件下CO2增施组植株叶片的丙二醛(MDA)含量降低,表明增施CO2可以在一定程度上缓解不利水分条件对番茄植株造成的氧化损伤;增施CO2条件下低水组比未增施条件下中水组植株的开花时间提前3~7d、第一穗果鲜质量增加18%~44%,1000、1300μmol/mol CO2增施条件下中水组比未增施条件下高水组植株的开花时间分别提前8、10d,第一穗果鲜质量分别增加42.8%、34.0%,表明CO2增施能提高番茄第一穗果鲜质量水平上的水分利用效率。
2014, 45(S1):182-188. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2014.S0.029
摘要:以“中杂105”番茄为试验材料,在日光温室基质栽培条件下研究了CO2增施浓度和养分水平对番茄生长的影响。试验设置4个CO2水平,分别为不增施(C0)、(700±50)μmol/mol(C1)、(1000±50)μmol/mol(C2)、(1300±50)μmol/mol(C3);以山崎番茄配方营养液浓度1个剂量(S)为基准设3个养分水平,分别为1/2S(F1)、1S(F2)、2S(F3)。结果表明:在相同CO2处理条件下,提高养分有利于番茄茎粗、叶片SPAD值、植株干、鲜质量和第一穗果质量的增加,并使开花日期提前;在相同养分处理条件下,增施CO2可以显著增加番茄的茎粗、叶片SPAD值、植株干、鲜质量和第一穗果质量,显著降低第一花序节位,并使开花日期提前;增施(1000±50)μmol/mol和(1300±50)μmol/mol的CO2可以显著提高叶片中氮含量。中低养分条件下,增施(1000±50)μmol/mol CO2即可使番茄第一花序节位降低1.0个节位、开花日期提早5~8d,还使第一穗果质量显著高于对照。高养分条件下,增施(1300±50)μmol/mol CO2的处理番茄第一花序节位最低,比对照(C0F3)降低1.7个节位,开花日期最早,比对照提前10d,第一穗果质量最大,比对照高出24.15%。番茄的第一花序节位、开花日期和第一穗果质量对CO2响应的程度依赖于养分水平,高养分使这些指标对CO2响应的程度提高。综合各项生长指标,C3F3处理番茄茎粗最大、第一花序节位最低、开花最早,是最优水平组合。
郑智旗 , 王树东 , 何 进 , 王庆杰 , 李洪文 , 张祥彩
2014, 45(S1):189-195. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2014.S0.030
摘要:通过设置在北京市大兴区青云店镇的不同耕作措施试验,利用静态箱-气相色谱法对2季冬小麦(2011年10月—2012年7月和2012年10月—2013年7月)各关键生育期内CO2、CH4的排放通量进行了测定。结果表明:免耕(NT)、深松(ST)、旋耕(RT)、传统耕作(CT)4种耕作措施下,冬小麦农田土壤总体表现为CO2源和CH4汇的功能,且CO2和CH4都有明显的日变化和季节变化特征。CO2日排放通量最高峰出现在0:00,最低峰出现在10:00;CO2季节排放通量最高峰出现在冬小麦播种期和收获期,最低峰出现在越冬期。CH4日排放和季节排放通量变化特征差异显著,但没有明显的变化规律。CO2排放通量与0~20cm各土层土壤温度呈正相关,与0~30cm各土层土壤质量含水率呈负相关关系。CH4排放通量与0~20cm各土层土壤温度呈正相关关系。4种耕作处理下,冬小麦农田CO2的季节平均排放通量为:传统耕作>旋耕>深松>免耕,CH4的季节平均吸收通量为:旋耕>传统耕作>免耕>深松。免耕相对于旋耕和传统耕作农田CO2季节平均排放通量降低了23.3%~27.1%;旋耕、传统耕作相对于免耕和深松CH4的季节平均吸收量增加了20%以上。因此,在京郊冬小麦农田,4种耕作措施(NT、ST、RT和CT)均能不同程度地增加CH4的吸收量,同时,采用免耕能进一步降低农田CO2排放量。
2014, 45(S1):196-201. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2014.S0.031
摘要:以油菜秸秆为研究对象,基于同步热分析、红外和质谱(TG/DSC-FTIR-MS)联用技术,系统研究了恒定升温速率下不同气流速率和样品粒径油菜秸秆的动态燃烧特性,并对其主要气体产物进行了定性和定量表征分析。研究结果表明:油菜秸秆在设定的不同因素水平条件下燃烧特性无显著差异,在燃烧阶段均析出较大量气体,主要包括大量的CO2以及少量NOx、SO2、HCl等气体,产生量依次递减,且气体随时间释放特性与热失重速率特性具有一致的对应关系。基于TG/DSC-FTIR-MS联用技术定量模拟研究油菜秸秆动态燃烧特性和气体排放特性,可为油菜秸秆环境友好型高效能源化利用提供方法学和基础数据支撑。
2014, 45(S1):202-206. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2014.S0.032
摘要:选用北京市大兴区玉米秸为主原料,混配小麦秸、花生壳, 利用热重仪研究混配物料的燃烧特性,并采用Coats-Refern法研究其燃烧动力学特性,为农作物秸秆固体成型与燃烧提供实践与理论数据。研究发现,3试样燃烧都有2个明显的峰值,燃烧过程可分为水分蒸发干燥、挥发分析出及燃烧、固定碳燃烧和燃尽4个基本阶段,在整个燃烧阶段有较大的重叠区域。添加花生壳的混配物料,其燃烧特性及动力学参数受花生壳的影响较大,而添加小麦秸影响较小。
李道义 , 王晓燕 , 景全荣 , 司伟伟 , 李 进 , 李树君
2014, 45(S1):207-212. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2014.S0.033
摘要:利用前期研制的秸秆基育苗钵生产试验系统,以低聚木糖生产废渣为主要原料,采用干法热压成型工艺,进行了育苗钵制备试验,以原料成本为指标优化了原料配比,以力学强度为指标优化了工艺参数,并对成型苗钵性能进行了检测。研究结果表明,成型配方适宜的低聚木糖生产废渣、麦麸、胶黏剂、脱模剂质量比为68∶26∶6.3∶1;最佳工艺参数为上模具温度180℃,一次压力180MPa,一次保压时间4.5s,此条件下,育苗钵干强度为2251N,湿强度为417N。相对于玉米芯,低聚木糖生产废渣具有高木质素含量和低半纤维素含量,使得育苗钵具有更高力学强度和更低吸水性。育苗钵生物降解性能较好,霉菌侵蚀试验结果为Ⅴ级。
2014, 45(S1):213-218. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2014.S0.034
摘要:为解决自然环境剧烈变化条件下,传统光伏最大功率跟踪控制中存在的控制精度低和误跟踪现象,建立了基于最小二乘支持向量机的最大工作点电压预测模型,通过该模型预测光伏发电系统的最大工作点电压,并用预测电压来修正恒电压控制法的参考电压,从而实现光伏发电系统的最大功率跟踪控制。仿真结果表明预测模型具有较高的精度,相对误差在0.04以内,控制方法能够快速、稳定地实现光伏发电系统的最大功率跟踪,有效避免误跟踪现象。
2014, 45(S1):219-224. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2014.S0.035
摘要:研究了N-辛基吡啶六氟硝磷酸盐(N-octylpyridinum hexafluorophosphate,OPFP)离子液体与新型碳纳米材料石墨烯(Graphene,GR)复合膜修饰玻碳电极,制备了一种新型的IL/GR/GCE电极用于检测芦丁香茶和药片中芦丁的浓度。并通过循环伏安法、阻抗谱和方波伏安法研究芦丁在IL/GR/GCE的电化学性能,表明离子液体优良的导电和粘合性能及石墨烯纳米材料大比表面积、高电子传递能力和强催化能力,极大地提高了电极电化学性能和检测响应。在最优检测条件下,方波伏安法测定发现其峰电流与芦丁浓度在0.05~11μmol/L范围内呈现良好的线性关系,线性相关系数0.997,检测下限为0.01μmol/L(S/N为3)。将该修饰电极用于检测实际样品中芦丁的含量,表现出较强的抗干扰能力和良好的稳定性。
2014, 45(S1):225-229. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2014.S0.036
摘要:采用体外消化与Caco-2 细胞模型相结合的方法,研究了乳清蛋白浓缩物(WPC)中性酶解产物经超滤后获得的各组分对强化铁生物利用率的影响;采用Sephadex G-25 凝胶层析法对WPC的中性酶解产物的消化产物进行分离,并用Caco-2 细胞模型评价了分离后各组分对铁吸收的影响。结果表明,WPC中性酶解产物的各组分中,低分子量的组分(分子量小于10kDa)可以有效提高铁的生物利用率。组分3kR(分子量在3~10kDa之间)和3kF(分子量小于3kDa)与铁一起摄入时,铁的生物利用率分别达到23.32%、24.23%,显著高于WPC(2.58%)。铁的吸收率和生物利用率显著相关,而渗透率与生物利用率之间没有显著相关性;WPC中性酶解产物消化产物的各组分中,分子量小于1kDa 的组分将铁的吸收率提高到90.47%,显著高于空白(25.13%)。而分子量为1~5kDa 的一个组分会抑制铁的吸收。
2014, 45(S1):230-235. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2014.S0.037
摘要:对亲水胶体在冷冻面包面团中的应用进行了系统研究。结果表明:黄原胶、阿拉伯胶和酪蛋白酸钠均可明显增强面团的抗拉伸性,其中,黄原胶的作用最强,可使新鲜面团与冷冻面团的最大拉伸阻力比对照分别增加76%和58%;黄原胶和阿拉伯胶的添加还显著提高了面团酵母发酵力,相比对照,两者的新鲜和冷冻面团分别提高了119%、208%及83%、113%。3种胶体的应用均可减少冷冻面团的可冻结水含量。亲水胶体对面包品质也有影响,其中,阿拉伯胶对面包品质有改善作用。
2014, 45(S1):236-240. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2014.S0.038
摘要:利用高压脉冲电场从河蚌中辅助提取河蚌多糖来提高多糖得率。进行了单因素试验和Box-Behnken设计试验,结果表明,电场强度和脉冲数对河蚌多糖得率影响显著,通过建立多糖得率与各影响因子之间关系的回归数学模型,确定高压脉冲电场辅助提取河蚌多糖的最佳工艺参数为电场强度25kV/cm、脉冲数8、液料比40mL/g,此时处理2g样品所得多糖占样品湿质量的4.99%。与超声波提取河蚌多糖对比试验表明,高压脉冲电场辅助提取河蚌多糖的得率较超声波提取提高了11.9%,且其处理时间较短。
2014, 45(S1):241-246. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2014.S0.039
摘要:Chinese jujube originated in China and has a long historical standing. China is the only country which can produce a great amount of Chinese jujube in the world. Modern research showed that the nutrition of Chinese jujube is abundant. Chinese jujube has great medicinal and food value, with high economic value and good prospects for development. Shrinkage characteristics of dates generally refer to volume shrinkage characteristics of whole dates. Large fruit and plump grain appearance of dates is the first choice of consumers to buy elements. The volume of dried jujube points to the consumer’s heart, and is an important indicator of consumers whether to buy. Jujube processing enterprises grade the date in accordance with its size, different grades dates have different value and price. Therefore, drying is the most important steps during the dates processing as it affects directly the quality of the product, and the shrinkage characteristics is the most important quality characteristic of Chinese jujube after drying. However, the traditional natural desiccation and desiccation in the drying room of the red dates has many problems. The conventional drying method for Chinese jujube has some disadvantages of severe shrinkage, long drying time and large energy consumption etc. Therefore, in order to improve the quality of dried Chinese jujube and reduce the shrinkage, it is imperative to replace the traditional drying method with the modern technologies. Air impingement drying technology was applied to dry Chinese jujube. The drying characteristics of shrinkage, moisture effective diffusivity considering shrinkage characteristics and the activation energy of Chinese jujube shrinkage were investigated under different air temperatures (55, 60, 65 and 70℃) and air velocities (6, 9, 12 and 15m/s). The dynamic changes of the regular pattern for the shrinkage characteristic of Chinese jujube in the air impingement drying process were studied, the results showed that the volume relative shrinkage ratio of Chinese jujube appeared to increase and then decrease with the increase of air temperature and air velocity. Considering shrinkage characteristics, the moisture effective diffusivity of Chinese jujube in the air impingement drying process through the Fick’s second law was obtained. The diffusivity appeared to increase and then decrease with the decrease in moisture content in dry basis of Chinese jujube. The Arrhenius equation calculated the shrinkage activation energy of the Chinese jujube was 1281kJ/mol. This research provided technical basis for shrinkage characteristics of Chinese jujube using air impingement drying technology.
2014, 45(S1):247-251. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2014.S0.040
摘要:针对热泵除湿干燥系统因降温除湿致使干燥介质热空气温度偏低,影响稻谷干燥速率和能耗,在热泵蒸发器两侧设计一套分离式热管换热器,对环境空气进行预冷却和预加热,在不增加能耗的前提下,提高了热泵除湿系统的除湿量和干燥空气的温度。试验研究表明当环境温度为27℃、空气相对温度为60%~78%时,热管换热器对应降低除湿能耗28.4%~9.6%。在环境温度为26.2℃、空气相对湿度为80.2%时,热管辅助热泵除湿稻谷干燥能耗为1560kJ/kg,相对热泵除湿干燥系统节能18.2%。
王粮局 , 张铁中 , 褚 佳 , 杨 丽 , 张 洁 , 段运红
2014, 45(S1):252-258. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2014.S0.041
摘要:针对目前草莓果实视觉识别中的定位重叠和被遮挡果实的算法复杂、耗时长,末端执行器对定位精度要求高且无法采摘重叠果实和被遮挡果实等问题,设计了一次可采摘多粒果实的大容差末端执行器。该末端执行器采用从下向上拢起果实、在避开障碍后再进行夹持和切割果梗的采摘方式,主要由机械爪拢夹切断机构和垄壁仿形机构组成。将末端执行器安装在采摘机械臂上进行了果实采摘试验。试验结果表明:该末端执行器在定位误差±7mm范围内都能完成采摘,容差范围大;无需进行重叠成熟果实的分割和目标果梗位置的计算,可一次采摘3粒重叠成熟草莓;对含1、2、3粒果实的果实域,采摘一次平均耗时分别为2.00、2.13、2.28s,采摘成功率不低于97.7%。
2014, 45(S1):259-264. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2014.S0.042
摘要:基于葫芦科营养钵苗的“贴接法”嫁接技术,设计了由穗木夹持搬运机构、穗木切削机构、砧木夹持搬运机构、砧木旋切机构、嫁接夹自动排列输送机构、嫁接钵苗自动排列摆放机构组成的葫芦科营养钵苗单人操作嫁接机器人。通过试验得出,该机器人的理论嫁接速度可达440株/h,实际操作嫁接速度达到285株/h,嫁接成功率为92%,与同类型的双人操作营养钵苗嫁接机相比,人均作业效率提高36%。增加了嫁接钵苗的后续自动排列摆放机构,提高了嫁接生产自动化程度。
何 洁 , 孟庆宽 , 张 漫 , 仇瑞承 , 项 明 , 杜尚丰
2014, 45(S1):265-270. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2014.S0.043
摘要:为了实时、准确地提取作物行基准线,提出了一种将边缘检测和扫描滤波(Boundary detection and scan filter, BDSF)相结合的基准线提取方法。首先对RGB颜色空间采用G-R颜色特征因子进行图像灰度化,再采用最大类间方差法(OSTU)对灰度图像进行分割,得到二值化图像,获取较好的作物信息。然后分别对图像的底端和顶端部分进行垂直投影,获取作物行的位置,形成一个包含作物行直线的条形框;在这个条形框内,再用等面积的小条形框对图像进行扫描并统计有效点的个数。最后根据扫描的结果来提取导航线。试验结果表明,对比Hough算法和最小二乘法(Least square method, LSM),BDSF算法处理一幅分辨率为640像素×480像素的图像,平均耗时为67ms,与LSM算法耗时相当,精度接近Hough算法;并且在杂草和株数稀缺情况下具有良好的适应性,能够快速准确地提取作物行基准线。
2014, 45(S1):271-275. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2014.S0.044
摘要:为有效提高GNSS(Global navigation satellite system)控制土地平整的工作效率,提出了基于导航技术的GNSS平地作业路径实时规划与辅助决策方法。通过拉力传感器实现了平地作业中铲车载荷的实时检测,利用数学建模的方法,建立了拖拉机平地作业行驶过程的路径实时规划与导航模型。通过拉力传感器实时采集铲车载荷反馈值,根据拖拉机行驶目标区域的地势情况,以避免铲车过载和空载为原则,确定拖拉机的行驶目标点,解算出拖拉机行驶的转向角,实现了最优导航平地作业。农田平地试验结果分析表明,该方法能够较好地实时规划路径并提供导航方向,引导拖拉机高效地平地作业;基于该方法的平地作业,其铲车的过载或空载率总和不大于6.9%,远低于未使用导航时的平地情况。
2014, 45(S1):276-280. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2014.S0.045
摘要:为快速、准确检测生菜叶内的磷含量,提出了应用光谱技术结合化学计量法无损检测生菜叶内磷含量的方法。通过获取不同施磷量下生菜叶片于波长350~2500nm处的反射光谱,对光谱数据进行5点平滑和一阶导数变换后,利用联合区间偏最小二乘算法(siPLS)提取了与生菜叶磷元素相关的4个特征波段,即950~1070nm, 1430~1549nm,1906~2025nm和2144~2263nm。进一步利用连续投影算法(SPA)对全光谱波段和4个特征波段进行特征波长提取,分别筛选出变量63个和25个。分别对4个特征波段、63个和25个特征波长进行主成分降〖JP2〗维,当主成分数分别为7、5和4时,隐含层神经元数分别为7、5和3时,建立了siPLS+BPANN,SPA+BPANN,siPLS+〖JP〗SPA+BPANN生菜叶磷含量检测模型。研究结果表明:siPLS+SPA+BPANN模型的预测结果优于其他模型,验证集相关系数为0.911,验证均方根误差为479mg/kg。
2014, 45(S1):281-286. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2014.S0.046
摘要:为了满足河蟹养殖对水草定期修剪清理的要求以及提高水草收割的效率,设计了一种基于ARM的中小型智能化GPS自主导航的水草清理船,阐述了其割收一体化的机械结构与工作原理,以及无舵明轮推进器、回旋式切割装置、割深自动调节器的结构特点。采用智能移动机器人PI与PD控制和高精度GPS导航控制等技术,设计了其GPS自主导航控制系统。实验结果表明,该船的直线航迹误差控制在±30cm范围内。在满足收割要求的基础上,能够有效避免偏航导致的重复切割或漏割。
2014, 45(S1):287-295. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2014.S0.047
摘要:针对目前猕猴桃采后人工分级费时费力、自动分级成本高等问题,通过机械分离输送、图像采集与处理、智能控制等技术,研制了一套实用的猕猴桃自动分级设备。该设备包括单行定位输送系统、图像采集系统、分级执行系统和控制系统,通过多特征提取和融合分级的方法对猕猴桃实现了自动分级,同时在线监控参数。经试验验证,该设备按体积、形状、表面缺陷特征分级的准确率分别可达88.9%、91%、94%,融合分级的准确率可达86%。
2014, 45(S1):296-301. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2014.S0.048
摘要:设计了一种能模拟齐口裂腹鱼自然生长环境的智能设施鱼池。鱼池采用水泥结构,通过进排水、水质参数检测传感器、ZigBee网络实现鱼池微水流效果和水质参数智能监控。基于32位嵌入式微控制器和WinCE 6.0嵌入式操作系统设计出PDA形式的网关节点,并移植嵌入式SQlite数据库实现ZigBee网络现场管理,利用模糊神经网络算法对数据进行分析处理,得出控制指令,实现闭环控制。试验结果表明,ZigBee网络平均丢包率为0.52%,微水流流速误差控制在±1.8cm/s范围内,温度误差控制在±0.5℃范围内,溶解氧质量浓度误差控制在±0.4mg/L范围内,pH值误差控制在±0.3范围内,智能设施鱼池各项水质参数完全满足齐口裂腹鱼养殖环境要求,网络化监控可适用于不同规模养殖厂。
2014, 45(S1):302-308. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2014.S0.049
摘要:针对我国缺乏农田水渠开沟专用装备的现状,设计了1KY-40型液压驱动农田水渠开沟机。该设备采用牵引式结构,开沟作业的动力由独立的液压系统提供,利用液压马达带动开沟刀盘旋转,开沟刀盘能同时实现切土和抛土的功能,开挖出梯形截面水渠。同时,设备集成了GPS拖拉机自动导航系统,提高了开沟直线度。田间试验结果表明,在土壤含水率15.8%,土壤坚实度0.31MPa情况下,样机作业速度能够达到0.12m/s,开沟深度407mm,梯形断面的沟面宽度984 mm,沟底宽度305mm,开沟深度稳定性可以达到97.1%,在使用拖拉机GPS自动导航的情况下,开沟最大直线偏差能控制在90mm以内,机具能够稳定地一次性开挖梯形断面水渠,设备在北京、江苏、黑龙江等地开展了田间试验,均能在当地土壤条件下完成梯形截面水渠的开沟作业。
2014, 45(S1):309-313. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2014.S0.050
摘要:为了提高太阳能饲草干燥设备空气集热器对太阳能的吸收集热效率,最大限度的利用太阳能,分析了太阳能空气集热器自动跟踪太阳技术,比较了被动跟踪模式和主动跟踪模式运行过程中的优缺点。针对太阳能饲草干燥空气集热器提出了被动跟踪模式与主动跟踪模式相结合的单轴跟踪结构,该跟踪模式结合了两种跟踪模式的优点,很好地克服了两者的不足。试验表明,本系统适用于太阳能饲草干燥,转动跟踪精度高,工作稳定性好,而且太阳能接收损失小,结果显示本系统可使集热器出口温度平均提高15℃,集热器效率得到提高,达到太阳能饲草干燥设备优化的目的。
张成春 , 李雪丽 , 张春艳 , 章 甘 , 王现宝 , 王 晶
2014, 45(S1):314-318. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2014.S0.051
摘要:基于毛蚶壳的表面形态特征、软硬相间的硬度分布特征,设计了形态/材料二元耦合仿生模型,试验研究了影响耦合仿生表面耐冲蚀磨损性能的主次因素和最优组合。试验磨料选用80~140目的石英砂与水的混合物,磨损时间为30h,倾斜角度为30°,试样转速为1400r/min。试验结果表明,经激光合金化、激光相变硬化处理的光滑试样、单元形态仿生试样和形态/材料耦合仿生试样的耐冲蚀磨损性能与光滑试样相比均有提高,形态/材料耦合仿生试样的耐磨性最好。影响耦合仿生表面耐冲蚀磨损性能的主次因素依次为激光表面强化技术、振幅、周期和条纹方向,耦合试样经激光合金化处理、振幅为3mm、周期为10mm、条纹方向为法向时具有最优的耐冲蚀磨损性能。
2014, 45(S1):319-324. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2014.S0.052
摘要:利用ANSYS/LS-DYNA显式动力分析软件,对仿石鳖壳板的构形单元仿生模型和构形-凹槽形态及构形-凸包形态二元耦合仿生模型的动态冲蚀磨损过程进行了三维数值模拟,对比分析了不同耦元对靶材抗冲蚀性能的影响规律。3种模型在整体水平上抗冲蚀性顺序依次为凸包弧形板、凹槽弧形板和光滑弧形板。在弧形板峰部,凹槽的应力分散效应即抗冲蚀性能明显优于凸包;而在翼区,凸包的抗冲蚀性能显著优于凹槽,说明石鳖壳板在进化过程中优化出了最佳的形态组合,即壳板峰部分布有粗大的纵肋(肋间相对形成凹槽),而翼区则分布有大量的凸包,从而可以有效抵抗强烈的海砂冲蚀。
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