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气力离心组合式小麦精量排种器设计与试验

农业机械学报 2023年第10期54卷 35-45页

作者：侯加林马端旭李慧张智龙周纪磊史嵩山东农业大学机械与电子工程学院泰安271018 山东省农业机械科学研究院济南250100

针对传统小麦播种以无序种流、不定量排出的方式存在脉动性高、均匀性差的问题,设计了一种气力离心组合式小麦精量排种器,采用气力充种和离心清种的方式,种子有序均匀排出。对排种器的关键参数进行设计,建立充种和排种过程的动力学模型... 详细信息

针对传统小麦播种以无序种流、不定量排出的方式存在脉动性高、均匀性差的问题,设计了一种气力离心组合式小麦精量排种器,采用气力充种和离心清种的方式,种子有序均匀排出。对排种器的关键参数进行设计,建立充种和排种过程的动力学模型,确定充种角和落种角的初始范围。利用气固耦合仿真分析方法DEM-CFD进行排种器单因素试验,仿真结果表明,当充种角范围进一步缩小为36°~56°时,其携种性能较好;落种角范围进一步缩小为43°~63°时,其排种性能较好。在此基础上,以充种角、落种角、排种盘转速为试验因素,以漏播率、重播率、直线落种率为响应指标,进行正交旋转组合试验。试验结果表明,当充种角为47.75°、落种角为52.48°、转速为635.5 r/min时,排种器工作性能最优,此时,漏播率为2.78%、重播率为3.73%、直线落种率为93.46%,验证试验结果与优化结果基本一致。田间试验结果表明,当设置排种盘型孔内侧面充种角为47.8°、下侧面落种角为52.5°、排种盘转速在552~800 r/min范围内时,漏播率低于8.9%、重播率低于4.3%、排种合格率高于88.6%,符合小麦精量播种要求。

关键词：小麦精量排种器气力离心组合式 DEM-CFD 正交试验

玉米颗粒粘结模型离散元仿真参数标定方法研究

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农业机械学报 2022年第S1期53卷 69-77页

作者：张荣芳周纪磊刘虎史嵩位国建何腾飞山东省农业机械科学研究院济南250100

在CFD-DEM气固耦合仿真中,粘结颗粒模型被广泛用于排种器大颗粒种子模型建立,但该模型受建模方法的限制,与传统球面填充法相比,其表面粗糙度与真实种子的差距更为明显。在应用响应面法对颗粒接触参数进行标定时,会存在因因素零水平值选... 详细信息

在CFD-DEM气固耦合仿真中,粘结颗粒模型被广泛用于排种器大颗粒种子模型建立,但该模型受建模方法的限制,与传统球面填充法相比,其表面粗糙度与真实种子的差距更为明显。在应用响应面法对颗粒接触参数进行标定时,会存在因因素零水平值选取不当造成仿真标定参数失真的问题,影响气固耦合仿真精度。针对此问题,本文建立因素标定时零水平值与实测值的线性函数,选取6组不同修正系数求解标定时零水平值,并应用响应面优化法对玉米颗粒粘结模型的种间静摩擦因数和滚动摩擦因数两个关键因素进行标定。将不同修正系数下标定的玉米种子接触参数输入EDEM中进行提升仿真试验,拟合不同修正系数取值时堆积角正切值的线性函数,通过拟合方程求得修正系数取值为0.1977时标定的玉米种间接触参数值最为准确,且标定参数的最佳组合为玉米-玉米静摩擦因数0.031、玉米-玉米滚动摩擦因数0.0039。将最佳参数组合输入EDEM中进行抽板仿真试验和排种过程仿真试验,试验结果分别与真实试验对比,发现标定参数后的仿真试验与真实试验种群分布相近,二者无显著性差异,表明标定后的玉米离散元接触参数是可信的。研究结果可为后续气力式排种器仿真过程标定参数范围选取提供参考。

关键词：玉米离散元粘结模型标定种间接触参数

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丘陵山地甘薯膜上仿形扦插移栽机研制

农业工程学报 2023年第16期39卷 26-35页

作者：李慧何腾飞刘虎史嵩周纪磊刘学串汪宝卿山东省农业机械科学研究院济南250100 农业农村部黄淮海现代农业装备重点实验室济南250100 山东省农业科学院济南250100

针对北方丘陵山地甘薯膜上移栽机械缺乏这一产业难题,该研究基于甘薯覆膜栽培“浅栽、多埋节”农艺需求,以理论扦插角度、栽植深度、膜下薯苗长度、穴口长度的最优综合得分为目标,对薯苗栽植单元取植动作时空配合参数和工作参数进行分析... 详细信息

针对北方丘陵山地甘薯膜上移栽机械缺乏这一产业难题,该研究基于甘薯覆膜栽培“浅栽、多埋节”农艺需求,以理论扦插角度、栽植深度、膜下薯苗长度、穴口长度的最优综合得分为目标,对薯苗栽植单元取植动作时空配合参数和工作参数进行分析,并设计了丘陵山地仿形扦插甘薯移栽机,进行了室内外试验。室内取苗试验结果表明,在40~50 r/min植苗速度下,栽植单元对黄淮海地区常用薯苗品种取苗效果较好,取苗率在99%以上,满足田间作业需求。以作业速度、薯苗基部形态、薯苗伸出夹苗刷长度为影响因素,以膜下薯苗长度、栽深合格率和漏苗率为考核指标,进行田间移栽正交试验。结果表明,影响薯苗栽植指标综合评分的主次因素为薯苗伸出夹苗刷长度、薯苗基部特征、作业速度,最优参数组合为作业速度0.5 km/h、薯苗基部形态优、薯苗伸出长度60 mm。验证试验结果表明,最优参数组合下,平均薯苗扦插深度为73.6 mm,膜下薯苗平均长度为205.4 mm,平均穴口长度为76.5 mm,薯苗栽植后与地面平均夹角为53.8°,扦插株距变异系数为8.9%,栽深合格率为93.7%,漏苗率为3.5%,扦插效果良好,满足北方膜上船底形插的农艺需求。研究结果对开发适合北方丘陵山地甘薯膜上扦插的实用机具以及甘薯产业的可持续发展具有重要意义。

关键词：农业机械仿形甘薯丘陵山地膜上扦插

蔬菜钵苗大垄双行膜上种植复式移栽机设计与试验

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干旱地区农业研究 2023年第2期41卷 282-290,300页

作者：何腾飞李慧汪宝卿史嵩刘虎周纪磊刘学串慈文亮山东省农业机械科学研究院山东济南250100 山东省农业科学院作物研究所山东济南250100

针对平原大垄双行覆膜种植模式,研制了一种适合蔬菜钵苗大垄双行栽植的复式联合作业移栽机,对移栽机栽植机构的栽植轨迹和投苗机构的开闭控制参数进行了设计和优化,同时针对传统农机装备地轮深度调控装置难以满足大垄双行膜上栽深精确... 详细信息

针对平原大垄双行覆膜种植模式,研制了一种适合蔬菜钵苗大垄双行栽植的复式联合作业移栽机,对移栽机栽植机构的栽植轨迹和投苗机构的开闭控制参数进行了设计和优化,同时针对传统农机装备地轮深度调控装置难以满足大垄双行膜上栽深精确控制的难题,设计了一种基于可编程控制器的液压栽深仿形装置并整合到移栽机,使得整机可一次性完成旋耕起垄、垄上覆膜、双行独立仿形、膜上Z字形移栽等多道作业工序。分别在45、60株·min^(-1)的栽植频率条件下进行移栽试验,田间试验结果表明:株距合格率、移栽合格率的平均值分别为94.08%、90.45%和91.90%、88.33%,平均栽深合格率为94.15%,较好地满足了蔬菜钵苗大垄双行种植要求。

关键词：复式移栽机蔬菜设计田间试验大垄双行

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全断面岩石掘进机刀盘结构设计与分析研究

全断面岩石掘进机刀盘结构设计与分析研究

作者：周纪磊华北电力大学（北京）

学位级别：硕士

全断面岩石掘进机(Full Face Rock Tunnel Boring Machine)简称TBM,是集机、电、液、光于一体的大型复杂地下施工设备。由于其在岩石质隧道(洞)工程施工中较传统的矿山法具有快速、优质、安全和经济等优越性能,已越来越引起我国政府相... 详细信息

全断面岩石掘进机(Full Face Rock Tunnel Boring Machine)简称TBM,是集机、电、液、光于一体的大型复杂地下施工设备。由于其在岩石质隧道(洞)工程施工中较传统的矿山法具有快速、优质、安全和经济等优越性能,已越来越引起我国政府相关部门和施工企业的重视。全断面岩石掘进机研制已列为国家重大装备研制目标,刀盘是全断面岩石掘进机的关键核心部件,属国外企业的核心保密技术之一。因此,对全断面岩石掘进机刀盘结构进行设计和分析不仅经济效益显著,社会效益更加巨大。由于刀盘属全断面岩石掘进机上的关键核心部件,技术含量高、生产加工经济效益显著,在公开文献中很少见有报道。在相关文献资料匮乏的条件下,论文主要完成了如下工作：(1)探讨了全断面岩石掘进机盘形滚刀破岩机理、在刀盘上的布置规律,分析了刀盘结构及其与主机的联接形式。(2)研究了全断面岩石掘进机刀盘受力,并由此建立了刀盘的受力模型。(3)采用逆向工程理论进行了刀盘结构设计,应用三维设计软件建立了刀盘的全尺寸模型,并结合箱体设计一般方法进行了刀盘的结构设计尝试。(4)应用Ansvs分析方法和手段,进行了该型刀盘的模态分析,并对部分滚刀安装位置受力进行了线性静力分析模拟,对分析结果进行研判,为指导刀盘设计提供一般理论依据。

关键词：全断面岩石掘进机刀盘结构设计逆向工程箱体结构有限元分析

纤维素酶协同超声波法提取复方半边莲注射液的工艺优选

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同方学位论文库

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中国实验方剂学杂志 2014年第7期20卷 13-15页

作者：陈琼李丹周纪磊信阳农林学院生物技术系中药教研室河南信阳464000 信阳市食品药品检验所河南信阳464000

目的:优选纤维素酶协同超声波法提取复方半边莲注射液的工艺条件。方法:在超声波条件固定的情况下,采用正交试验考察酶用量、酶解pH、酶解时间及酶解温度对复方半边莲注射液中野黄芩苷提取率的影响。采用HPLC测定野黄芩苷含量。结果:最... 详细信息

目的:优选纤维素酶协同超声波法提取复方半边莲注射液的工艺条件。方法:在超声波条件固定的情况下,采用正交试验考察酶用量、酶解pH、酶解时间及酶解温度对复方半边莲注射液中野黄芩苷提取率的影响。采用HPLC测定野黄芩苷含量。结果:最佳工艺条件为酶解温度40℃,酶解pH 6.0,酶用量1 g(6.7 mg·g-1),酶解时间30 min;野黄芩苷质量浓度4.68 g·L-1,明显高于煎煮法(1.34 g·L-1)、单一超声波法(3.84 g·L-1)和单一纤维素酶法(2.26 g·L-1)。结论:纤维素酶协同超声波法提取复方半边莲注射液具有效率高、生产成本低、生产周期短等优点。

关键词：纤维素酶超声波法复方半边莲注射液野黄芩苷正交试验

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勺式高粱精量排种器关键部件设计与试验

农机化研究 2023年第12期45卷 215-219页

作者：张荣芳刘虎位国建周纪磊史嵩李慧何腾飞山东省农业机械科学研究院济南250010

基于高粱种子特性及对播种技术的要求,优化设计了一种勺轮式高粱精量排种器的勺轮盘,通过理论计算与分析确定了高粱勺轮盘的结构和关键参数,并通过田间试验验证了其播种性能。结果表明:排种器播种高粱完全可以实现单粒精播,播深合格率90... 详细信息

基于高粱种子特性及对播种技术的要求,优化设计了一种勺轮式高粱精量排种器的勺轮盘,通过理论计算与分析确定了高粱勺轮盘的结构和关键参数,并通过田间试验验证了其播种性能。结果表明:排种器播种高粱完全可以实现单粒精播,播深合格率90.67%,株距27~34cm,出苗率87%,漏播率5.7%,满足高粱精密播种的相关国家标准,为高粱机械化播种奠定了基础。

关键词：高粱勺式排种器播种

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驱导辅助充种气吸式精量排种器设计与试验

农业机械学报 2019年第7期50卷 61-70页

作者：史嵩周纪磊刘虎方会敏荐世春张荣芳山东省农业机械科学研究院济南250010

针对现有气吸式排种器充种环节工作压力要求高、高速作业时充种性能不佳,导致排种质量下降的问题,采用主动驱导种群、减少局部种间接触的方法,提高排种器高速条件下的充种率,并基于此设计了一种驱导辅助充种气吸式精量排种器。分析了排... 详细信息

针对现有气吸式排种器充种环节工作压力要求高、高速作业时充种性能不佳,导致排种质量下降的问题,采用主动驱导种群、减少局部种间接触的方法,提高排种器高速条件下的充种率,并基于此设计了一种驱导辅助充种气吸式精量排种器。分析了排种器充种过程中种子的受力状态,阐述了排种盘导种槽辅助充种的工作原理,以及在充种过程各阶段提高种子充填率的设计思路;对导种槽外形曲线方程、斜面倾角进行了理论计算,确定了曲线的基本参数;利用气固耦合数值分析方法 CFD-DEM,以型孔处局部空隙率为指标,进行了单因素仿真试验,确定了导种槽曲线方程的基圆半径最优值。为了验证设计结果,在工作压力-5、-6 kPa条件下,分别与其他2种气吸式排种器进行速度单因素对比试验,试验结果表明,所设计的排种器在高速条件下的漏充率优于其他排种器。对所设计的排种器进行了前进速度、工作压力的双因素试验,通过多目标优化方法,确定了排种器的最佳工作参数。将所设计的排种器安装在气力式玉米免耕播种机上,在3个工作速度下进行了单因素田间试验,结果表明,当作业速度为9. 11 km/h时,粒距合格指数为95. 48%,高速条件下充种性能较为稳定。

关键词：精量排种器气固耦合试验驱导辅助充种

基于DEM-CFD的驱导辅助充种气吸式排种器优化与试验

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农业机械学报 2020年第5期51卷 54-66页

作者：史嵩刘虎位国建周纪磊荐世春张荣芳山东省农业机械科学研究院济南250010

针对驱导辅助充种气吸式排种器田间高速作业时因充种效果不佳造成排种质量下降的问题,对该排种器进行优化设计,分析了充种过程各阶段影响种子填充的因素,基于确定性颗粒轨道模型,将压力梯度力算法引入排种器DEM-CFD气固两相流耦合分析... 详细信息

针对驱导辅助充种气吸式排种器田间高速作业时因充种效果不佳造成排种质量下降的问题,对该排种器进行优化设计,分析了充种过程各阶段影响种子填充的因素,基于确定性颗粒轨道模型,将压力梯度力算法引入排种器DEM-CFD气固两相流耦合分析。从宏观尺度、微观尺度对充种过程各阶段临界点进行划分,并确定了各阶段充种性能评价指标。以种子吸附稳定时间、种子移出阻力、型孔处局部空隙率为指标,进行了三因素二次旋转正交组合试验,对试验结果进行多元回归分析,采用多目标优化方法,确定了排种盘导种槽最佳参数组合为导种槽曲率系数0.265、深度2.57 mm、斜面倾角15.33°。为了验证优化设计结果,进行了排种器静止台架试验和室内振动环境模拟试验,将优化后的排种盘与原排种盘及其他2个测试盘在4种不同作业速度下进行对比,结果表明,优化后的排种盘在高速、振动条件下的充种性能有明显提升,当作业速度为14 km/h、随机振动主激励频率为9.5 Hz、自功率谱密度峰值为0.428(m/s^2)2/Hz时,漏充率为1.26%,充种性能较为稳定。

关键词：精量排种器气吸式气固耦合仿真驱导辅助充种结构优化