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三七压穴精密播种机设计与试验

三七压穴精密播种机设计与试验

作者：曹秀龙昆明理工大学

学位级别：硕士

三七是中国享誉海内外的传统名贵药材,主要种植在云南省,2017年种植面积已突破100万亩。三七种植农艺要求株距与行距为50mm左右,属密集型播种,且种植在荫棚内,土地多为丘陵山区,目前国内对三七播种机研究尚处于起步阶段。现主要以人工... 详细信息

三七是中国享誉海内外的传统名贵药材,主要种植在云南省,2017年种植面积已突破100万亩。三七种植农艺要求株距与行距为50mm左右,属密集型播种,且种植在荫棚内,土地多为丘陵山区,目前国内对三七播种机研究尚处于起步阶段。现主要以人工点播为主,每亩播种量高达20万粒左右,所用人力较多,工作强度大,作业质量差,所以三七机械化种植已是必然趋势。为了满足农艺要求实现三七精密播种,本文开展了三七压穴精密播种机的试验与研究,具体研究内容如下:(1)通过在三七种植基地实地调研,依据三七种子物理特性,对种子进行分级处理,设计了一种型孔轮式精密排种器,采用离散元仿真的方法,对排种器的排种过程进行分析,搭建了台架试验台,选取四因素五水平正交试验方法进行排种性能试验,通过参数优化和试验验证,确定型孔直径8mm,型孔深度6mm,投种高度80mm,型孔轮转速35r/min时,排种合格率、漏播率和重播率分别为93.81、2.39和3.80。(2)本文设计了一种压穴机构,成穴部件为锥台式,理论分析确定了压穴机构的主要结构参数,对压穴工作过程进行受力分析,确定了压穴机构所需牵引力的关系。采用EDEM离散元仿真的方法,对3种不同尺寸成穴部件的压穴机构进行模拟仿真,提取仿真穴孔外侧颗粒质心坐标点,研究压穴机构成穴质量和压穴部件的受力情况。(3)在自制压穴播种试验台上,对压穴机构和排种器进行性能组合试验。采用二次旋转正交组合试验方法,以压穴柱最大直径、投种点到压穴点距离和前进速度为主要影响因素,以合格率、漏播率和重播率为指标,分别建立了个因素与指标的数学模型,优化得出最佳参数组合,即投种点到压穴点距离为500mm,前进速度为0.6～0.7m/s,压穴柱最大直径为27～35mm时,可获得排种合格率大于90%,漏播率小于5%,重播率小于5%。(4)设计了三七压穴精密播种机,介绍了整机总体结构机工作原理,对播种机主要支撑部件机架和连接架进行强度校核,通过校核结果对播种机机架进行优化设计,结果表明压穴播种机的各部件功能均满足设计要求,各部件设计合理。(5)田间播种性能试验结果表明,随着播种机作业速度的增加,粒距平均值逐渐增大,合格率先增大后减小,标准差呈现增大趋势,变异系数逐渐增大。在播种机前进速度为0.35m/s时,合格率最高为93.5%,粒距平均值为5.87mm,标准差为0.33,变异系数为5.62%,播种效果最好。

关键词：三七播种机 EDEM 压穴机构精密排种器

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三七压穴精密排种装置设计与试验

农业机械学报 2019年第1期50卷 85-95页

作者：赖庆辉曹秀龙于庆旭孙凯秦伟昆明理工大学现代农业工程学院昆明650500

三七播种株行距均为5 cm左右,属于密集精密播种,为实现三七高密度精密播种,克服开沟易堵塞的难题,设计了一种三七压穴精密排种装置。阐述了三七压穴精密排种装置的工作原理,确定了其主要结构参数,以云南省文山市三七种子为研究对象,采... 详细信息

三七播种株行距均为5 cm左右,属于密集精密播种,为实现三七高密度精密播种,克服开沟易堵塞的难题,设计了一种三七压穴精密排种装置。阐述了三七压穴精密排种装置的工作原理,确定了其主要结构参数,以云南省文山市三七种子为研究对象,采用二次旋转正交组合试验方法,对排种装置进行排种性能试验,选取压穴柱直径、前进速度、投种点到压穴点水平距离为试验因素,建立了合格指数、漏播指数、重播指数、各行排量一致性变异系数的数学模型,分析了各试验因素交互作用对合格指数的影响规律。结果表明,影响合格指数的因素主次顺序为:压穴柱直径、投种点到压穴点水平距离和前进速度。通过参数优化,确定了最优参数为压穴柱直径24. 5～29. 5 mm、投种点到压穴点水平距离330 mm、前进速度0. 44～0. 61 m/s,此时合格指数大于90%,漏播指数小于5%,重播指数小于5%。经2BQ-15型三七精密播种机整机试验可知,作业速度为0. 35 m/s时,播种机合格指数最高为93. 5%,满足三七播种要求。

关键词：三七播种机排种器压穴装置优化设计

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气吹式三七精密排种器充填性能的仿真与试验

华南农业大学学报 2019年第3期40卷 125-132页

作者：刘素赖庆辉董家宇曹秀龙昆明理工大学现代农业工程学院云南昆明650500

【目的】为了满足三七Panax notoginseng的机械化种植需求,减少机械式清种过程中对种子造成的损伤,设计了一种适用于播种三七种子的气吹式精密排种器。【方法】确定了排种器的主要结构参数,并建立了清种过程中的力学模型。通过建立排种... 详细信息

【目的】为了满足三七Panax notoginseng的机械化种植需求,减少机械式清种过程中对种子造成的损伤,设计了一种适用于播种三七种子的气吹式精密排种器。【方法】确定了排种器的主要结构参数,并建立了清种过程中的力学模型。通过建立排种器内部流场模型,运用Fluent软件对不同清种风压条件下流场进行仿真分析,验证了清种风压范围。为了检验仿真确定的风压范围的可行性并寻求最佳工作参数组合,选取合格指数、漏播指数和重播指数作为试验指标,作业速度、种层高度、清种风压作为试验影响因素,采用正交试验方法,对排种器进行了台架试验研究。【结果】最优参数组合:作业速度为0.6 m/s、种层高度为90 mm、清种风压为0.5 kPa,此时试验合格指数为90.48,漏播指数为4.24,重播指数为5.28。【结论】该气吹式排种器能够满足三七的播种要求,为进行排种器的田间试验提供了参考。通过试验结果与之前仿真分析的过程对比,清种风压变化对于排种器充填性能的影响一致,验证了利用Fluent模拟确定清种风压的可行性。

关键词：三七种子排种器风压 Fluent模拟

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离散元法在农业工程研究中的应用现状和展望

农业机械学报 2021年第4期52卷 1-20页

作者：曾智伟马旭曹秀龙李泽华王曦成华南农业大学工程学院广州510642 华南农业大学数学与信息学院广州510642

现代农业装备数字化设计是农业工程领域的主要研究方向之一,农业机械与各类农业物料的接触作用及其对农业机械设计工作的影响是现代农业装备数字化设计重要内容和难点。离散元法是一种基于不连续性假设的计算机数值模拟方法。研究表明,... 详细信息

现代农业装备数字化设计是农业工程领域的主要研究方向之一,农业机械与各类农业物料的接触作用及其对农业机械设计工作的影响是现代农业装备数字化设计重要内容和难点。离散元法是一种基于不连续性假设的计算机数值模拟方法。研究表明,离散元法可以用于仿真分析农业散体物料与机械装备间的相互作用关系,为现代农业装备数字化设计提供了新手段,在农业工程领域具有良好的应用前景。本文对离散元法的基本概念、发展历程及常见程序软件进行了概述,归纳分析了离散元法在模拟农业土壤与农业物料接触时的模型确定及其参数标定方法,重点阐述了各作业环节典型农业机械的离散元法应用现状和发展动态。对基于离散元的数值模拟仿真及其工业化应用推广所面临的主要问题进行了分析和总结,指出通用参数标定方法缺失和模型过度简化是离散元法进一步发展的制约因素,加强接触模型和参数标定的基础研究工作,推动专业、通用的软件平台开发,提高计算机计算和存储能力及改进离散元算法结构,从而提升模型计算效率将是今后的研究方向和工作重点。

关键词：离散元法农业工程参数标定综述

水力压裂切顶技术在巷道超前支护中的应用研究

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煤炭工程 2020年第12期52卷 42-45页

作者：曹秀龙赵利安山西霍州煤电集团有限责任公司山西霍州031400 辽宁工程技术大学矿业学院辽宁阜新123000

为了解决干河煤矿2-2092回采巷道在临近采空区影响下巷道变形严重,超前维护量大的问题,采用水力压裂切顶技术削弱岩层的整体性和稳定性,降低集中应力,以达到使巷道处于低应力区域的目的。分析临空动压对超前段巷道的作用机理及水力压裂... 详细信息

为了解决干河煤矿2-2092回采巷道在临近采空区影响下巷道变形严重,超前维护量大的问题,采用水力压裂切顶技术削弱岩层的整体性和稳定性,降低集中应力,以达到使巷道处于低应力区域的目的。分析临空动压对超前段巷道的作用机理及水力压裂切顶机理,并根据2-209工作面实际条件,对水力压裂有关参数进行设计,并开展工业性试验,监测数据结果对比分析表明,水力压裂后2-2092巷的底鼓量、顶板下沉量和两帮移近量降低,减小了巷道变形对掘进和回采的影响,节约了支护成本。

关键词：水力压裂法临空动压超前支护工业性试验

气吸滚筒式油菜穴盘育苗精密排种器设计与试验

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农业工程学报 2021年第2期37卷 51-60页

作者：曹秀龙马旭李宏伟温志成李泽华王曦成华南农业大学工程学院广州510642 华南农业大学数学与信息学院广州510642 华南农业大学南方农业机械与装备关键技术教育部重点实验室广州510642

为满足油菜穴盘育苗移栽作业要求,解决油菜机械化种植茬口紧张难题,该研究设计了一种气吸滚筒式穴盘育苗精密排种器,利用光电传感器和正压投种机构实现同步整排投种。阐述了排种器基本结构与工作原理,对关键部件结构进行设计,应用Fluen... 详细信息

为满足油菜穴盘育苗移栽作业要求,解决油菜机械化种植茬口紧张难题,该研究设计了一种气吸滚筒式穴盘育苗精密排种器,利用光电传感器和正压投种机构实现同步整排投种。阐述了排种器基本结构与工作原理,对关键部件结构进行设计,应用Fluent软件模拟分析了3种不同正压进气孔间距条件下滚筒内壁和吸种孔与正压气室的流场特征;采用二次旋转正交组合试验方法,对排种器作业性能的主要影响因素(吸种负压、投种正压和吸种孔直径)与播种指标(单粒合格指数、漏播指数和重播指数)的关系进行研究,分析了各因素及其交互作用对各指标的影响规律,并采用多目标优化方法进行参数优化;在优化参数条件下,设定排种器生产率分别为600、700和800盘/h时,对3个品种油菜种子和1个蔬菜种子(茄子)进行排种性能试验。结果表明:当正压进气孔间距为144 mm时,整个正压气室无回流情况,各吸种孔处气流速度相对均匀;影响单粒合格指数的因素主次顺序为投种正压、吸种孔直径和吸种负压,最优参数组合为吸种负压3.73 kPa,投种正压0.23 MPa,吸种孔直径1.28 mm,此时单粒合格指数、漏播指数和重播指数分别为95.13%、2.80%和2.07%。生产率为600~800盘/h时,油菜种子的单粒合格指数均高于93%,漏播指数和重播指数均小于5%;茄子的单粒合格指数高于90%,漏播指数和重播指数均低于5%。该排种器的排种性能适应性较好且精准高效,能够满足油菜及部分蔬菜穴盘育苗播种作业要求。研究结果可为油菜等穴盘育苗播种机研发提供参考。

关键词：农业机械设计油菜穴盘育苗气吸滚筒排种器排种性能

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2种黄檀属木材DNA提取方法优化与鉴别

分子植物育种 2023年

作者：甘昌涛曹秀龙吴治洋邱坚西南林业大学艺术与设计学院西南林业大学材料与化工工程学院西南林业大学云南省木材胶黏剂及胶合制品重点实验室西南林业大学生命科学学院

木材大部分组织细胞壁厚，DNA含量低，裂解释放DNA所需时间长，为了探究木材水浴裂解时间与DNA得率的关系，提高提取木材DNA的效率，对不同存储条件黄檀属木材进行DNA条形码鉴定。以钝叶黄檀Dalbergia obtusifolia生材、存储30年以上的... 详细信息

木材大部分组织细胞壁厚，DNA含量低，裂解释放DNA所需时间长，为了探究木材水浴裂解时间与DNA得率的关系，提高提取木材DNA的效率，对不同存储条件黄檀属木材进行DNA条形码鉴定。以钝叶黄檀Dalbergia obtusifolia生材、存储30年以上的钝叶黄檀木材和斜叶黄檀Dalbergia pinnata气干材为材料，对比不同裂解时间提取的木材总DNA得率以确定最佳裂解时间，设计特异引物对ITS区进行PCR扩增、测序，构建系统发育树鉴别木材，为快速高效提取DNA鉴别木材提供参考。结果表明：钝叶黄檀生材最佳裂解时间为4 h，存储30年以上钝叶黄檀木材及斜叶黄檀气干材最佳裂解时间为5 h；基于ITS序列设计引物并构建最大似然树和邻接树均可以实现将3种木材样品与同属其它种和外类群区分开，达到树种鉴别的目的。

关键词：裂解时间黄檀属木材总DNA DNA得率系统发育树

双充种型孔滚筒式杂交稻育秧精密播种器设计与试验

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华南农业大学学报 2022年第5期43卷 70-82页

作者：陈林涛马旭李泽华曹秀龙齐龙广西师范大学职业技术师范学院广西桂林541004 华南农业大学工程学院广东广州510642 广东省水稻移栽机械装备工程技术研究中心广东广州510642 华南农业大学数学与信息学院广东广州510642

【目的】为满足杂交稻钵苗育秧低播量精密播种的农艺要求,解决型孔滚筒式育秧播种器作业过程中稻种在充种室流动性差、充种可靠性低、漏播指数高以及型孔易堵塞等问题,设计一种双充种型孔滚筒式杂交稻育秧精密播种器。【方法】基于PLC... 详细信息

【目的】为满足杂交稻钵苗育秧低播量精密播种的农艺要求,解决型孔滚筒式育秧播种器作业过程中稻种在充种室流动性差、充种可靠性低、漏播指数高以及型孔易堵塞等问题,设计一种双充种型孔滚筒式杂交稻育秧精密播种器。【方法】基于PLC控制技术,搭建型孔充种性能检测与控制系统,对播种器的关键部件进行设计,并通过EDEM离散元软件开展不同型孔形状、第一充种室充种位置角及生产率对充种性能影响的仿真试验,对第一充种区的型孔滚筒工作参数进行优化。研制试验样机并进行性能试验,试验材料为‘培杂泰丰’杂交稻。试验分2步:第1步,第二充种机构不动作,采用三因素三水平正交试验,研究型孔深度、生产率和第一充种室充种位置角对试验指标的影响,验证仿真准确性;第2步,启动第二充种机构,研究进行双充种作用下的不同振动频率对试验指标的影响,探明设计第二充种机构后播种性能。【结果】第1步试验结果表明,影响播种合格指数与重播指数的因素主次顺序为型孔深度>生产率>第一充种室充种位置角;影响漏播指数的因素主次顺序为生产率>型孔深度>第一充种室充种位置角。第2步试验结果表明,当型孔形状为椭圆凹槽形,第一充种室的充种位置角为35°、第二充种室振动频率为27 Hz、生产率在400~600盘/h,播种合格指数均大于90%,漏播指数均小于3%,试验结果满足杂交稻低播量精密播种的农艺要求。【结论】采用双充种的填充方式改善了播种器每穴的填充性能,减少了漏播指数,本研究结果为轻简型杂交稻钵苗育秧精密播种机的开发提供了理论依据。

关键词：杂交稻钵苗育秧精密播种器双充种型孔滚筒振动漏播指数

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基于主成分分析的杂交稻芽种物理特性评价研究

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农业工程学报 2019年第16期35卷 334-342页

作者：陈林涛马旭曹秀龙温志成季传栋李宏伟华南农业大学工程学院广州510642 广东省水稻移栽机械装备工程技术研究中心广州510642

杂交稻芽种物理特性研究评价与水稻机械化生产密切相关。为对杂交稻芽种物理特性进行系统研究及科学评价,该文以华南稻区常用的杂交稻芽种为试验样品,分别测定其含水率、千粒质量、滑动摩擦角、休止角α、休止角β、芽长、三轴算术平均... 详细信息

杂交稻芽种物理特性研究评价与水稻机械化生产密切相关。为对杂交稻芽种物理特性进行系统研究及科学评价,该文以华南稻区常用的杂交稻芽种为试验样品,分别测定其含水率、千粒质量、滑动摩擦角、休止角α、休止角β、芽长、三轴算术平均粒径及硬度8个物理特性指标参数,并运用主成分分析法简化物理特性指标,构架科学的量化评价体系,得到每种样品的综合得分。结果表明,样品的各个物理特性指标参数差异明显,各物理特性指标之间存在不同程度的相关性。千粒质量与休止角α和休止角β呈显著正相关;三轴算术平均粒径与休止角α和休止角β呈显著正相关;休止角α与休止角β呈显著正相关;千粒质量与含水率、三轴算术平均粒径及滑动摩擦角呈正相关;含水率与芽长呈正相关;硬度与休止角α呈正相关;芽长与休止角α、休止角β和三轴算术平均粒径呈正相关。采用主成分分析法提取前3个主成分因子,累计贡献率达到80%以上,能够代表原来8个物理特性指标中的绝大部分信息,具有较好的代表性与客观性。结合试验结果初步确定9种杂交稻芽种样品物理特性的评价等级划分标准,对其做出了适当评价。采用聚类综合分析法对样品物理特性综合得分进行分析研究,9种杂交稻芽种被聚合为5类,各杂交稻芽种样品间物理特性有差异。本研究基于主成分分析法对杂交稻芽种物理特性进行评价,为杂交稻芽种物理特性的科学评价提供一种新思路,同时为水稻精密排种器作业参数的设计优化提供数据依据。

关键词：农产品物理特性主成分分析杂交稻芽种相关性累计贡献率