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冷等离子体处理的小麦次粉单分子层水和结合水特性研究

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粮油食品科技 2024年第2期32卷 55-64页

作者：赵明慧李兴军吴建章颉宇王梦雅姜玉山河南工业大学粮食和物资储备学院河南郑州450001 国家粮食和物资储备局科学研究院粮食储运研究所北京100037 粮食储运国家工程中心北京100037 鲁粮集团平原粮食储备库有限公司山东平原253100

为了解释冷等离子体(CP)处理提高小麦次粉吸水率,采用动态水分吸附仪测定120W低压强射频氦或氧CP处理不同时间样品的水分吸着等温线。结果表明,Caurie方程能够拟合出等温线,其系数C0给出样品吸附水的密度,对吸附或解吸样品,随着同一功... 详细信息

为了解释冷等离子体(CP)处理提高小麦次粉吸水率,采用动态水分吸附仪测定120W低压强射频氦或氧CP处理不同时间样品的水分吸着等温线。结果表明,Caurie方程能够拟合出等温线,其系数C0给出样品吸附水的密度,对吸附或解吸样品,随着同一功率氦或氧CP处理时间增加,吸附水的密度没有差异,而系数M0给出样品单分子层吸附水含量,对吸附或解吸样品,随着同一功率氦CP处理时间增加,单分子层水含量显著增加;对氧等离子体处理的样品,其吸附单分子层水含量随着处理时间增加则先减少后增加,而解吸单分子水含量随着处理时间增加呈现减少趋势。为了提高Caurie方程的拟合度,将M0修正为A+Bt(t是温度,A和B是常数)。分析修正Caurie方程的系数显示,随着120 W氦CP处理次粉时间(0~180 s)的增加,单分子层水、吸附水分子层数、结合水含量及水吸附表面积均呈现持续增加的趋势;对氧CP,这些指标在前60s处理呈现增加趋势,之后再延长处理时间则显示减少趋势。结果表明,与氧冷等离子体比较,高能量的氦冷等离子体改善了次粉蛋白质和多糖的亲水性,随着处理时间延长,这些大分子吸附水的表面积和层数、单分子层和结合水含量均持续增加。

关键词：小麦次粉修正Caurie方程吸附水密度单分子层水吸附水层数冷等离子体

基于阈值识别的温室黄瓜整体自动落蔓装置研究

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中国农机化学报 2024年第6期45卷 106-112页

作者：郎秀丹史宇亮李天华陈明东青岛农业大学机电工程学院青岛市266109 青岛农业大学园艺学院青岛市266109 山东农业大学机械与电子工程学院山东泰安271018

针对长季节黄瓜作物人工落蔓强度大、成本高和效率低等问题,设计一种基于冠层高度阈值识别的温室黄瓜整体自动落蔓装置。为保证黄瓜冠层特征提取的正确率,对8:00、12:00和18:00实时采集的黄瓜冠层图像进行预处理,基于Otsu算法获得平滑... 详细信息

针对长季节黄瓜作物人工落蔓强度大、成本高和效率低等问题,设计一种基于冠层高度阈值识别的温室黄瓜整体自动落蔓装置。为保证黄瓜冠层特征提取的正确率,对8:00、12:00和18:00实时采集的黄瓜冠层图像进行预处理,基于Otsu算法获得平滑黄瓜冠层二值图像。采用霍夫变换算法识别黄瓜冠层顶端绳束,并利用统计学方法归纳出感兴趣区域中HSV色彩空间绿色部分各分量取值范围,研究感兴趣区域中绿色像素点占总像素点的比值变化规律。为防止黄瓜卷须缠绕秧蔓冠层顶端水平绳束,以黄瓜植株高度184~185 cm为落蔓控制目标,确定感兴趣区域绿色像素占比的平均值0.162~0.182为整体落蔓装置的落蔓阈值范围。结果表明,植株高度184~185 cm和高于185 cm落蔓次数占总试验次数比例分别为90%和10%。高于185 cm落蔓组中,最高植株距离顶端绳束(195 cm)的距离为9.2 cm,无黄瓜卷须缠绕黄瓜秧蔓冠层顶端水平绳束现象,采用感兴趣区域绿色像素点占比确定黄瓜落蔓阈值方法,能够满足黄瓜生产实际要求。

关键词：落蔓图像处理黄瓜秧蔓冠层霍夫变换 HSV色彩空间

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胡萝卜联合收获挖掘部件运动及力学特性分析

农机化研究 2024年第2期46卷 49-54,59页

作者：邵珠同王家胜赵智豪张德成刘勇青岛农业大学机电工程学院山东青岛266109

针对胡萝卜联合收获机挖掘铲入土困难、挖掘壅土造成夹持不准、挖掘阻力大等问题,开展了胡萝卜挖掘部件运动及力学特性研究。构建了挖掘部件入土特性及与土壤互作力学特性的数学模型,理论解析了入土角、入土行程、挖掘阻力及挖掘部件结... 详细信息

针对胡萝卜联合收获机挖掘铲入土困难、挖掘壅土造成夹持不准、挖掘阻力大等问题,开展了胡萝卜挖掘部件运动及力学特性研究。构建了挖掘部件入土特性及与土壤互作力学特性的数学模型,理论解析了入土角、入土行程、挖掘阻力及挖掘部件结构间的关联关系。借助EDEM离散元仿真软件,分析了挖掘铲的入土行程及铲土互作力学特性,并进行田间验证试验。结果表明:土壤壅起高度、挖掘阻力均与入土角度成正比,最终入土角为14°~22°时,胡萝卜收净率≥98%,破损率为≤1.5%,壅土现象不显著,满足收获要求。

关键词：胡萝卜联合收获机挖掘铲入土特性力学分析 EDEM

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基于气流运送的榛子收获机设计与试验

农机化研究 2024年

作者：时延鑫王东伟牟波何晓宁尚书旗纪瑞琪朱浩鞠鑫林青岛农业大学机电工程学院青岛市农业技术推广中心

榛子多种植于丘陵山区,受地形影响大型收获机械难以在果树间工作,故成熟期落地榛子多由人工进行捡拾,工作效率低、成本高,制约了我国榛子产业的健康发展。针对这一问题,设计了一种基于气流运送的榛子收获机。该机采用气力式捡拾,通过气... 详细信息

榛子多种植于丘陵山区,受地形影响大型收获机械难以在果树间工作,故成熟期落地榛子多由人工进行捡拾,工作效率低、成本高,制约了我国榛子产业的健康发展。针对这一问题,设计了一种基于气流运送的榛子收获机。该机采用气力式捡拾,通过气送管道将榛子吸入到气吸沉降室内,经喂入滚筒送入脱苞、筛分滚筒进行榛子脱苞和脱苞后的物料筛分,再经清选舱装置进行杂质清选,完成落地榛子的收获。通过田间试验研究风机转速、气送管道移动速度和筛分滚筒转速对榛子收获捡拾率和含杂率的影响,结果表明:在风机转速3 500 r/min、筛分滚筒转速30 r/min和气送管道移动速度0.6 m/s下,收获质量最佳。

关键词：收获机气流运送脱苞筛分清选榛子

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振动式高酸苹果采摘机的设计与试验

农机化研究 2024年第4期46卷 106-113页

作者：李成鹏尚书旗王东伟何晓宁杨帅王海清朱浩邹茂茂青岛农业大学机电工程学院山东青岛266109

为提高高酸苹果收获过程中的效率和摘净率,在现有结构基础上,依据摘果原理构建并分析了采摘装置-果树振动动力学模型,对振动夹持装置、减震装置、升降伸缩装置等零部件进行设计和分析。同时,以采摘机激振频率、振幅、夹持高度为影响因素... 详细信息

为提高高酸苹果收获过程中的效率和摘净率,在现有结构基础上,依据摘果原理构建并分析了采摘装置-果树振动动力学模型,对振动夹持装置、减震装置、升降伸缩装置等零部件进行设计和分析。同时,以采摘机激振频率、振幅、夹持高度为影响因素,以摘净率为检测目标,进行响应面分析试验,结果表明:夹持高度对摘净率影响极其显著,激振频率和振幅对摘净率的影响比较显著,激振频率12.594Hz、振幅13.871mm、夹持高度471.438mm为振动式高酸苹果采摘机的最优参数。研究结果可为振动式高酸苹果采摘机的开发研究提供参考。

关键词：高酸苹果采摘机振动动力学模型摘净率

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榛子破壳力学特性分析与试验研究

农机化研究 2024年第12期 174-178页

作者：鞠鑫林滕美茹连政国何晓宁尚书旗时延鑫高秀强青岛农业大学机电工程学院青岛西海岸新区教育和体育科学研究院

为了解决榛子破壳效率低的问题，针对榛子破壳所需的各项参数设计了一组正交试验。以榛子尺寸、加载速度、加载方向为试验因素进行三因素三水平试验，试验指标为整仁率与破壳力。结果表明：对榛子破壳力影响最显著的因素是榛子尺寸，其... 详细信息

为了解决榛子破壳效率低的问题，针对榛子破壳所需的各项参数设计了一组正交试验。以榛子尺寸、加载速度、加载方向为试验因素进行三因素三水平试验，试验指标为整仁率与破壳力。结果表明：对榛子破壳力影响最显著的因素是榛子尺寸，其次为加载方向且沿宽度向加载时所需力最小，加载速度对于破壳力的影响较小。榛子高度向、宽度向、厚度向的平均破壳力分别为1867.2、1818.6、2326.7N,对榛子破壳整仁率影响最显著的因素是加载方向，其次为加载速度。对榛子3个加载方向使用有限元方法进行分析，得出宽度向为较佳的加载方向，与正交试验的结果一致。在对榛子破壳相关机械进行设计时，施加在榛子上的力应不小于2400N,并尽量使榛子沿宽度向受力。研究结果可为后期榛子破壳相关机械的结构设计提供理论依据。

关键词：榛子破壳力学特性有限元分析

基于温湿度异布的日光温室冬季主动通风策略设计与验证

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农业工程学报 2024年第10期40卷 228-238页

作者：宋成宝柳平增刘兴华魏珉张正辉章子文山东农业大学机械与电子工程学院泰安271018 山东农业大学信息科学与工程学院泰安271018 山东农业大学园艺科学与工程学院泰安271018 农业装备智能化山东省工程研究中心泰安271018 农业农村部黄淮海智慧农业技术重点实验室泰安271018

针对日光温室冬季自然通风热量损失大、降湿效率低的问题,该研究在揭示室内温湿度空间异布特征基础上,提出主动通风策略,提高保温降湿效能。通过搭建包含28个温湿度传感器的日光温室物联网监测平台,深入分析了室内温湿度空间分布规律。... 详细信息

针对日光温室冬季自然通风热量损失大、降湿效率低的问题,该研究在揭示室内温湿度空间异布特征基础上,提出主动通风策略,提高保温降湿效能。通过搭建包含28个温湿度传感器的日光温室物联网监测平台,深入分析了室内温湿度空间分布规律。结果显示,温室上下区域积温差值可达300℃,白天日照时段的相对湿度差值达20个百分点,且呈现温度上高下低、湿度上低下高的空间异布特征,自然通风模式下室内上部高温低湿空气优先与室外干冷空气置换导致其保温降湿效能低下。基于此,该研究提出了主动通风排湿策略,利用安装于温室底部的轴流风机改变气流方向,强迫下部区域低温高湿空气从风机口优先向外排出,使上部区域高温低湿空气逆向沉积保留在室内,有效排湿的同时降低热量损耗。主动通风实地试验结果显示,相比于受室内外气候影响可控性差的自然通风,主动通风率可在0~30 m^(3)/(m^(2)·h)之间无级调节,有利于通风的精准控制;晴朗、多云、阴雨3种典型天气下主动通风的日平均温湿比均高于自然通风,体现出较好的气象适应能力和稳定性;其中,晴朗天气下日均温度可提高2.0~2.7℃,日均相对湿度可降低15~17个百分点,日均温湿比可提高31.1%~32.9%,保温排湿效能改善明显。同时,主动通风策略的投入产出比为2.62,能够以较低的投入获得理想的经济收益,经济可行性较好。该研究所提出的主动通风排湿策略可以有效提高保温排湿效能,技术合理性和经济可行性良好,可为日光温室冬季微气候调控提供理论参考和解决方案。

关键词：日光温室温度湿度主动通风温湿度异布保温降湿

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甘薯裸苗斜插式栽植机构及电控系统研制

中国农机化学报 2024年第6期45卷 53-57,71页

作者：徐亚雷杨红光潘志国杨然兵李林张还青岛农业大学机电工程学院青岛市266109 农业农村部南京农业机械化研究所南京市210014 海南大学机电工程学院海口市570228

针对目前我国甘薯裸苗移栽机存在的栽植质量差和自动化程度低的问题,按照甘薯裸苗移栽的农艺要求,研制一种基于四连杆机构原理的甘薯裸苗斜插式栽植机构及其控制系统。通过理论分析和仿真模拟研究栽植机构的运动轨迹,确定栽植机构的关... 详细信息

针对目前我国甘薯裸苗移栽机存在的栽植质量差和自动化程度低的问题,按照甘薯裸苗移栽的农艺要求,研制一种基于四连杆机构原理的甘薯裸苗斜插式栽植机构及其控制系统。通过理论分析和仿真模拟研究栽植机构的运动轨迹,确定栽植机构的关键结构参数,构建由直流无刷电机、旋转编码器和PLC控制器等组成的栽植机构电控系统。田间试验表明:在目标株距20 cm、作业速度0.4~0.6 km/h时,移栽作业质量指标均达到标准要求,其中作业速度为0.4 km/h时,作业性能优于0.5 km/h和0.6 km/h,此速度下株距变异系数均值为6.71%、栽植角度与深度合格率平均值分别为94.3%、95.0%。对比试验结果表明,0.4 km/h、0.5 km/h和0.6 km/h速度下,电驱控制与传统机械控制相比,栽植株距变异系数平均值分别降低6.25%、6.37%和6.19%,可有效解决拖拉机动力输出轴驱动不稳定性对栽植作业轨迹和株距的影响。

关键词：甘薯裸苗移栽斜栽式栽植轨迹电控系统四连杆机构

超声波振动农业触土部件变幅杆性能分析与试验

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农机化研究 2024年第4期46卷 22-28页

作者：赵智豪王家胜杨丽丽青岛农业大学机电工程学院山东青岛266109

针对超声波振动农业触土部件的结构要求,对比研究了指数型、悬链线型、圆锥型和阶梯型4种不同类型超声波变幅杆的谐振效应和聚能放大性能。利用变截面变幅杆的纵振波动方程求解得到4种变幅杆超声波激振下的轴向位移函数和应变分布函数,... 详细信息

针对超声波振动农业触土部件的结构要求,对比研究了指数型、悬链线型、圆锥型和阶梯型4种不同类型超声波变幅杆的谐振效应和聚能放大性能。利用变截面变幅杆的纵振波动方程求解得到4种变幅杆超声波激振下的轴向位移函数和应变分布函数,借助MatLab编程计算求得变幅杆轴向位移和应变分布和变幅杆的关键参数。结果表明:4种变幅杆的最大位移都发生在变幅杆的小端处,轴向应变曲线的最低点显示了易发生破坏失效变幅杆的极大应变点;相同条件下,4种变幅杆放大系数从大到小排列依次为阶梯型、悬链线型、指数型和圆锥型。阶梯型变幅杆虽然放大系数较大,但形状因数最小,过渡处易遭到破坏;圆锥型变幅杆的形状因数最大,其它两种居中。最后,分别通过有限元仿真分析和土槽试验的方法对计算结果进行验证,仿真与试验结果和理论计算结果保持较好的一致性。

关键词：变幅杆触土部件超声波振动谐振