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大蒜机械化种植模式试验研究

农机化研究 2024年

作者：朱月浩辛丽田绍华徐文艺李鹍鹏史忠涛王萍山东省农业机械技术推广站山东省玛丽亚农业机械股份有限公司

为了改变大蒜种植模式多样、不利于大蒜全程机械化技术推广的现状,探索大蒜宜机化种植模式,在山东省金乡县选取18 cm等行距平作、25cm/11 cm大小行平作和18 cm等行距4行垄作等3种有代表性的种植模式进行对比试验。在大蒜播种时选取了纯... 详细信息

为了改变大蒜种植模式多样、不利于大蒜全程机械化技术推广的现状,探索大蒜宜机化种植模式,在山东省金乡县选取18 cm等行距平作、25cm/11 cm大小行平作和18 cm等行距4行垄作等3种有代表性的种植模式进行对比试验。在大蒜播种时选取了纯工作小时生产率、空穴率、重播率、正芽率和播种深度合格率等指标,在生长期选取了株高、叶数等指标,在收获时选取了纯工作小时生产率、伤蒜率、损失率、含杂率、蒜头合格率和产量等指标,综合评价3种大蒜机械化种植模式的机具的适应性、大蒜长势和产量。试验结果表明,对于大地块来说,大小行模式比等行距模式有更好的收获适应性,大蒜长势更好,产量也更高,只是播种作业质量略低;而垄作模式虽然长势、产量更好,但现阶只有较小型机具配套使用,作业效率较低,推荐小地块或者丘陵山区采用这种种植模式。

关键词：大蒜机械化种植模式

基于KCC-YOLOv5的铝型材表面缺陷检测

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激光与光电子学进展 2024年第4期61卷 221-229页

作者：邓光伟尤红权朱志松南通大学机械工程学院江苏南通226019 南通国尚精密机械有限公司江苏南通226017

针对铝型材表面缺陷种类多、尺度差异大、小目标容易漏检等问题,提出了KCC-YOLOv5——一种基于YOLOv5s改进的铝型材表面小缺陷检测模型。首先利用IoU(intersection over union)-K-means++算法代替K-means算法聚类锚框,获得最贴合铝型材... 详细信息

针对铝型材表面缺陷种类多、尺度差异大、小目标容易漏检等问题,提出了KCC-YOLOv5——一种基于YOLOv5s改进的铝型材表面小缺陷检测模型。首先利用IoU(intersection over union)-K-means++算法代替K-means算法聚类锚框,获得最贴合铝型材表面缺陷的锚框,提高小目标锚框的质量;其次,提出全局注意力模块C3C2F,并引入主干层,在减少参数量的同时增强小目标的语义信息和全局感知能力;最后将颈部最近邻插值上采样方式换为轻量级上采样算子CARAFE(content-aware reassembly of features),充分保留上采样特征图的小目标信息。实验结果表明,改进模型KCCYOLOv5的均值平均精度为94.6%,相比于YOLOv5s提高了2.8个百分点,小目标漆泡和脏点的平均精度分别提高了5.2和12.4个百分点。KCC-YOLOv5模型在保持大目标检测精度小幅度提升的同时显著提升了小目标的检测精度。

关键词：机器视觉铝型材表面缺陷 KCC-YOLOv5 小目标检测

基于控温控湿的沙棘红外联合热风干燥均匀性与工艺

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农业工程学报 2024年第6期40卷 120-133页

作者：耿智化李孟卿朱丽春于贤龙胡斌张茜王军扬杨旭海石河子大学机械电气工程学院石河子832003 农业农村部西北农业装备重点实验室石河子832003 山东省农业机械科学研究院济南250100 新疆一七零团丝路沙棘生物科技有限公司塔城834612 现代农业机械兵团重点实验室石河子832003

新鲜沙棘含水率高且易腐烂变质,干燥是延长货架期的重要方式之一。针对现有沙棘热风干燥周期长、品质差、能耗高等问题,该研究基于控温控湿设计了一种红外联合热风干燥装置,并对装置的气流分配室结构进行了优化,设计了一种圆柱形扰流板... 详细信息

新鲜沙棘含水率高且易腐烂变质,干燥是延长货架期的重要方式之一。针对现有沙棘热风干燥周期长、品质差、能耗高等问题,该研究基于控温控湿设计了一种红外联合热风干燥装置,并对装置的气流分配室结构进行了优化,设计了一种圆柱形扰流板和方形挡风板,利用数值模拟软件COMSOL对干燥装置中速度场、温度场和湿度场进行了模拟,结果表明通过增加半圆柱扰流板能够改变干燥层间气流量,解决干燥不均匀性问题;借助增设扰流板能够提高气流速度,利用自由流区域高温低湿干燥介质的干燥能力,防止干燥层内不同区域出现干燥不均匀的现象。优化后的干燥室结构将5个干燥层间的最大速度偏差比显著降低。以沙棘为研究对象对干燥工艺进行了试验研究。结果表明,不同干燥温度对沙棘控温控湿红外联合热风干燥时间有显著影响,干燥水分比随干燥时间的增加呈现指数下降趋势。基于层次分析法得到各干燥特性和干燥品质权重,采用综合评价方法得到不同干燥温度下75℃干燥条件综合评分最高。不同介质湿度干燥条件下,当介质湿度为10%干燥时,干燥所需能耗最低,干燥后沙棘复水比最高,具有最高的维生素C(vitamin C,Vc)保留率和总黄酮含量,综合评分最高。40%介质湿度不同持续时间下,40 min得到的沙棘亮度值、复水比、Vc保留率和总黄酮含量最高,综合评分最高。该研究明确了控温控湿沙棘红外联合热风干燥最优工艺,对提升沙棘产地初加工机械化水平,促进沙棘产业健康持续发展具有重要意义。

关键词：能耗干燥控温控湿沙棘均匀性品质特性

基于多传感器数据融合的旋耕耕深检测系统研究

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农业机械学报 2024年第9期55卷 52-64页

作者：马若飞伟利国赵博周利明刘阳春邢高勇中国农业机械化科学研究院集团有限公司北京100083 农业装备技术全国重点实验室北京100083

旋耕作业时通常用耕深衡量作业质量,适合的耕深能打破土壤板结、改善土壤结构,促进作物根系生长。目前耕深检测研究场景主要为旱田,检测方法主要为倾角传感器间接检测,而水田土质松软,作业过程中会出现机具下陷和姿态变化的问题。为此,... 详细信息

旋耕作业时通常用耕深衡量作业质量,适合的耕深能打破土壤板结、改善土壤结构,促进作物根系生长。目前耕深检测研究场景主要为旱田,检测方法主要为倾角传感器间接检测,而水田土质松软,作业过程中会出现机具下陷和姿态变化的问题。为此,本文设计了一种适用于不同土壤环境的耕深检测系统。为检测地形起伏及机具下陷,设计一种地面仿形机构,通过耦合仿真探究其设计参数,验证可行性;为提高单传感器间接检测稳定性,使用三点悬挂倾角检测和北斗卫星系统(Beidou system,BDS)相对高程数据融合的检测方法,并建立耕深检测模型(Tillage detection model,TDM)。提出自适应迭代扩展卡尔曼算法(Adaptive iterative extended Kalman filter,AIEKF)对传感器获取数据先滤波再融合,获得更稳定、准确的耕深。在参考传统耕深测量方法的基础上,提出了RTK-BDS高程差值的测量方法获取耕深真值,并和传统方法进行了对比。仿形机构耦合仿真试验结果表明,所设计的仿形机构检测绝对误差小于0.5 cm,仿形后土槽高程最大形变量为2.89 mm。田间试验结果表明,TDM检测模型能有效反映耕深变化,AIEKF处理后数据较KF处理后数据信噪比平均提升1.41 dB,融合得到的耕深较两种单一传感器检测的耕深MAPE平均分别提高2.30%和2.07%,融合后平均MAPE为3.95%,平均RMSE为1.08 cm。提出的RTK-BDS差值真值检测法和传统检测法最大绝对误差为2.45 cm,能较好完成耕深真值检测。

关键词：旋耕整地运动仿真耕深检测 RTK-BDS

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肉鸡平养鸡舍自走式粪污清收装袋一体机研制

农业工程学报 2024年第3期40卷 251-261页

作者：李许杰闫锋欣胡凯何鑫马泽峰袁青妍 MIRZOEV Shamsullo Izatovich 西北农林科技大学机械与电子工程学院杨凌712100 江苏立华牧业股份有限公司常州213168 塔吉克农业大学农业机械化学院杜尚别734003

针对肉鸡平养鸡舍粪污表层结饼、地面不平、清收量大等问题,该研究研制了可实现舍内粪污表层破碎、收集装袋和地面清扫等功能的自走式清粪装袋一体机。通过优选作业形式,结合功能需求和平养鸡舍尺寸,设计了整机关键机构的结构形式和工... 详细信息

针对肉鸡平养鸡舍粪污表层结饼、地面不平、清收量大等问题,该研究研制了可实现舍内粪污表层破碎、收集装袋和地面清扫等功能的自走式清粪装袋一体机。通过优选作业形式,结合功能需求和平养鸡舍尺寸,设计了整机关键机构的结构形式和工作参数;通过ANSYS/LS-DYNA模块仿真粪污破碎过程,分析了破碎过程中刀具的受力情况,当破碎力大于165.32 N时可实现粪污表层的破碎,刀具的仿真阻力均值与计算值的相对误差为1.10%,刀具结构参数设计合理;利用ANSYS静力学模块和振动模态分析模块验证机架强度和稳定性。根据优化结果试制机样机,通过粪污清收预试验和舍内清收试验验证整机和清收效果。试验结果表明,机具行走速度为0.10 m/s、工作部件转速为240 r/min时,地面洁净率为95.38%,清收速率为178.02 m^(2)/h,满足肉鸡平养鸡舍粪污清收作业要求。研究成果可为肉鸡等地面平养畜禽的粪污清收装备研发提供理论指导和技术支撑。

关键词：机械设计养殖平养鸡舍清粪机

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播种机星齿球面盘式覆土装置设计与试验

农业机械学报 2024年第4期55卷 23-31,73页

作者：卢琦刘立晶刘忠军靳文停中国农业机械化科学研究院集团有限公司北京100083 农业装备技术全国重点实验室北京100083

针对V型挤压式覆土装置在黏土条件下作业不可靠,种沟闭合不严实,易造成种子“架空”和“晾种”的生产实际问题,设计一种星齿球面盘式覆土装置,提高播种机覆土质量。分析了星齿球面盘式覆土装置的作业原理,通过对覆土作业过程中土壤颗粒... 详细信息

针对V型挤压式覆土装置在黏土条件下作业不可靠,种沟闭合不严实,易造成种子“架空”和“晾种”的生产实际问题,设计一种星齿球面盘式覆土装置,提高播种机覆土质量。分析了星齿球面盘式覆土装置的作业原理,通过对覆土作业过程中土壤颗粒的运动学分析,确定了影响覆土作业质量的主要结构参数,并对星齿球面覆土盘主要结构参数和安装参数进行了设计。借助EDEM离散元仿真技术,建立了土壤与覆土装置的互作模型,以星齿球面覆土盘安装倾角、安装间距、入土深度为试验因素,以覆土量与覆土量变异系数为评价指标,分别进行了单因素与Box-Behnken试验,确定了星齿球面覆土盘的最优结构参数组合为安装倾角25.03°、安装间距196.66 mm、入土深度77.65 mm。取安装倾角25°、安装间距197 mm、入土深度77 mm进行了田间验证试验,试验结果表明:最优参数组合下,覆土量平均值为241.46 g,与仿真结果基本一致,相对误差为5.12%,覆土量变异系数为3.71%,覆土均匀,作业质量好,覆土作业后种子播深满足农艺要求,星齿球面盘式覆土装置能有效改善播种机的覆土性能。

关键词：播种机覆土装置星齿球面盘 EDEM仿真

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自走式马铃薯捡拾装袋机设计与试验

农业机械学报 2024年第1期55卷 85-95页

作者：杨德秋汪昕刘萌萌李洋陈新予程子文中国农业机械化科学研究院集团有限公司北京100083 农业装备技术全国重点实验室北京100083

针对马铃薯分段收获中,人工捡拾劳动强度大、效率低、成本高的问题,设计了一种自走式马铃薯捡拾装袋机。该自走式马铃薯捡拾装袋机能一次性完成马铃薯捡拾、薯土分离、除秧和装袋的工作。阐述了自走式马铃薯捡拾装袋机整体结构,并对捡... 详细信息

针对马铃薯分段收获中,人工捡拾劳动强度大、效率低、成本高的问题,设计了一种自走式马铃薯捡拾装袋机。该自走式马铃薯捡拾装袋机能一次性完成马铃薯捡拾、薯土分离、除秧和装袋的工作。阐述了自走式马铃薯捡拾装袋机整体结构,并对捡拾装置、升运链装置、三级输送链装置、分拣台以及卸料装置等关键部件进行详细设计;运用DEM-MBD耦合的方法对马铃薯在两级输送链交接处的运动过程及受力情况进行分析;运用Box-Behnken试验方法,以漏薯率和伤薯率为评价指标,以整机前进速度、捡拾装置输送链线速度、升运链线速度、三级输送链线速度为试验因素,对该机工作参数进行四因素三水平试验,使用Design-Expert软件建立二次多项式回归模型。对回归模型进行优化后,绘制响应面,并得出该机最优工作参数。田间试验表明:当前进速度为0.70 m/s、捡拾装置输送链线速度为1.10 m/s、升运链线速度为1.20 m/s、三级输送链线速度为1.30 m/s时,漏薯率为2.82%,伤薯率为3.61%,满足马铃薯捡拾收获作业要求。

关键词：马铃薯分段收获马铃薯捡拾装袋机离散元多体动力学

秸秆还田方式对土壤理化性质和玉米产量的影响

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中国生态农业学报（中英文） 2024年第4期32卷 663-674页

作者：王治统凌俊刘子熙赵德强李泽学周顺利袁兴茂李霄鹤温媛中国农业大学农学院北京100193 河北省农业机械化研究所有限公司石家庄050051

高强度集约化农业生产导致耕地质量下降、农田土壤退化,而秸秆还田是改善土壤环境、提高土壤有机质的重要途径。目前的秸秆还田方式主要针对表层土壤,忽略了对底土质量的改善效果。本研究设置了秸秆富集深层还田、秸秆覆盖还田、秸秆浅... 详细信息

高强度集约化农业生产导致耕地质量下降、农田土壤退化,而秸秆还田是改善土壤环境、提高土壤有机质的重要途径。目前的秸秆还田方式主要针对表层土壤,忽略了对底土质量的改善效果。本研究设置了秸秆富集深层还田、秸秆覆盖还田、秸秆浅旋还田、秸秆深翻还田、秸秆不还田5种秸秆还田方式,以探究不同秸秆还田方式对不同土层土壤理化性质和玉米产量的影响,为高效利用秸秆资源、提高土壤质量和作物产量提供科学依据。本研究结果表明:秸秆覆盖还田提高了0~20 cm土层土壤含水量、有机碳含量、氮循环酶活性;深翻还田提高了表层土壤水分含量与磷循环酶活性;秸秆富集深层还田显著降低了20~40 cm土层土壤容重、增加了土壤含水量、有机碳含量、全氮含量、矿质氮含量以及胞外酶活性。与不还田相比,秸秆还田处理下玉米产量显著提高13.4%~21.0%。因此,秸秆还田是秸秆资源有效利用的重要方式,有利于改善农田土壤环境,提高土壤养分含量,减少化肥使用,促进作物增产,对农业可持续发展具有重要意义。秸秆富集深层还田对于改善底土质量,扩大土壤碳库,提高耕地质量和土地生产力具有重要作用,可以作为构建深厚肥沃耕层的有效措施。

关键词：秸秆还田土壤理化性质玉米产量土壤酶秸秆富集深层还田

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不同制备工艺参数对PS-PVD-8YSZ涂层微结构及性能的影响

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中国表面工程 2024年第4期37卷 192-205页

作者：何箐由晓明邹晗张雨生姜在龙张云杰中国农业机械化科学研究院集团有限公司北京金轮坤天特种机械有限公司

作为新型热障涂层工艺制备技术，等离子物理气相沉积（PS-PVD）射流具有高能高速等特性，涂层沉积时存在扰流作用导致涂层微结构及性能的显著影响。为了减少圆柱体工装扰流作用，掌握工艺参数对涂层微结构的基本影响规律，采用平面工装... 详细信息

作为新型热障涂层工艺制备技术，等离子物理气相沉积（PS-PVD）射流具有高能高速等特性，涂层沉积时存在扰流作用导致涂层微结构及性能的显著影响。为了减少圆柱体工装扰流作用，掌握工艺参数对涂层微结构的基本影响规律，采用平面工装系统研究不同PS-PVD工艺参数下，如喷涂电流、送粉量、喷枪摆动及样品旋转参数等对涂层微结构的影响规律。研究结果表明：送粉量和喷枪-样品相对运动参数对涂层微结构影响较大，可快速实现涂层微结构的调控；喷涂电流的变化通过柱状晶尺寸和冷凝纳米颗粒含量等方面影响涂层微结构，涂层显微硬度随喷涂电流增大而降低；喷涂沉积距离的影响较小，喷涂距离增大使沉积效率和柱状晶发散生长程度降低，冷凝纳米颗粒含量提高，同时涂层显微硬度呈现先降低后升高的趋势。JL-11NP粉末表现出宽幅工艺范围内准柱状结构的获得能力，进一步掌握低沉积电流工艺条件下基于气-固-液三相复合沉积的影响规律。开展了低电流工艺参数条件下PS-PVD涂层的微结构调控及沉积机制研究，研究成果可为兼顾隔热和寿命、抗冲蚀的涂层性能结构优化及调控奠定良好基础。

关键词： 8YSZ涂层等离子物理气相沉积工艺参数微结构显微硬度