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恒温下相对湿度对果蔬热风干燥特性和品质的影响及调控

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农业工程学报 2024年第2期40卷 29-40页

作者：巨浩羽张卫鹏于贤龙王庆惠高振江肖红伟河北经贸大学生物科学与工程学院石家庄050061 北京工商大学人工智能学院北京100048 山东省农业机械科学研究院济南250100 新疆农业科学院农业机械化研究所乌鲁木齐830091 中国农业大学工学院北京100083

相对湿度作为干燥介质的重要参数,对干燥热质传质过程和干燥品质具有显著影响。但由于相对湿度对干燥过程的影响机理及优化调控机制尚不明确,导致相对湿度的调控方式多依靠经验,造成干燥效率低、品质差、能耗高等问题。对于传质过程,降... 详细信息

相对湿度作为干燥介质的重要参数,对干燥热质传质过程和干燥品质具有显著影响。但由于相对湿度对干燥过程的影响机理及优化调控机制尚不明确,导致相对湿度的调控方式多依靠经验,造成干燥效率低、品质差、能耗高等问题。对于传质过程,降低相对湿度能够增大对流传质系数,加快物料表面水分蒸发;而对于传热过程,升高相对湿度能够增大对流传热系数,加快物料升温速率。相对湿度较高时,物料升温速率快,内部水分迁移量增大,但表面水分蒸发量较小;而当相对湿度较低时,物料升温速率较慢,内部水分迁移量较小,但表面水分蒸发量较大。相对传热和传质过程的影响此消彼长,互相耦合。高相对湿度主要体现为对传热过程的影响,低相对湿度主要体现为对传质过程的影响。高相对湿度能够抑制物料表面的结壳,并能够提高复水性,降低收缩率。阶段降湿及多阶段降湿干燥方式下物料表面形成和保持了蜂窝状多孔结构,能够提高干燥效率和品质。基于监测物料温度的相对湿度调控方式被验证为较优的相对湿度控制方式。阶段降湿干燥方式适用性的实质为:干燥过程中所体现出的对流传热热阻和内部导热热阻的相对大小,及对流传质阻力和内部传质阻力的相对大小,不同干燥条件和物料种类、厚度会影响以上传热传质阻力的大小,从而呈现出不同适应性的结果。当阶段降湿干燥过程中传热毕渥数>1且传质毕渥数>0.1时,说明阶段降湿干燥过程适用于此物料的干燥。该文综合论述了相对湿度对果蔬热风干燥过程中热质传递及干燥品质的影响,优化调控策略及适用性范围4个方面内容,明确了果蔬热风干燥过程中相对湿度的影响机理,为相对湿度的优化调控提供理论依据和技术支持。

关键词：干燥相对湿度传热过程传质过程调控策略适用性

基于半解析涡环模型的农用单旋翼直升机流场快速计算

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中国农机化学报 2024年第3期45卷 163-172页

作者：金济薛新宇姚伟祥华南农业大学工程学院广州市510642 农业农村部南京农业机械化研究所南京市210014 沈阳农业大学信息与电气工程学院沈阳市110866

农业航空领域中,定量获取风场(流场)速度分布对单旋翼直升机辅助授粉作业、农药施用效率提升具有重要意义。基于此提出一种半解析理论方法能够快速完整计算单旋翼流场速度。以涡环模型为基础,将农用直升机旋转桨盘下的尾涡系等效为涡环... 详细信息

农业航空领域中,定量获取风场(流场)速度分布对单旋翼直升机辅助授粉作业、农药施用效率提升具有重要意义。基于此提出一种半解析理论方法能够快速完整计算单旋翼流场速度。以涡环模型为基础,将农用直升机旋转桨盘下的尾涡系等效为涡环连续叠加所形成的圆柱涡面,再由涡环速度诱导公式半解析计算直升机旋翼空间各点速度。理论模型与仿真和文献试验数据比较,结果表明:涡环模型简单快速,普通计算机(CPU 2 GHz,内存2 GB)上2.8 s完成计算;悬停时与计算流体力学仿真结果下洗速度径向平均误差小于1.9 m/s,平均相对误差小于39.1%,轴向平均误差小于2.26 m/s,平均相对误差小于54.6%;悬停时,诱速从中央往桨尖递增;前飞时,平飞速度越大诱速越小;流场主要影响因素依次为前飞速度、旋翼半径、飞机总重、空气密度。为定量计算农用直升机旋翼风场、辅助授粉作业和田间施药喷头布置提供一种快速方法和参考。

关键词：农用单旋翼直升机流场计算涡环模型流场影响因素农业航空

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果蔬采摘动作采集系统设计与试验

中国农机化学报 2024年第7期45卷 34-40页

作者：肖莹谢铭露景一佳童一飞北京电子科技职业学院北京市100176 农业农村部南京农业机械化研究所南京市210014 南京理工大学机械工程学院南京市210094

为提高果蔬采摘机器人动作的准确性,建立一套可应用于农作物采摘的动作数据库。基于视觉识别技术,结合农业生产中对于果蔬采摘动作判断的实际需求进行分析研究,分别从硬软件设计的角度,设计一种针对果蔬采摘动作的综合采集系统。在硬件... 详细信息

为提高果蔬采摘机器人动作的准确性,建立一套可应用于农作物采摘的动作数据库。基于视觉识别技术,结合农业生产中对于果蔬采摘动作判断的实际需求进行分析研究,分别从硬软件设计的角度,设计一种针对果蔬采摘动作的综合采集系统。在硬件层面,重点介绍包括UPS电源、运算主机、摄像头等各部件的需求分析及选型结果。在软件层面,介绍软件系统总体架构并将子功能模块化处理,此外重点介绍各功能模块间的软硬件交互方式。最后以苹果的采摘动作为研究对象,设计整机测试试验及动作识别试验来检验系统的完备性。试验结果表明,该动作采集系统对于单一采摘动作的识别具有较高的正确率,识别率达100%。

关键词：果蔬采摘动作采集视觉识别动作数据库

同向全啮合双螺杆植物蛋白挤出机不同螺杆元件的仿真分析

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中国油脂 2024年第3期49卷 147-152页

作者：李振相海任嘉嘉卢黎明姚占斌周泓怡中国农业机械化科学研究院北京100083 中机康元粮油装备(北京)有限公司北京100083

为了明确和量化同向全啮合双螺杆挤出机各螺杆元件的功能,增加配置用于生产植物基肉双螺杆挤出机螺杆的合理性,以低温脱脂花生蛋白粉的物性参数为条件,对SLZ36型挤出机的3种元件长度为32 mm的螺杆元件双头螺旋元件、5啮合盘啮合元件及3... 详细信息

为了明确和量化同向全啮合双螺杆挤出机各螺杆元件的功能,增加配置用于生产植物基肉双螺杆挤出机螺杆的合理性,以低温脱脂花生蛋白粉的物性参数为条件,对SLZ36型挤出机的3种元件长度为32 mm的螺杆元件双头螺旋元件、5啮合盘啮合元件及3齿形盘齿形元件的剪切速率、混合指数、物料停留时间、最大剪切应力分布进行仿真分析。采用Solidworks软件建立元件的几何模型,应用Gambit软件进行模型的网格划分及网格质量分析,在Polyflow软件中进行数值模拟,通过Fieldview软件对仿真结果进行后处理分析。结果表明:通过混合指数分析得到3种螺杆元件对物料的混合性能大小为齿形元件>啮合元件>螺旋元件;通过物料停留时间分析得到3种螺杆元件的轴向混合性能大小为齿形元件>螺旋元件>啮合元件;通过剪切速率及平均最大剪切应力分析得到对物料的剪切性能大小为啮合元件>螺旋元件>齿形元件。进行植物基肉双螺杆挤出机螺杆组合时,针对目前整个螺杆配置螺旋元件最多的情况,在进行物料更换时可以合理地配置啮合元件以增加螺杆剪切能力,配置齿形元件以增加螺杆的混合能力。

关键词：同向全啮合螺旋元件啮合元件齿形元件仿真分析

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机收棉田残膜混合物粉碎揉丝装置设计与试验

农业机械学报 2024年第3期55卷 133-144页

作者：谢建华孟庆河张佳刘旺杜亚坤李沅泽石鑫新疆农业大学机电工程学院乌鲁木齐830052 新疆智能农业装备重点实验室乌鲁木齐830052 新疆工程学院机电工程学院乌鲁木齐830023 新疆农业科学院农业机械化研究所乌鲁木齐830091

针对机收残膜混合物资源化利用困难、现有粉碎与揉丝装置处理的残膜混合物不满足白星花金龟幼虫适口性等问题,设计了一种残膜混合物粉碎揉丝装置,利用粉碎揉丝技术对残膜混合物进行加工处理以满足白星花金龟幼虫的适口性。该装置主要由... 详细信息

针对机收残膜混合物资源化利用困难、现有粉碎与揉丝装置处理的残膜混合物不满足白星花金龟幼虫适口性等问题,设计了一种残膜混合物粉碎揉丝装置,利用粉碎揉丝技术对残膜混合物进行加工处理以满足白星花金龟幼虫的适口性。该装置主要由粉碎装置、输送装置和揉丝装置等组成,通过对残膜混合物粉碎、揉丝装置作业过程进行运动学与动力学分析确定了各零部件的结构参数与工作参数。为了验证残膜混合物粉碎揉丝装置的作业性能,以粉碎辊转速、揉丝辊转速与揉丝辊间隙作为试验因素,残膜破碎合格率、棉秆粉碎长度合格率、棉秆揉丝率为试验指标进行三因素三水平二次回归响应面试验,建立了回归模型,分析了各因素对残膜混合物粉碎揉丝装置作业性能的影响,并进行了参数优化与试验验证。试验结果表明:影响残膜破碎合格率和棉秆粉碎长度合格率的因素大小顺序为粉碎辊转速、揉丝辊间隙、揉丝辊转速;影响棉秆揉丝率的因素大小顺序为揉丝辊间隙、揉丝辊转速、粉碎辊转速。优化后最优工作参数组合为:粉碎辊转速13.0 r/min、揉丝辊转速60.0 r/min、揉丝间隙1.6 mm。以此参数组合进行试验,得到残膜破碎合格率、棉秆粉碎长度合格率和棉秆揉丝率平均值分别为90.4%、92.6%、92.2%,与理论优化值相对误差不超过2.0%,研究结果可为残膜混合物粉碎揉丝装置的设计提供参考。

关键词：残膜混合物粉碎揉丝对辊式尖角接触

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新疆残膜机械化回收技术研究现状与展望

农业工程 2024年第3期14卷 5-11页

作者：姜羽晗张海春叶尔波拉提·铁木尔刘旋峰周欣新疆农业科学院农业机械化研究所新疆乌鲁木齐830091

新疆维吾尔自治区(简称新疆)许多耕地存在土壤盐渍化现象严重且干旱缺水的问题,引进地膜覆盖栽培技术在解决问题的同时也带来了农田残膜污染。基于新疆农田残膜污染程度调研数据,总结了新疆残膜机械化回收技术装备的优势和缺点,针对新... 详细信息

新疆维吾尔自治区(简称新疆)许多耕地存在土壤盐渍化现象严重且干旱缺水的问题,引进地膜覆盖栽培技术在解决问题的同时也带来了农田残膜污染。基于新疆农田残膜污染程度调研数据,总结了新疆残膜机械化回收技术装备的优势和缺点,针对新疆残膜机械化回收技术中存在问题提出了合理建议,为新疆残膜回收机械的研发提供一定参考。

关键词：残膜机械化回收残膜回收机污染治理农用薄膜新疆

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基于应用场景的丘陵山区农业机械化发展路径研究

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智能化农业装备学报（中英文） 2024年第2期5卷 1-8页

作者：崔思远曹蕾陈聪胡朝中沈诗逸曹光乔农业农村部南京农业机械化研究所江苏南京210014

中国丘陵山地耕地面积、农作物播种面积分别占全国34.62%、34.20%,覆盖人口达54.2%,GDP仅占全国的30%,整体农业机械化水平未达50%,研究如何加快推进丘陵山区农业机械化是建设农业强国的迫切需求。本研究以我国耕作制度区划为基础,结合... 详细信息

中国丘陵山地耕地面积、农作物播种面积分别占全国34.62%、34.20%,覆盖人口达54.2%,GDP仅占全国的30%,整体农业机械化水平未达50%,研究如何加快推进丘陵山区农业机械化是建设农业强国的迫切需求。本研究以我国耕作制度区划为基础,结合丘陵山区分布等因素开展丘陵山区农业机械化区划;以各地区资源禀赋条件、经济社会情况、产业经济效益为基础,梳理我国丘陵山区农业机械化发展现状,从丘陵山区耕地条件、土壤和农艺等方面分析我国丘陵山区农机应用特殊场景,结合农机研发制造和推广应用等因素分析我国丘陵山区农业机械化发展的瓶颈;围绕丘陵山区应用场景探讨提出紧凑型轻量化的专用发动机、轻量化及减黏降阻的先进材料、轻简化的整机结构设计等十大农机共性技术需求以及黏重土壤的高效低耗耕整地装备、缓坡地黏重土壤的大宗粮油糖和高山蔬菜播种装备、缓坡地黏重土壤的油菜和高山蔬菜移栽装备等十大农机适用装备需求;借鉴日本、韩国等丘陵山区农业机械化发展经验,从良机—良种—良法—良田—良制深入融合和研产推用四位一体化的角度提出系统推进丘陵山区机械化的思路与举措,以促进丘陵山区农业机械化高质量发展。

关键词：丘陵山区农业机械化制约因素应用场景技术需求政策建议

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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

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茶园生产全程机械化研究进展

中国茶叶 2024年第4期46卷 8-17页

作者：陈佳蒋清海韩余占才学陈彬任彩红宋志禹农业农村部南京农业机械化研究所江苏南京210014

茶园生产全程机械化是我国茶产业发展的必然趋势,通过推广选用合适的机械装备与建立适宜的全程机械化生产作业模式可提高茶园生产管理效率,节本增效。文章对近年茶园生产全程机械化技术与装备研究现状进行梳理,归纳总结茶园生产全程机... 详细信息

茶园生产全程机械化是我国茶产业发展的必然趋势,通过推广选用合适的机械装备与建立适宜的全程机械化生产作业模式可提高茶园生产管理效率,节本增效。文章对近年茶园生产全程机械化技术与装备研究现状进行梳理,归纳总结茶园生产全程机械化发展瓶颈与挑战,并展望未来发展趋势,为茶园生产全程机械化技术研究与体系建立提供参考。

关键词：茶叶茶园机械化茶园耕作茶园施肥茶叶采摘