科研产出
果树株间避障除草机设计与试验
《吉林大学学报(工学版) 》 2023 EI 北大核心 CSCD
摘要：针对果树株间除草作业复杂、杂草除净率低的问题，基于机构往复式伸缩运动思想，设计了一种用于清理果树株间杂草的自动避障除草机。通过对除草机各部件进行理论分析，确定了工作幅宽调节机构、信号采集机构、自动避障机构和除草刀等关键部件的结构及参数。利用弧形触杆和液压系统的协同作用，构建了自动避障控制系统，可根据触杆的不同位置状态，动态控制除草刀避开果树植株。在ADAMS中建立了虚拟样机模型，并进行了单因素仿真试验，确定了影响株间避障除草的关键因素。以避障液压缸速度、机器前进速度和复位弹簧弹性系数作为主要影响因素，杂草除净比为评价指标，利用Box-Benhnken试验设计原理，采用三因素三水平响应面分析方法，设计了二次回归组合试验，建立了杂草除净比的回归模型，得到最优参数分别为：避障液压缸速度126 mm/s，机器前进速度1.57 km/h，弹性系数21。以最优参数进行了田间验证试验，结果表明，所设计的除草机平均杂草除净比为92.65%，达到了果园除草农艺要求。研究结果为果园及其他作物株间除草机的进一步优化提供了参考。
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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 EI 北大核心 CSCD
摘要：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。
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'鲁丽'苹果低温贮藏和货架期间品质和生理变化
《食品科学 》 2023 EI 北大核心 CSCD
摘要：以'鲁丽'苹果为研究对象,以'嘎啦'苹果作参照,探究其低温贮藏和货架期间的品质和生理变化,为中早熟苹果新品种的贮藏保鲜提供参考.结果表明:低温贮藏和货架期间'嘎啦'和'鲁丽'的硬度、可溶性固形物质量分数、1,1-二苯基-2-三硝基苯肼(1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl,DPPH)自由基清除率总体均呈下降趋势,贮藏90d时'嘎啦'的硬度下降了56.3%,而'鲁丽'仅下降了30.7%.相比于'嘎啦','鲁丽'低温贮藏期间多酚氧化酶和脂氧合酶活力更低,总酚、总黄酮、绿原酸含量更高.低温贮藏期间'鲁丽'的各单体酚含量总体呈下降趋势,其中以绿原酸、表儿茶素、金丝桃苷、阿魏酸在前15d下降最为明显,在货架期间含量变化不明显;而在低温贮藏15 d时'嘎啦'中绿原酸、表儿茶素、根皮苷的含量略有上升,而后在低温贮藏期间呈下降趋势,在货架期间,所有酚类物质含量均降低.'嘎啦'和'鲁丽'中的香气成分以醛类、醇类、酯类为主,其中3-甲基-2-丁烯-1-醇、苯甲酸异戊酯、壬醛、2-氨基-6-甲基苯甲酸、1-甲基二苯并呋喃、邻苯二甲酸二异丁酯等只在'鲁丽'苹果中检出.低温贮藏期间两个品种苹果的醛类物质相对含量呈下降趋势,而醇类、酯类相对含量呈上升趋势,货架期间,'鲁丽'中的醇类物质相对含量呈下降趋势,而'嘎啦'呈上升趋势.综合来看,'鲁丽'苹果在低温贮藏和货架期间均表现出较高的果实硬度、抗氧化能力和酚类物质含量,整体贮藏品质优于'嘎啦'.
关键词： ’鲁丽’苹果 ’嘎啦’苹果 贮藏品质 生理变化 差异分析
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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 EI 北大核心 CSCD
摘要：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
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立式机械冲击式超微粉碎机分级结构的改进设计
《农业工程学报 》 2023 EI 北大核心 CSCD
摘要：针对当前结构立式机械冲击式超微粉碎机加工的成品物料存在粒度分布较宽且有大颗粒夹带的问题，为了提高其立式分级结构分级性能，对分级室内导流罩轴向位置变化、分级叶轮轴向尺寸变化对分级性能的影响进行研究，该研究在现有分级室结构基础上提出了两种改进结构，改进结构一：导流罩上沿与上端盖贴合，阻断导流罩与上端盖间物料流通路径，分级轮轴向尺寸不变；改进结构二：导流罩位置不变，分级轮叶片高度加高，加高后分级轮叶片上沿距离出料口底端部3 mm。对改进前后结构进行分级性能试验，利用CFD软件，采用气-固两相流的数值模拟方法对分级室内流场进行数值模拟，分析不同结构下流场变化规律来解释试验结果。结果表明：相比改进前，两种改进结构都有效避免了大颗粒进入成品物料，从分级粒径、分级效率及分级精度指数3个指标对比得出改进结构二分级效率及分级精度均优于另外两种结构，改进结构一分级得到的产品更细，但分级效率低。该研究结果可为CWFJ型立式机械超微粉碎机分级室流场研究和结构优化提供方法和理论依据。
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基于代谢组学分析GSH对霞多丽葡萄酒代谢产物的影响
《食品科学 》 2023 EI 北大核心 CSCD
摘要：为探究还原型谷胱甘肽(reduced glutathione,GSH)对霞多丽葡萄酒酒精发酵结束后贮藏5个月期间理化指标、非挥发性代谢物和挥发性代谢物的影响,本研究将5个不同质量浓度的GSH添加到发酵结束后的葡萄酒中,连续测定贮藏5个月过程中基本理化指标、总酚与颜色指数的变化.利用超高效液相色谱-串联质谱法和气相色谱-串联质谱法对添加20mg/LGSH的酒样(T)和无添加酒样(CK)贮藏5个月后进行广泛靶向代谢组学与挥发性代谢组学分析.结果表明:在5个月的贮藏过程中,不同GSH添加量对白葡萄酒的挥发酸、总酸、pH值无显著影响(P>0.05);对总酚含量、总类黄酮含量、颜色指数以及游离SO2含量这4个指标有影响.在贮藏第5个月时,添加30mg/LGSH的酒样总酚含量最高,20mg/LGSH的酒样颜色指数最低,GSH的添加能延缓游离SO2含量的减少;共鉴定出非挥发性代谢物693种,挥发性代谢物816种,以变量重要性投影大于1.0和差异倍数值不小于1.4筛选差异代谢物,共筛选出33种重要的非挥发性差异代谢物和22种挥发性差异代谢物.非挥发性代谢物中,有17种物质下调,16种物质上调,挥发性代谢物中有3种物质下调,19种物质上调.一些酚酸类、脂肪酸以及氨基酸类物质与挥发性代谢物的变化相关.
关键词： 霞多丽葡萄酒 还原型谷胱甘肽 广泛靶向代谢组学 挥发性代谢组学
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玉米田间机械-化学协同除草的杂草防除效果
《农业工程学报 》 2022 EI 北大核心 CSCD
摘要：施用除草剂和机械除草是目前杂草控制的两种主要手段,受农田环境、机具作业能力等限制,单一机械或化学防治均存在一定的局限性.该研究以玉米田为研究对象,设置机械除草协同减量化学除草策略,选取2种机械除草方式(行间与株间)和3种化学减量比例(减量25%、50%、75%)及2种化学施药方式(全幅和苗行)组合进行除草试验.从除草效果和玉米生长方面综合研究了机械-化学协同除草方式的杂草防除效果.试验结果表明:机械除草方式能够疏松土壤,使除草区域的土壤紧实度降低64.4%以上.除草处理后2周,行间机械除草的株防效为83.4%,优于株间机械除草的株防效46.7%;玉米吐丝期,机械-化学协同处理的除草效果优于单一机械除草,行间机械除草协同除草剂减施处理的除草效果优于同水平施药量下的株间机械除草协同除草剂减施处理;无论是在吐丝期还是成熟期,机械-化学协同除草处理的玉米叶面积和干物质量大于单一机械除草或化学除草,机械-化学协同除草模式可促进植株营养元素累积和作物生长;行间机械-化学协同除草处理的平均产量分别高出单一机械和化学除草模式29.0%和20.4%,株间机械-化学协同除草处理的平均产量分别高出单一机械和化学除草模式55.9%和5.1%;从玉米产量及其构成来看,机械除草协同除草剂减施25%处理的增产效果最优,该处理下的千粒质量和产量均高于其他协同处理.该研究明确了机械-化学协同除草策略对农田杂草防除和作物生长的影响,机械协同除草剂减施处理能在不降低除草效果的前提下减少除草剂施用和增加玉米产量.该研究为杂草绿色防控提供了新思路,研究结果可为玉米田除草剂减施提供参考.
关键词： 农业机械 玉米 杂草 机械除草 除草剂减施 机械-化学协同
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正反转动力式玉米切茬防堵装置设计与试验
《农业工程学报 》 2022 EI 北大核心 CSCD
摘要：针对西南地区免耕播种作业存在秸秆覆盖量大、秸秆整杆覆盖和地块较小的问题,该研究基于有支撑切割原理设计了一种正反转动力式切茬防堵装置.通过参数分析设计了仿生切茬圆盘刀,对防堵装置进行力学和运动学分析揭示其防堵机理.基于离散元法建立防堵装置的数值仿真模型,选取机具前进速度、刀盘间距、正转转速和反转转速为试验因素,以粘结键断裂数量和功率为试验指标,进行二次回归正交旋转组合试验,得到防堵装置的最优参数组合为:机具前进速度0.98 m/s、刀盘间距60 mm、正转转速150 r/min、反转转速313 r/min.根据最优参数完成样机试制,并进行田间试验.田间试验结果表明,秸秆覆盖量为1.63 kg/m2时,防堵装置对玉米秸秆的平均切断率为95.72%;机具通过性合格,满足西南地区免耕播种作业要求.该研究可为秸秆覆盖量大和秸秆整杆覆盖条件下免耕播种机的设计与改进提供参考.
关键词： 设计;农业机械;离散元法;免耕播种机;防堵装置;粘结键断裂数量
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丘陵山地作物移栽机井窖式成穴机构设计与试验
《农业机械学报 》 2022 EI 北大核心 CSCD
摘要：针对丘陵山地作物移栽的现有半自动和间歇井窖式成穴装备作业效率和质量较低、人工劳动强度较大等问题,为保证井窖穴体的大深度以及穴体轮廓直径一致的农艺要求,基于非圆齿轮-平行四杆机构设计一种井窖式成穴机构,在阐述机构的组成结构和工作原理的基础上建立其运动学模型.依据运动学模型运用Matlab开发成穴机构的人机交互可视化辅助界面,利用该界面结合二次正交旋转中心组合试验方法建立成穴机构响应指标与试验因素的回归方程,并通过响应曲面得到其影响趋势和交互关系;以回归方程为基础,采用多目标函数优化获取成穴机构的优化参数组合.根据优化后的机构参数组合研制成穴机构样机及田间作业平台并进行田间试验,试验结果表明:穴体深度为181.7 mm、穴体直立角度为90.5°、穴体直径最大值为75.6 mm、穴体直径最小值为68.5 mm、穴体直径方差为7.5 mm2、穴距为503.1 mm,优化后的成穴机构满足丘陵山地作物移栽井窖成穴的农艺要求.
关键词： 丘陵山地作物移栽机;井窖式移栽;井窖成穴机构;参数优化
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弧形鸭嘴式大蒜正芽播种机设计与试验
《农业机械学报 》 2022 EI 北大核心 CSCD
摘要：为解决大蒜正芽播种问题，设计了弧形鸭嘴式型大蒜正芽播种机，主要由单粒取种装置、鳞芽方向控制装置、直立下栽装置、传动系统以及机架、地轮等部分组成，可一次完成取种、换向、直立栽种和镇压作业。根据大蒜鳞芽外形尺寸参数，对播种机关键零部件进行了优化设计，设计了符合大蒜鳞芽外形尺寸分布的大、中、小3级取种勺；设计了弧形开口换向器，使芽尖弯曲大蒜鳞芽芽尖尽可能露出换向器；设计了中间轴随驱动圆盘同时旋转的直立下栽机构，实现11行下栽鸭嘴同时稳定作业，与弧形换向器配合实现芽尖不小于6 mm大蒜鳞芽的正芽。以苍山四六瓣蒜和金乡杂交蒜为试验对象，进行田间播种性能试验，结果表明：行走速度在0.14～0.19 m/s范围内，金乡杂交蒜的正芽率达到85%左右，苍山四六瓣蒜的正芽率达到90%左右，单粒率均达到93%以上，整体满足大蒜播种农艺要求。
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