胡麻机械化收获关键技术与装备研究进展分析

胡麻具有耐瘠薄、用途广、价值高的特点,被全球50多个国家种植和应用,是我国西北地区和华北地区重要的特色油料作物之一。胡麻机械化高效收获技术及其配套装备研发,是实现全程机械化生产的关键。本文在分析国内外胡麻产业生产研究机构、不同机械化收获模式的基础上,重点阐述了当前国内外胡麻机械化收获关键技术与装备研究进展,详细解析了胡麻各类收获技术与配套装备的作业特性,对国内外不同胡麻收获装备作业特点的异同进行了对比。同时,结合当前实际生产应用中存在的问题与需求,对胡麻机械化收获未来的研究重点与发展方向进行了讨论,以期为胡麻机械化生产技术与装备体系构建提供参考。     

惠满丰对板栗生长、光合特性及产量的影响

8年生板栗树于春季萌芽期和萌芽后20d,两次用不同浓度惠满丰采取枝叶喷施、灌根、涂干等不同方法处理后,叶片的叶绿素含量、光合速率、可溶性糖和淀粉含量提高;树体生长健壮,株高增长率、干径增粗率上升,果技增长增粗,叶面积增大,叶鲜重、干重增加;果实空苞率下降．总苞重、粒重、出实率增加,产量提高。以2500mg·L－1喷施处理效果最好,增产率达18.1％。     

自走式制种玉米联合收获机设计与试验

大田玉米收获机收获制种玉米时容易产生伤穗落籽、杂物堵塞等现象,本文针对适收期制种玉米生物特性,设计了一种大型制种玉米联合收获机,采用小行距对行柔性板式摘穗割台和可替换组合式剥皮装置,确保低损摘穗、输送、剥皮作业,降低籽粒损失与损伤;其中割台上方配备钢质覆胶弧形摘穗板,“橡胶+钢质”夹持输送链和六棱低速拉茎辊,可替换组合式剥皮装置采用柔性破皮+揉搓+降速组合形式。通过Plackett-Burman试验设计筛选提取影响机具指标的主要因素,采用Box-Behnken试验设计原理,以机具前进速度、拉茎辊转速和剥皮辊转速为试验因素,以总损失率与含杂率为性能指标,通过田间试验对机具进行检验,优化得出机具最佳作业参数。试验结果表明,优化后,当机具前进速度为4.87km/h、拉茎辊转速为877.27r/min、剥皮辊转速为442.52r/min时,果穗总损失率为1.61%,含杂率为0.55%。田间试验结果表明,当收获机前进速度为4.9km/h、拉茎辊转速为880r/min、剥皮辊转速为450r/min时,果穗总损失率为1.64%,含杂率为0.57%,满足制种玉米机械化联合收获的作业要求,可为制种玉米联合收获机设计与试验提供参考。     

基于AquaCrop模型的玉米全膜双垄沟播技术研究

采用以水为驱动力的AquaCrop模型对定西市2016—2020年玉米全膜双垄沟播技术模拟产量进行研究,分别建立I1（裸地种植）、I2（覆膜率为45%的窄膜种植）、I3（覆膜率为81.8%的宽膜种植）、I4（覆膜率为100%全膜双垄沟播技术种植）4种种植模式,对比分析4种模式的产量优越性与环境适应性,得出播种日期以及降雨量与土壤含水率关系。AquaCrop模拟结果表明,该模型适宜模拟定西市旱作农业,I4模式产量模拟值和实测值之间皮尔逊相关系数(r)均大于0.91、均方根误差(RMSE)为0.1~0.24、归一化均方根误差(CV(RMSE))为1.66%~2.10%、纳什效率系数(EF)均大于0.9、一致性指数(d)大于0.94。定西市最佳播种日期选取平均气温稳定在15℃左右（每年4月15—25日左右）,该时段播种后产量最高,种植模式I4产量、地上生物量、水分生产力比种植模式I1分别高84.01%、19.79%、101.13%,比种植模式I2分别高82.26%、19.74%、85.47%,比种植模式I3分别高63.26%、14.80%、82.63%;干旱年种植模式I4土壤总含水率比I1、I2、I3模型均高90%以上,丰水年均高80%以上;2000—2020年间耗水量大于有效降雨量有7a,耗水量小于有效降雨量有13a,模拟结果表明全膜双垄沟播技术耗水量与降雨量持平,不会透支土壤水分。     

自走式胡麻联合收割机设计与试验

为进一步提升胡麻机械化收获水平，结合胡麻作物农艺特性，研制了自走式胡麻联合收割机，能够一次性完成胡麻切割、脱粒、清选等一体化作业工序。在设定联合收割机传动系统的前提下，对其关键作业部件进行设计与选型，确定了防缠绕收获割台、切流-横轴流组合脱粒分离装置和脱粒物料清选装置相关结构与运动参数，并进行了样机作业性能试验。田间试验结果表明，当自走式胡麻联合收割机前进速度控制在2.92~6.00 km/h时，籽粒总损失率为2.26%、籽粒含杂率为1.82%，籽粒破碎率为0.98%，防缠绕合格率为100%，在机械化收获过程中割台无胡麻茎秆挂接与缠绕，排出胡麻茎秆夹带损失小，机收后胡麻茎秆割茬分布均匀，表明样机作业性能达到胡麻机械化联合收获需求，试验结果满足设计和实际作业要求。     

丘陵山地藜麦联合收割机设计与试验

我国藜麦多种植于高海拔、丘陵山区，种植地块小、坡度大、道路狭窄，为降低普通稻麦联合收割机收割藜麦损失大、含杂高、喂入不畅等问题，本研究针对藜麦种植农艺和茎秆特性设计了一种丘陵山地藜麦联合收割机。该机采用小行距扩口链齿喂入装置，配合下割刀、纹杆与杆齿组合式纵轴流脱粒滚筒、组合式分离凹板、双层往复式振动筛等装置，实现藜麦顺畅喂入、脱粒与分离、清选作业，对关键部件进行设计仿真，并进行田间试验。仿真结果表明：藜麦分禾喂入过程分禾角度较小，不会产生茎秆折损。试验结果表明：藜麦籽粒含水率14%、茎秆含水率为26%时，脱净率96.83%、含杂率4.30%、破损率0.15%、割台损失率1.54%、夹带损失率0.92%、清选损失率0.52%、总损失率2.98%。作业期间整机运行平稳，满足藜麦机械化收获要求与作业指标，可以作为丘陵山地藜麦联合收割机使用。本文可为藜麦联合收割机设计与试验提供一定参考。     

双孢菇工厂化搔菌机机架模态及有限元分析

为增强双孢菇工厂化生产自走式搔菌机作业可靠性和安全性,运用SolidWorks三维建模软件建立机架的三维模型,在ANSYS Workbench中对其进行模态分析。提取出前10阶固有频率和模态振型,并与外部激振频率进行对比分析,排除可能发生共振现象的固有频率,并进行机架的有限元分析。结果表明:机架前10阶固有频率在35.26~113.41 Hz之间,在第9阶固有频率106.31 Hz出现最大振幅为24.153 mm,在第3阶固有频率51.737 Hz出现第2大振幅19.06 mm,振幅范围在8.705~24.153 mm,机架上各阶固有频率有效地避开了可能发生共振现象的外部激励频率范围,且机架满足设计强度要求,进一步提高了搔菌机作业安全性。本研究为双孢菇工厂化生产自走式搔菌机的设计与优化提供参考。     

浮动式气力卷膜装置作业过程仿真分析与试验

为深入研究浮动式气力卷膜装置在残膜回收作业过程中不同工作参数对其卷膜效果的影响，利用SolidWorks Flow Simulation软件建立了浮动式气力卷膜装置内部气流场模型，模拟卷膜作业过程中气流流动的动态变化过程。采用三因素三水平Box-Behnken试验设计方法，建立风机安装角、入口气流速度、卷膜辊转速与评价浮动式气力卷膜装置作业效果相关3个不同位置处速度值（从动辊表面竖直方向气流速度v₁、卷膜辊表面水平方向气流速度v₂和导膜板下表面气流速度v₃）的数学模型，寻求浮动式气力卷膜装置的最优参数组合，并进行田间验证试验。仿真试验结果表明，当风机安装角为33°、入口气流速度为3.50 m·s^-1、卷膜辊转速为17 rad·s^-1时，评价浮动式气力卷膜装置作业效果的响应值达到最优。田间试验验证结果表明，浮动式气力卷膜装置的工作参数优化后，马铃薯收获与气力辅助残膜回收联合作业机残膜回收率为91.6%、含杂率为7.5%，达到国家与行业要求。