课题基金基金详情
花生全喂入切流式摘果作业机理及机构优化研究
结题报告
批准号:
51905282
项目类别:
青年科学基金项目
资助金额:
25.0 万元
负责人:
王冰
学科分类:
E0506.机械设计学
结题年份:
2022
批准年份:
2019
项目状态:
已结题
项目参与者:
--
国基评审专家1V1指导 中标率高出同行96.8%
结合最新热点,提供专业选题建议
深度指导申报书撰写,确保创新可行
指导项目中标800+,快速提高中标率
客服二维码
微信扫码咨询
中文摘要
切流式摘果是花生全喂入高效收获技术的重要内容和发展方向之一。针对花生切流式摘果作业过程中存在的未摘净率高、损伤率大等问题,本项目拟开展摘果动力学特性和作业质量产生机理研究,探索摘果机构综合优化设计方法。以花生主产区典型品种为对象,研究花生株系机械力学特性,建立花生株系在摘果机构中的分布模型,构建花生株系柔性体模型;建立基于有限元法的摘果机构全参数化模型和多体动力学仿真模型;创新采用高频响动态检测和可视化摘果等技术手段,构建摘果试验台;动力学仿真和台架试验相结合,研究花生株系与摘果机构的动力学特征和相互作用关系,探明作业质量与影响因素的内在联系,揭示摘果作业质量形成机理;数字优化法、仿真优化法和试验优化法相结合,建立摘果机构多目标仿真优化设计方案和摘果作业质量预测数学模型,获取摘果机构综合优化设计方案,为提高摘果质量提供解决措施。研究结论为花生切流式摘果技术提升及装备研制提供理论指导。
英文摘要
Tangential flow picking technology is an important component and a development direction of full-feeding peanut high efficiency harvesting technologies. Aiming at the problems of high un-picked and breakage rate of pods at the picking process, this project intends to carry out the research on dynamic characteristics of picking and mechanism of operation quality, exploration the method of picking mechanism comprehensive optimization design. Taking the typical peanut varieties in the main peanut producing areas in China as the study objects, the mechanical properties of peanut lines will be studied, and the distribution model of peanut lines in pod picking mechanism is to be established. Based on the above basic research data, flexible model of peanut plants is to be established. The full parametric model and rigid-flexible coupling multi-body system simulation model for peanut plants and the picking device will be established based on finite element method. On the basis of innovative techniques such as high frequency dynamic detection and visual pod picking, pod picking test-bed will be constructed. Combining dynamic simulation with bench test analysis, the dynamic characteristics and interaction relationship between peanut line and picking mechanism will be studied, the internal relationship between operation quality and influencing factors will be explored, and the formation mechanism of picking operation quality will be revealed. Applying kinds of research methods including digital optimization, simulation optimization and experimental optimization methods, multi-objective simulation optimization design scheme for picking mechanism and mathematical model for predicting the quality of picking operation will be established. Comprehensive optimization design scheme of picking mechanism is obtained to provide solutions for improving picking quality. The research conclusions will provide theoretical guidance for improvement of peanut tangential flow picking technology and equipment development.
切流式摘果是花生全喂入高效收获技术的重要内容和发展方向之一。针对花生切流式摘果作业过程中存在的未摘净率高、损伤率大等问题,本项目拟开展摘果动力学特性和作业质量产生机理研究,探索摘果机构综合优化设计方法。结合花生切流式摘果装置与花生株系的实际作用过程,选取主产区河南、山东6个典型花生品种,研究了收获期中花生植株各部位含水率随晾晒时间的变化、花生植株果秧比随晾晒时间的变化、花生荚果压缩和切压与晾晒时间的关系、果-柄和秧-柄节点粘结强度与含水率的关系。构建了花生摘果动力学特性试验台、花生摘果试验及机理研究试验台;开展了基于仿真和理论分析的花生切流摘果机理研究,构建了荚果及花生株系有限元模型和花生摘果机构刚柔耦合体动力学仿真平台,对摘果过程的动力学特征、花生株系受力情况进行了分析;开展了摘果装置摘出物仿真分析,获取了花生荚果总质量、总动能随时间的变化规律,探明了摘果摘出物的输送状态。开展单因素试验研究,测定了不同接触试样材料、接触线速度、接触侵入深度、含水率对荚果壳表面摩擦系数、损伤等的影响,并探明了影响规律,在此基础上,开展多因素正交试验,建立了摩擦系数和磨损量对接触线速度、含水率、侵入深度的二次多项式响应面回归模型,探明了交互作用对摩擦系数和磨损量影响规律,采用CT扫描技术对荚果碰撞摩擦损伤特征进行了研究。在上述理论分析与机理研究的基础上,开展单因素试验研究,测定了三因素对摘净率、夹带损失率和破损率等作业质量指标的影响,并探明了影响规律,系统开展了多因素、多指标摘果试验,获取了摘果装置参数的优化设计方案,建立了摘果作业质量的多影响因素数学模型,并对摘果装置参数进行了优化,通过田间试验验证了上述优化参数的合理性及可行性。以上述研究成果为基础,相继创制出四行、六行、八行花生捡拾联合收获机,并在河南农有王农业装备科技股份有限公司进行了转化,取得了显著的社会和经济效益。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
Biotribological Characteristic of Peanut Harvesting Impact-Friction Contact under Different Conditions
不同条件下花生收获冲击摩擦接触的生物摩擦学特性
DOI:10.3390/agronomy12061256
发表时间:2022-06-01
期刊:AGRONOMY-BASEL
影响因子:3.7
作者:Zhang, Peng;Xu, Hongbo;Wang, Bing
通讯作者:Wang, Bing
Integration of agricultural machinery and agronomy for mechanised peanut production using the vine for animal feed
农业机械与农艺一体化,以藤为动物饲料的机械化花生生产
DOI:10.1016/j.biosystemseng.2022.04.011
发表时间:2022-07
期刊:Biosystems Engineering
影响因子:5.1
作者:王申莹;胡志超;陈有庆;吴惠昌;王永维;吴峰;顾峰玮
通讯作者:顾峰玮
DOI:--
发表时间:2022
期刊:农业机械学报
影响因子:--
作者:王伯凯;张鹏;曹明珠;顾峰玮;吴峰;胡志超
通讯作者:胡志超
Analysis and Evaluation of the Influence of Different Drum Forms of Peanut Harvester on Pod-Pickup Quality
花生收获机不同滚筒形式对摘荚质量的影响分析与评价
DOI:10.3390/agriculture12060769
发表时间:2022-05
期刊:agriculture
影响因子:--
作者:王伯凯;顾峰玮;曹明珠;谢焕雄;吴峰;彭宝良;胡志超
通讯作者:胡志超
Adaptabilities of different harvesters to peanut plants after cutting stalks
不同收获机对花生植株割秆后的适应性
DOI:10.25165/j.ijabe.20221502.6515
发表时间:2022-03-01
期刊:INTERNATIONAL JOURNAL OF AGRICULTURAL AND BIOLOGICAL ENGINEERING
影响因子:2.4
作者:Chen, Youqing;Wang, Gongpu;Hu, Zhichao
通讯作者:Hu, Zhichao
国内基金
海外基金