根据香蕉无损采收过程中田间运输机械化无损化的要求,设计并研制了一种轮式香蕉运输小车,选取材料为Q235-A的方形冷弯空心型钢制成40 mm×40 mm的车架和总体长宽为1 200 mm×800 mm的底架,以1 k W,60 V的直流电动机为动力源,通过链传动进行动力传递,可实现运行速度为0.7 m/s,满载整车总质量为450 kg的作业能力,能满足小规模香蕉种植园的运输需求.

对确定轮式香蕉运输小车各部分构件及整机重心位置的方法进行了分析,并选取小车运行的不同工况作为边界条件,构建了约束方程,推导了重心位置与悬挂支架高度和悬臂长度的关系,并就重心位置对香蕉运输小车运行稳定性的影响进行了研究.结果发现:轮式香蕉运输小车的行走斜面倾斜角度不宜过大,行走速度不宜过快,并须避免出现过大的碰撞;选用的轮胎直径不宜过大,以降低整车的重心高度;考虑到运输小车的运输能力及田间工作环境,推荐使用人字型花纹的斜交轮胎,以保证小车有较好的稳定性,防止运输过程发生侧翻、倾覆等现象.

为提高轻简型香蕉田间运输小车的运动性能,利用单片机技术,采用直流电机为动力源,对小车的控制系统进行了设计.设计结果确定了运输小车的最大输出电压值为15.08 V,最大行走速度为4.75 m/s;前轮的越障通过性高度为49.0 mm,后轮的障碍通过性高度为54.2 mm;最小转弯半径为963.15 mm.该设计实现了对香蕉运输小车的实时行走速度,以及整车的启动、调速、正向行走、倒车行走和急停刹车等行驶功能的反馈.

基于Recur Dyn多体动力学软件,建立了履带式香蕉田间运输小车的虚拟样机模型和地面模型,并对香蕉小车在常见的硬质路面、黏土路面和砂壤土路面上进行了转向动力学仿真,通过对比分析可知:香蕉运输小车在硬质路面上的转向稳定性明显优于其它2种路面;在黏土路面模拟的最小转弯半径为369.5 mm;在松软路面转弯时车辆容易失稳,会出现横向倾斜.分析结果对香蕉小车转向机构的优化和转向稳定性的提高具有一定的参考价值.

为提高所设计的小型移动式香蕉清洗装置的清洗效果及清洗速度,分别对喷嘴安装角度、喷嘴距离水面高度和清洗时间对该清洗装置的香蕉表面清洁度、蕉柄褐变以及香蕉在装置内前进速度的影响进行了研究,确定了移动式香蕉清洗装置最优香蕉清洗效果的结构参数为:喷头安装角度为70°,喷头距离水面的高度为150~200 mm,清洗时间为4 min.

为解决香蕉采收后田间落梳清洗问题,设计了一种移动式香蕉清洗小车.选取不锈钢材料为矩形箱体,铝合金框架作支架,下装4个带刹车的滑轮,构成香蕉清洗小车主体.经仿真分析和强度校核,可达到香蕉清洗的要求,据此研制了香蕉清洗小车样车.实验室试验证明,该小车强度可满足香蕉清洗要求.

为了探究银杏单体在脱壳过程中的受力变形规律与脱壳效果间的内在关系,获取提高银杏脱壳率,降低碎仁率的有效途径,需要对银杏脱壳过程的运动规律做出分析.设计制造透明材质的动碾盘,将其安装于银杏脱壳机试验装置上,利用架设的摄像装置,对少数涂色处理后的银杏单体的脱壳过程进行图像采集,运用MATLAB对银杏单体脱壳运动轨迹进行分析.结果显示,在银杏脱壳过程中,银杏几何中心运动轨迹在垂直于动碾盘轴线平面内分解的两个正交方向上按照正弦规律变化,沿动碾盘轴线方向上的运动轨迹也类似于正弦规律变化,但幅值相对较小.

采用球磨法对三七细粉进行超微粉碎,对所获不同粒径三七粉的外观性状、流动性、松密度和吸湿性等一般物理性状及有效成分溶出度进行了比较研究.结果表明:随着粒径的减小,三七粉体逐渐出现团聚现象,颜色变浅,粉末细腻,颗粒感消失,流动性变差,松密度提高,吸湿性变强.但三七超微粉有效成分的溶出度与80目细粉相比差异不明显.

以行星式球磨机干式球磨三七粉的过程为研究对象,使用PFC3D软件建立球磨运动的三维离散元数值模型,对中小球比、球料比和转速等参数下球磨三七粉的过程进行了仿真;并对罐体内部磨球与三七粉的运动状态以及罐体内部球体和三七之间受到的平均接触力进行了分析.结果表明:影响三七球磨粉碎的关键因素分别是转速、球料比和中小球比,最佳参数为中小球个数比1∶4,球料比8∶1,转速500 r/min.

为了探究如何在保证马铃薯去皮效果的同时降低质量损失率,针对影响马铃薯质量损失和去皮效果的关键因素进行了正交试验,并进一步通过正交回归分析获得了马铃薯质量损失率与去皮质量、去皮时间和电机转速之间的关系;并对马铃薯机械式去皮装置进行了自动化改造.结果显示:去皮时间和电机转速的增加会使马铃薯的质量损失率呈现近似于线性趋势增加,而马铃薯投入量的增加会使马铃薯的质量损失率呈现近似于线性趋势减小.在马铃薯的投入量为6 320 g,去皮时间50 s,电机转速240 r/min时,该装置的去皮效果最好,质量损失率最低.马铃薯机械式去皮装置的自动化改造方案主要包括变频调速、水循环控制、自动给料和自动卸料等.

为了提高排种器的排种精度和免耕精密播种机的设计效率,在免耕播种机的设计过程中引入了一种新的数字化虚拟仿真设计方法.该方法采用Pro/E软件建立了播种排种器的虚拟样机模型,并使用机械系统动力学自动分析(Automatic dynamic analysis of machanical system,ADMAS)虚拟仿真软件对其动力性能进行了仿真.通过与相关文献对比发现其结果基本吻合,误差率为5.98%,验证了仿真结果的可靠性.由仿真结果的分析发现,不同排种盘转速下得到的清种角度和重播率有所不同,其中在转速为40 r/min时,排种器的重播率最小,清种效果最佳,因此可以选取该转速条件下对应的清种角度作为排种器的设计依据对各种结构参数进行优化,以提高免耕播种机关键部件的设计精度.

针对荔枝果品质检测领域中传统人工方法费时、耗力和精度低等问题,构建了一套单目步进旋转式图像采集平台,研究了单颗荔枝果图像预处理过程中的相关算法,并对部分算法的效果进行了比较.结果表明:灰度线性变换法对于降低背景可见度的效果最好,对比度受限的自适应直方图均衡方法能有效提高目标的亮度与清晰度,线性平均滤波法的效果与Wiener法相当,但运行时间更短;改进型全局阈值法则能剔除由置物台造成的大部分阴影;形态学滤波算法可以将目标以内部全连通的形式完全提取出来;Canny算法能提取出荔枝果的完整外形轮廓.由此证明,在预处理流程中,对裁剪后的目标图像按顺序使用灰度线性变换、自适应直方图均衡、线性平均滤波、形态学滤波和Canny算法进行处理,可基本满足图像预处理的要求.

针对特色农机技术与装备的区域推广难题,分析了其面临的困难和有利条件,提出了一种以地方政府扶持,行业协会指导,农机推广部门配合,科研机构支持的多方协作农机技术推广模式,并以银杏分级脱壳成套技术装备、鱼塘增氧机和蜜桔分拣机在广东地区的推广模式为例,探讨了政产学研用相结合的小规模非通用型专业农机技术与装备的示范推广新路径.

在介绍食品挤压膨化设备的类型、原理和特点的基础上,重点对植物复合粉体膨化食品的研究进展进行了综述,并对植物复合粉体在挤压膨化食品中的发展前景进行了展望.

对国内外马铃薯产业发展现状、目前去皮技术和装备存在的主要问题进行了综述,并对适应马铃薯食品开发需求的去皮技术发展趋势进行了展望.