针对平贝母筛净率低（含土率高）的问题，通过对平贝母与土壤团聚体物理力学特性试验，测定平贝母和土壤三轴平均尺寸和临界破损压力，结果表明：筛上平贝母土壤团聚体的三轴尺寸不显著，平贝母与筛上土壤团聚体的临界挤压力值显著。基于这一结论，提出筛揉方法的平贝母和土壤团聚物高效分离方案，搭建平贝母高效分离试验装置。计算并确定了筛揉装置揉搓力取值的最佳范围为20~40N，确定揉搓单体厚度的取值范围在0.2~0.4cm。设计二次回归正交旋转试验方案，得出喂入量、喂入量平方项与输送筛线速度平方项对筛净率的影响极显著，揉搓力、喂入量与输送筛线速度交互项对筛净率影响显著；喂入量、输送筛线速度平方项对破损率的影响极显著，揉搓力、喂入量与输送筛线速度交互项、喂入量与揉搓力交互项、喂入量平方项对破损影响显著。利用DesignExpert.V8.0.6软件，得出最优参数组合为：喂入量0.68kg/s、输送筛线速度0.38m/s、揉搓力36N时，室内试验筛净率为80.5%，破碎率为12.6%。田间试验表明：该分离装置筛净率平均值为79.18%，破碎率平均值为13.34%，满足平贝母机械化收获的农艺要求。

为改善水田搅浆埋茬平地机平整度低、灭茬率低、农户工作强度大等问题。研制水田搅浆埋茬平地机压茬装置，并进行关键部件的设计，选取弹齿直径为5 mm，弹齿个数为33个；设计平地拖板宽度为290 mm，长度为3 500 mm，单个铲宽为100 mm，单个铲长为50 mm，平地铲数量19个。利用设计的弹齿模型在EDEM仿真软件中进行单因素和三因素三水平正交试验，研究弹齿轴转速、弹齿下压深度和机具前进速度对平整度和灭茬率产生的影响。单因素试验结果表明，随着机具前进速度、弹齿转速、弹齿下压深度增大，灭茬率先增大后减小，平整度先减小后增大。多因素试验结果表明，确定弹齿转速320 r/min，机具前进速度4 km/h，弹齿下压深度12 cm为较优方案。经田间试验与仿真试验对比，该机器满足水稻插秧前的搅浆整地要求。研究结果可为水田搅浆埋茬平地机的发展奠定基础。

针对现有的谷子穴播排种器因结构设计和材料选择不合理而导致充种效果差等问题,本文旨在通过明确谷子穴播排种器的种箱等结构参数与谷子种子物料特性之间的关系改善谷子穴播效果,以黑龙江地区种植较多的大穗金谷、张杂谷13号、龙谷31号三种谷子种子为研究对象,通过试验测量了三种谷子种子的外形尺寸、千粒重、孔隙率、内摩擦角、自然休止角、滑动摩擦角、悬浮速度等物料特性,结果表明:大穗金谷种子的长度均值为2.21 mm,宽度均值为1.79 mm,高度均值为1.25 mm;张杂谷13号种子的长度均值为2.13 mm,宽度均值为1.76 mm,高度均值为1.33 mm;龙谷31号种子的长度均值为2.08 mm,宽度均值为1.71 mm,高度均值为1.41 mm,三种谷子种子的球形度大部分处于79%～85%之间;千粒重为大穗金谷2.98 g、张杂谷13号3.24 g、龙谷31号3.52 g,孔隙率为大穗金谷0.271%、张杂谷13号0.236%、龙谷31号0.204%。自然休止角随内摩擦角增大而增大;三种谷子种子在同一种材料上滑动摩擦角大小差异不明显,在塑料板上滑动摩擦角最小;三种谷子种子悬浮速度都很小,均小于2 m/s。通过对试验结果分析,为了获得更好的充种和排种效果,种箱与水平面夹角应大于30°,材料选用塑料板,同时应降低投种高度,并加装导种装置。试验结果为谷子穴播排种器结构参数的设计提供参考。

为明确微波干燥条件对高粱含水率和籽粒温度等干燥特性的影响,以粳高粱“龙杂10”为原料,在隧道式微波干燥机上进行连续式干燥试验。并利用HFSS软件仿真分析试验用干燥机的磁控管排布方式和微波作用距离对高粱干燥均匀性的影响。结果表明:随着单位质量功率在2~6 W/g范围内逐渐增加,含水率下降幅度先加快后渐缓,籽粒温度有所下降;每循环干燥时间在1.02~5.0 min范围内逐渐增加,含水率下降幅度显著增强,籽粒温度增加显著;排湿风速在0.0~2.0 m/s范围增加,含水率下降幅度有减小趋势,籽粒温度略有下降。仿真分析表明干燥机磁控管采用“三二三排布方式”、微波作用距离为250 mm时电磁场分布的均匀性更好,从理论上表明本试验采用的隧道式微波干燥机对高粱干燥均匀性是有利的。研究结果将为高粱微波干燥产业化应用提供理论和数据支持。

为研究水田高留茬搅浆埋茬平地机打浆刀在切割土壤时的应力变化规律,现以打浆刀切土相位角0°～180°为一个周期,将打浆刀的切土过程划分为6个部分进行有限元应力仿真试验。通过建立刀辊—土壤力学系统,并将其导入Hypermesh仿真软件中对打浆刀切土过程进行动态仿真,得到打浆刀切土时的应力云图与应力曲线,从云图和曲线中得出一个周期内刀辊上打浆刀工作时应力变化规律。经过综合评价和相关性分析,在打浆刀刚接触土壤,即切土相位角30°时,在刀柄与弯刀联结处出现应力最大状态,与应力曲线在动态仿真0～0.2 s过程中应力变化一致,在打浆刀侧切面刚切入土壤时,与刀柄相连部分产生最大应力,随着正切面切割土壤,应力出现扩散和回归,正切面抛土时,应力出现分布范围扩大现象,对应的应力曲线在0.2 s以后应力减小且保持稳定,且侧切面受到的平均应力是正切面平均应力的2.9倍。本探究为打浆刀优化与设计提供理论研究方向。

目前裸燕麦脱粒与分离装置大多采用的滚筒为钉齿式脱粒滚筒和纹杆—钉齿式脱粒滚筒,然而其作业效率以及作业质量有所不同。因此,为提高裸燕麦在收获时的作业效率,减少收获作业的总损失率、降低功率消耗、提高收获作业的质量。根据裸燕麦轴流脱粒与分离试验台,对两种脱粒滚筒在转速500 r/min、800 r/min,其他工况不变情况下进行台架试验,通过对脱粒分离试验时的功耗消耗、脱出物轴向分布情况、脱出物中总损失率以及杂余率比较分析,得出转速在500 r/min、800 r/min时,随着喂入量由1.0 kg/s升高至2.0 kg/s,钉齿式滚筒功率消耗均低于纹杆—钉齿式滚筒,最大相差9.2 kW,钉齿式滚筒总损失率均低于纹杆—钉齿式滚筒,最大时相差8%。钉齿式脱粒滚筒脱出物总质量较纹杆—钉齿式滚筒高10.23%,钉齿式脱粒元件较纹杆—钉齿式脱粒元件杂余率最大相差3.49%。因此确定钉齿式滚筒相对较优,可以减轻收获作业的清选负荷,降低作业损失,节约功耗消耗,提高燕麦收获的效率与质量。

农业物联网因工作环境和使用条件的限制,多分布于农业生产一线,导致供电问题一直以来是影响农业物联网高效推广的技术瓶颈。针对以上问题提出采用模块化设计方法,设计并研制一种基于太阳能发电的农业物联网多功能供电系统。系统设计了发电、储电、显示、保护和遥控等功能,可为用户提供直流5 V,12 V和交流220 V供电,还可根据实际需求增加自动逐日循迹、防盗报警等扩展功能。通过试验测量,在使用40 W光伏板、内部采用12 V、10 AH铅锌蓄电池容量作为供电电源,外部接12 V直流负载,在4 A放电电流条件下,全天24 h供电最低储电量为26%、最高为100%,充放电次数达到400次以上。实际产品具有体积小、成本低、模块化设计等特点,适合于农业物联网、无人值守数据采集终端等不便于连接外部电源等工作环境。

为减少黑豆播种作业时的人力投入,保证苗齐、苗壮、易收割,本文对黑豆精量排种装置性能进行试验研究。利用JPS-12型排种性能检测试验台,以排种轴转速、种床带前进速度、真空室真空度为试验因素,以合格率、漏播率、重播率为性能指标,对黑豆进行单因素试验及多因素试验研究。试验表明:随排种轴转速、种床带前进速度增加,合格率先增加后减小;随真空室真空度增加,漏播率和重播率先减小后增加。当排种轴转速、种床带前进速度、真空室真空度数值分别为30r/min、5.5km/h、6kPa时,合格率最高,排种器播种性能最好,且排种轴转速、种床带前进速度及其交互作用对排种器性能影响为极显著。