往复式茶叶振动抖筛机优化设计与试验

抖筛是茶叶精制的重要环节，直接影响茶坯的净度，针对茶叶抖筛过程中抖筛机理(清筛)不清晰而导致抖筛过程中存在茶叶断碎以及挂网等问题，本文研究茶叶在筛床上的抖筛规律，建立茶叶颗粒沿筛床上下运动、离开筛面被抛起运动和落到筛孔后碰撞运动三段筛分过程的动力学模型。结合茶叶在筛床上的抖筛规律，通过EDEM建立茶叶筛床的仿真模型，对茶叶在筛床上的速度与受力进行分析，确定筛床曲柄转速、筛面倾斜角和曲柄半径的最佳参数。最后通过三因素三水平的正交试验，确定实际筛分情况下的最优参数与得出各个因素对误筛率和生产率的影响由大到小为筛面倾斜角、曲柄转速、曲柄半径。试验结果表明，当曲柄转速为247.99 r/min、筛面倾斜角为2.60°、曲柄半径为23.11 mm时，误筛率和生产率分别为5.3%和440 kg/(m²·h),与优化结果误差在允许范围内。     

油莎豆收获筛分机构运动学分析与试验

针对油莎豆收获人工收获难度大、收获效率低、损失率高等问题,提出先脱粒后分离的收获方式,设计一种油莎豆收获筛分装置,该装置主要由脱粒系统和振动筛分系统等组成。采用矩阵法对振动筛分机构进行运动学理论分析,运用ADAMS软件对该机构进行仿真,得到筛面各点的位移、速度、加速度曲线图,分析各点的运动变化规律,找到影响筛面运动的关键因素。以曲柄转速、筛面倾角、振幅为试验因素,以筛分效率和损失率为试验指标,运用Design-Expert软件进行分析。结果表明:曲柄转速为236.51 rad/min、筛面倾角为6.7°、振幅为3.98 mm时,筛分效率为96.56%,损失率为1.83%,满足油莎豆收获机的设计要求。     

土壤残膜振动筛的研究现状综述

主要介绍筛面物料的运动规律和试验方法的研究现状,分析了几种现有的筛分装置的工作原理,研究了现有的振动筛结构及工作参数的优化方案。同时,基于现有的研究成果为残膜机械的研究工作提供几点建议。     

筛分机理的研究

本文采用正交旋转试验、电子计算机模拟回归分析、同位素示踪技术,以筛的振频、振幅、振动方向角和筛体倾角为试验变量,以大豆、小麦、玉米和水稻为试验物料,以筛分率、谷物在筛面上的移送速度、谷层厚度、沉降速度和跃起高度为指标,对往复平面运动筛的筛分机理进行了研究。 分析得出:谷物在筛面上的移送速度与筛分性能的关系;谷层厚度与筛分性能的关系;沉降速度与筛分性能的关系;谷物在筛面上的跃起与筛分性能的关系。综合分析了谷物在筛面上的动态特征对筛分性能的影响——筛分机理。     

棉田机收膜杂除土装置设计与试验

针对残膜资源化利用过程中,棉田机收残膜因土壤含量高导致企业运输成本高、人工分拣效率低、分拣后的土壤废弃物不易处理造成环境污染等问题,结合棉田膜杂中土壤、膜秆等物料特性,设计了一种机收膜杂除土装置。装置主要由筛体、前驱动曲轴、后曲轴、电机及机架等组成,可一次完成膜杂物料打散、膜秆后抛输送和除土作业。为增加筛体对杂膜打散作用,将筛体设计成在曲轴上回转相位不同的4个单筛体,并通过作业过程分析对其结构参数进行设计。试验结果表明:当曲轴转速176.62r/min、筛面倾角12°、筛体振幅139.81mm时,膜杂除土率为86.5%,能够满足膜杂除土作业要求。研究成果可为相关分离装置设计提供参考。     

1QZ-3900型耕层残膜收获机的研制

为了解决耕层内多年来残留的地膜,研制成功了一种适用于新疆沙质土壤区耕层残膜收获作业的1QZ-3900型耕层残膜收获机。该机具利用了振动筛、刮板和尾筛组合工作原理,设计了一种土壤残膜混合物分离装置;振动筛在刮板的配合下,能够有效将混合物抛起并向后输运,同时耕层细碎土壤从筛孔落下;在刮板作用下,残膜、残茬和大块土坷垃,被输送至尾筛,经再一次筛分;残膜、残茬被输送至集杂箱,完成对耕层残膜残茬的清理。经检测,残膜回收率达89.1%,清理过的农田,地表土壤细碎松软,达到设计及后续播种要求,并已通过鉴定。     

板蓝根收获机组合筛面摆动式根土分离装置设计与试验

针对板蓝根收获机作业根土分离率低、根茎伤损率高等问题,设计了组合摆动式板蓝根根土分离装置,阐述了该机整体结构及工作原理。结合板蓝根种植模式及板蓝根收获机的作业要求,通过对筛分过程中组合式筛面根土复合体的动力学分析,确定了影响根土分离效果的主要因素及其取值范围。以根土分离率和根茎伤损率为评价指标,以筛面倾角、曲柄转速、曲柄半径为试验因素,进行二次回归正交旋转组合试验,建立了试验因素与评价指标之间的回归模型,分析了试验因素对评价指标的影响,对组合摆动式板蓝根根土分离装置的结构与工作参数进行优化,结果表明,在筛面倾角为14.94°、曲柄转速为440 r/min、曲柄半径为19.95 mm时,模型得到的根土分离率为97.19%,根茎伤损率为2.66%。对优化后的数据在相同条件下进行田间验证试验,结果表明,根土分离率为96.09%,根茎伤损率为2.75%,满足板蓝根根土分离要求。在相同条件下进行田间对比试验,结果表明,筛条-筛板组合式筛面根土分离性能优于全筛条式筛面和全筛板式筛面。     

谷子收获机风筛式清选装置试验分析

为了减少谷子联合收获的清选损失,对谷子收获机风筛式清选装置进行了试验分析。运用参数可调的风筛式谷子清选装置,以清选风速、风向、筛分振幅和曲柄转速为试验因素,以籽粒损失率和含杂率为试验指标,对谷子联合收获机脱出物进行了清选试验。试验结果表明:籽粒损失率随清选风速、筛分振幅、曲柄转速的增大而增大,随清选风向角度的增大呈先增大后减小再增大趋势;含杂率随清选风速、筛分振幅、曲柄转速的增大而减小,随清选风向角度的增大呈先减小后增大再减小趋势;最优清选工作参数为清选风速4.19 m/s、清选风向30.3°、筛分振幅22 mm和曲柄转速218 r/min,籽粒损失率为2.02 %,含杂率为8.01 %。该研究为谷子联合收获机清选装置结构与工作参数设计提供参考。      

种子清选机电磁变频激振清筛装置设计与试验

清筛装置对筛片的振动激励是提高物料透筛概率、减少筛孔堵塞以及有效清筛的根本因素。现有清筛装置多使用随机弹跳的橡胶球完成清筛作业,但其清筛效果易受到结构与工作参数制约。为解决橡胶球激振力难以精准调控问题,设计了电磁变频激振清筛装置,阐述了总体结构与工作原理,设计了激振清筛单体与变频激振控制系统,分析了振动激励作用机制;以加速度为指标,研究了弹簧预压缩量与激振频率对振动激励的影响规律,结果表明两者均与振动激励正相关;以净度、筛分效率、筛分时间、卡种数量为指标开展了16组玉米种子清选试验,试验结果表明弹簧预压缩量为2 mm、工作频率为3.5 Hz、清筛频率为50 Hz时清筛装置具有较好的作业效果,种子净度99.1%,筛分效率88.6%,筛分时间70 s,卡种数量为0;通过分段设置工作频率与清筛频率,实现了清筛装置激振力的精准调控,能够满足不同工况下正常筛分与强振清筛的作业要求。     

基于离散元法的扇贝肉壳分离直线振动筛仿真与试验

为提高扇贝在蒸煮工序后肉壳分离的筛分效率和筛分质量,设计一种阶梯式直线振动筛分装置。首先,利用三维制图软件对直线振动筛进行结构设计与改进,然后,基于EDEM离散元仿真软件对扇贝物料在振动筛不同工艺参数下的筛分过程进行仿真模拟,通过仿真试验所得数据分析直线振动筛不同工艺参数对筛分效率的影响,以筛分效率及含杂率等评价指标对装置的工艺参数进行优化,最后,进行台架试验来验证仿真试验所得参数的可靠性。结果表明：当直线振动筛的振动频率为12 Hz、振幅为4 mm、振动方向角为30°、筛面倾角为6°时,筛分效率可以达到98%,含杂率不超过3%。本研究验证离散元仿真试验所得工艺参数的可靠性,为贝类海产品肉壳分离装置的效率分析和参数选取提供一定的借鉴与参考。     

玉米籽粒清选波浪筛机构设计与试验

为提高装置对大喂入量玉米脱出物的清选性能,基于曲柄-双摇杆设计了一种波浪筛机构,通过多筛片组“下凹”与“近似展平”姿态的连续转换,实现了整个筛体的波浪式运动,通过理论分析确定了波浪筛结构。采用CFD-DEM耦合仿真对波浪筛清选装置内气固两相运动进行了数值模拟,得出波浪筛清选装置内上部空间可形成一条高速气流带,其有利于杂余吹散,近筛层气流速度沿波浪筛纵向呈先降低后升高趋势,有利于配合筛片组的“下凹”与“近似展平”实现筛上物料运移与暂时滞留,在筛体波浪式运动下筛上籽粒陆续完成撞筛、滞留、抛起、越筛,此种筛分方式提高了籽粒的透筛效率。以清选装置入口气流速度、筛体安装倾角、驱动轴转速为试验因素,以籽粒的清洁率和损失率为指标,进行了二次正交旋转组合仿真试验,建立了各因素与指标间的数学模型,优化获得了各参数的最优组合为：清选装置入口气流速度为14.6 m/s,筛体安装倾角为8.5°,驱动轴转速为240 r/min。高速摄像台架试验结果表明：波浪筛上籽粒的实际运动与仿真中籽粒运动基本一致,验证了仿真结果的准确性;在玉米脱出物喂入量高达7 kg/s时,波浪筛清选装置籽粒的清洁率和损失率分别为99.12...     

纵轴流联合收获机双层异向清选装置设计与试验

针对传统纵轴流联合收获机清选系统单层筛架在作业过程中存在大喂入量下损失率和含杂率高等问题,设计了一种结构紧凑、清选能力强、清选效果好的双层振动清选装置,提出了双层异向独立振动的玉米籽粒清选方式,分析确定了筛面和物料的运动规律、清选筛和双风道的结构参数以及传动机构的运动参数。以籽粒含杂率、籽粒损失率和分布比例为评价指标,对曲柄转速进行单因素试验,确定最佳工作参数为上曲柄转速220r/min、下曲柄转速190r/min;选取上筛曲柄长度和下筛曲柄长度为试验因素,进行了两因素三水平正交试验,确定较优组合为：上、下筛曲柄长度分别为50mm与40mm。在较优水平组合下,以8kg/s的喂入量进行验证试验,试验结果表明籽粒损失率为0.45%,籽粒含杂率为0.76%,籽粒分布比例为1.92%,清选效果较好,能满足清选性能要求。     

气吸式残膜回收除杂一体机试验研究

针对现有残膜回收机捡拾率低且回收后的残膜中含有大量碎土块、秸杆等杂质的问题,通过增设割膜装置、吸膜除杂装置、集膜装置,研制了一种气吸式残膜回收除杂一体机。本文以前进速度、弹齿链转速和风机转速为试验因素,以残膜的捡拾率为试验指标进行实地试验,结果表明各试验因素对残膜捡拾率的影响由大到小为:弹齿链转速>前进速度>风机转速。通过正交试验极差分析和方差分析得出,当前进速度为5 km/h,弹齿链转速为225 r/min,风机转速为1900 r/min时,残膜的捡拾率为91.6%,残膜含杂率为10.5%。研究结果可为残膜回收设备研发提供理论依据。     

齿带式残膜回收机脱膜装置的设计与试验

针对现有残膜回收机脱膜不干净的问题,研制了一种脱膜装置,主要包含中心辊、带轮和脱膜圆盘。介绍了装置的工作原理,通过理论分析并结合计算确定了脱膜圆盘的主要结构参数。为检验该装置的工作效果,于2019年3月在新疆第一师六团进行田间试验,试验面积累计10.5hm^2,采用三因素三水平试验,用Design-expert软件中Box-behnken模块分析试验结果,优化得出最优组合。结果表明:当机具前进速度为6km/h、脱膜辊转速为120r/min、卸膜辊转速为180r/min时,脱膜率最高为96%,达到了使用要求。     

残膜回收机带式卷膜装置设计与试验

为解决现有残膜回收机集膜装置在集膜和卸膜过程中残膜质地松散、作业效率低等问题,设计了一种带式卷膜装置。阐述了该带式卷膜装置的基本结构和工作原理,通过理论分析确定了关键部件结构参数,分析了卷膜作业过程,经过计算分析得到可卷收残膜膜卷的最大直径、卷膜速比范围、卷膜倾角范围。采用三因素三水平Box Behnken试验设计方法,建立了各因素与膜卷密度之间的数学模型,确定了较优工作参数组合为:机具前进速度5.38 km/h、卷膜速比为1.19、卷膜倾角为80°,此时平均膜卷密度为122.7 kg/m³。田间试验表明,卷膜装置作业性能稳定,膜卷质量良好,满足设计和实际作业要求。     

滚筒筛式膜杂风选机筛孔清堵装置设计与试验

为解决滚筒筛式膜杂风选机运行过程中易发生筛孔堵塞,导致筛分性能差、膜中含杂率高等问题,设计了一种通过喷头喷射气流扰动筛孔处流场、破坏堵塞物在筛孔处受力平衡的筛孔清堵装置。该装置包含对角安装在滚筒筛式膜杂风选机两侧的离心式鼓风机、稳压管、滚筒外缘的气流管道等。通过理论分析确定了筛孔清堵的临界气流速度为1.151m/s,采用计算流体力学仿真与曲线拟合的方法探明了风机风速与喷头喷射气流速度呈正相关关系,最终确定风机风速为9.2m/s。设计并搭建样机进行试验,结果表明：当风机风速为9.2m/s时,筛孔堵塞率为8.28%,膜中含杂率为7.33%,较安装筛孔清堵装置前筛孔堵塞率、膜中含杂率分别降低16.27、4.64个百分点,其中各喷头喷射气流速度平均值为3.81m/s,最小值为1.22m/s,满足清堵要求,清堵装置持续工作过程中,筛孔堵塞率和膜中含杂率基本保持不变。     

基于零位移的膜上移栽装置运动轨迹设计与仿真

针对现有移栽机移栽效率低及膜上作业存在刮膜、撕膜等问题,研究设计了一种由双曲柄摇架连杆构成的蔬菜快速移栽装置。该装置通过曲柄的旋转和摇架摇摆,使打穴体钝角入土、锐角出土,以及打穴体实现相对后移;增速装置增加打穴体入土速度,缩短打穴时间,实现了打穴体零位移条件下的快速移栽作业。仿真实验表明:该装置可以实现在2km/h行进速度下打穴体的"Y"运动轨迹,满足蔬菜移栽的农艺要求,且保证移栽性能、克服刮膜现象、提高作业速度。     

电驱式玉米膜上直插穴播机前进速度补偿机构参数优化

为提高电驱式玉米膜上直插穴播机膜孔合格率和播种深度合格率,对前进速度补偿机构和限深机构进行了计算,应用Matlab仿真前进速度补偿机构各参数对穴播轨迹的影响,筛选出主曲柄角速度、中心距和副曲柄长度对膜下播种深度合格率和膜孔合格率影响较大;采用三因素三水平响应面法进行多因素方差分析,结果表明:影响播种深度合格率的因素主次顺序为:中心距、副曲柄长度和主曲柄角速度;影响播种深度合格率的因素主次顺序为:副曲柄长度、主曲柄角速度和中心距;以播种深度合格率为主,兼顾膜孔合格率最大为优化目标,优化结果为:当主曲柄角速度为89.10 rad/s、中心距为58.55 mm、副曲柄长为95.1 mm时,播种深度合格率和膜孔合格率的5次均值分别为94.89%、93.61%。试验表明前进速度补偿机构运行平稳可靠,试验效果满足玉米播种机相关标准要求及甘肃省玉米播种农艺要求。