S7-200 PLC在ZJ17梗签分离控制系统中的应用

ZJ17卷烟机组原梗签分离控制系统控制技术落后,操作不便,可靠性低,已经无法满足烟厂现代化生产需求,因此,采用S7-200系列PLC、触摸屏以及PROFIBUS现场总线技术对原系统进行改进,设计一套新型在线控制系统,主要包括对梗签分离设备的实时监控,数据记录,参数控制等功能。同时解决真空浮选腔落料口附近梗签量过多时易堵塞的问题。试验结果表明,改进后的控制系统可提高设备的稳定性与可靠性,机组操作与维护变得更加简单,并且使梗中含丝率由17.97%下降至1.59%,每年可为烟厂节省超过3 000 kg成品烟丝,为烟厂精益生产提供支持。     

负压谷物风选机设计与性能试验

根据风力清选的基本原理设计了负压谷物风选机,阐述了工作原理和整机结构.配置物料提升系统、管路系统、风量调节装置和风机,进行了空机性能试验和大豆、水稻的风选试验.空机性能试验结果表明,风选系统的气流流量利用率随着风门开度的增大而降低,且风选通道内的气流速度、气流流量与风门开度呈三次拟合函数关系;大豆、水稻的风选试验表明,当大豆、水稻进料速度分别为3.5、3.0 t/h时,大豆和水稻的风选试验适宜风门开度分别为0.6、0.4,理论计算风选系统气流流量分别为1 950、1 050 m3/h.     

嵌入旋转气腔式水稻穴直播排种器设计与试验

针对气吸式排种器气压利用不充分、种盘旋转与橡胶垫存在摩擦、穴播均匀性差等问题,设计了一种嵌入旋转气腔式水稻穴直播排种器。基于ANSYS软件对腔体内部流场进行模拟仿真,以吸孔孔径和吸孔位置分布为影响因素、以气腔压力平均值和吸孔处的平均流速为评价指标进行数值模拟仿真研究。仿真结果表明：气腔流场分布比较稳定,可为吸种提供稳定的负压环境。应用JPS-12试验台进行试验验证,以气腔转速、负压和填种高度为影响因素,以播种合格率、漏播率和重播率为评价指标,进行三因素五水平二次正交旋转组合试验,运用Design-Expert 8.0.6对数据完成方差分析和显著性检验,得到回归方程和响应曲面图,通过分析各因素间的交互作用,确定了最佳参数组合：当气腔转速为21.61r/min、气腔负压为4.4kPa、填种高度为15.7cm时,作业性能最好,此时播种合格率93.6%,漏播率3.47%,重播率2.93%。试验结果与优化结果相符,满足粳稻穴直播要求。     

提高SH885流化干燥机出口梗丝水分的均匀性

针对制丝线流化干燥机出口梗丝水分均匀性较差、离散程度较大和梗丝风选后的梗签中含有少量结团梗丝等问题,将通过提高梗丝在流化干燥工序前梗丝水分的均匀性、流化干燥机进口梗丝的连续和均匀性、流化干燥机床体内横向截面热风风速的均匀性等措施解决存在的问题,以达到既提高工序加工质量,又降低物耗的目的。     

胡麻脱粒清选装置作业过程仿真与试验

针对分段收获后胡麻脱出物形状差异小、混杂程度大、清选困难等问题,设计了胡麻脱粒清选装置。为提高胡麻脱粒清选装置作业效率,探究胡麻脱粒物料气流式清选机理,以装置气流清选系统为研究对象,分别建立清选系统CFD模型和胡麻脱出物DEM模型。采用CFD-DEM耦合仿真技术,通过研究各组分脱出物料的运动轨迹与空间位置分布,得出清选系统内胡麻脱出物分离规律,并进行验证试验,校验仿真模型可靠性。仿真试验表明,胡麻脱粒物颗粒在清选系统内气流场的作用下表现出较好的分离清选效果,同时,通过分析模拟试验所得到的胡麻脱粒物颗粒数量和平均速度变化曲线,探明了胡麻脱粒物料在分离清选作业过程中运移的平均速度和数量的变化规律。验证试验表明,该装置在最佳工作状态下作业后胡麻籽粒的清选损失率为2.78%,含杂率为2.23%,与仿真模拟胡麻籽粒损失率（2.05%）、含杂率（1.56%）相比,二者试验结果分别仅相差0.73、0.67个百分点,实际试验结果与仿真模拟结果吻合度较高,验证了模型的可靠性。     

花生捡拾收获机三风系风选系统流场数值模拟与试验

受复杂作业环境影响,轴流式花生捡拾收获机的风选过程存在风选损失率高、含杂率高等问题,通过开展不同条件下的数值仿真试验,分析了4种颗粒的速度、位移及轨迹变化情况,确立了由横流风机、主离心风机、副离心风机组配的三风系风选系统的工作参数及其范围,并基于Box-Behnken的中心组合设计理论,以横流风机转速、吸秧高度、吸杂高度三因素作为影响因子,开展响应面试验研究,分析各因素对风选损失率和含杂率的影响并对影响因素进行优化。试验结果表明：风选损失率影响由大到小为吸杂高度、横流风机转速、吸秧高度;含杂率影响由大到小为横流风机转速、吸杂高度、吸秧高度,求解的最优参数组合为：横流风机转速1508r/min、吸秧高度181mm、吸杂高度211mm,对应的风选损失率为1.52%、含杂率为1.01%,比优化前分别降低了1.42、1.26个百分点。     

气吸针式摇摆叶菜精量播种机设计与试验研究

针对叶菜类种子粒径小且无规则形状、传统播种机存在精量化程度不高及播种成功率低等问题。以气吸针式播种方式为基础,设计了一种气吸针式摇摆叶菜精量播种机,并采用笔型气缸将直线往复运动转化为播种机摇摆往复运动来实现气缸运动一次完成两次播种。设计了导种结构代替传统播种机垂直运动方向的机械结构,并加入了振动装置使种子处于高频振动状态,提高种子吸附成功率的同时,也避免了种子间相互粘连。依据叶菜种子的三维尺寸,通过理论计算得出了实现种子吸附的临界气流速度为10.1m/s,且采用仿真软件对播种机核心部件笔型气缸的量程、吸嘴内腔结构和负压分流管的结构进行了确定。搭建了气吸针式摇摆叶菜精量播种试验平台,以负压大小、吸嘴口直径大小、种盘振动强度为试验因素,以漏播率、重播率、单粒率为试验指标,进行三因素三水平正交试验,通过对方差与极差的分析确定了试验因素的最优组合参数,即负压大小-25kPa、吸嘴口直径大小0.6mm、种盘振动强度64Hz;依据此参数组合进行播种验证试验,漏播率为2.75%、重播率为5.5%和单粒率为91.75%,可满足叶菜的精量播种要求,为叶菜精量播种提供了一种新的方法。     

玉米大豆兼用腔盘组合孔式排种盘设计与充种性能试验

针对玉米大豆带状复合种植条件下传统机械式排种器不易实现二者兼用精量排种要求、现有气力式排种器排种速度提高因型孔漏充存在漏播断条等问题,设计了一种具有腔盘组合孔结构的排种盘,分析确定了排种盘关键结构参数,构建了吸附过程和吸运过程力学模型。应用EDEM离散元仿真与台架试验相结合的方法进行了排种盘型式优选试验,结果得出：腔盘组合孔式排种盘具有提高充种室种群定向运移平均速度和增大拖拽充种角的作用,有效抑制了型孔漏充率。以安装优选种盘的玉豆兼用排种器为对象,以机组前进速度和工作负压为试验因素,以漏充率和充种合格率为试验指标,采用二因素全因子试验设计开展了充种性能试验,结果表明：当机组前进速度为4.0～7.0 km/h、工作负压在3.0～4.0 kPa时,玉米和大豆种子漏充率均小于3.6%、充种合格率均不小于96%。田间验证试验表明,在机组前进速度为4.0～7.0 km/h、工作负压为3.0～4.0 kPa条件下,腔盘组合孔式排种盘的排种器播种玉米和大豆漏充率分别不大于3.8%、4.2%;当工作负压为3.0 kPa、机组前进速度为7.0 km/h时,自扰动腔盘组合孔式排种盘相比无扰动平面排种盘,播...     

核桃壳仁风选机的设计与试验研究

为实现核桃加工破壳后的壳仁分离,采用风选式原理对核桃壳仁进行分离。以喂入量、风量级、风腔长度和管道倾角为试验因素,进行混合水平正交试验。试验结果表明:风量大小和风腔长度对壳中含仁率有显著影响,风腔长度对仁中含壳率有极显著的影响,喂入量对高路仁损失率有极显著的影响。通过优化试验方案得出壳仁风选机的最优参数:喂入量为0.16kg/s、风量级为2.5级、风选腔长度3.2m和管道倾角θ取60°,能够达到仁中含壳率小于3%,壳中含仁率小于7%,高路仁损失率小于5%,均符合设计指标要求。     

气吸滚筒式棉花精密排种器的设计与试验

针对气吸滚筒式排种器能耗大、吸孔易堵塞等问题,采用气流清种、隔压板隔开气室减小负压气室空间及滚轮式清堵装置对吸孔进行清理等方式,设计了一种基于气流吸种的滚筒式精密排种器,对其工作原理与主要部件结构参数进行了介绍,并进行了相关台架试验。试验以滚筒转速、吸孔直径、负压大小为影响因子,进行正交试验,并通过极差分析与方差分析确定了影响排种性能的主次因素与最佳参数组合。试验验证表明:滚筒转速10 r/min、负压-4.5kPa、吸孔直径3.5mm时、合格率为93.2%,漏播率为2.1%,重播率为4.7%,排种性能最好,满足棉花精密播种的种植要求。     

气力式油菜精量排种器气流场仿真分

排种器排种性能直接影响播种机工作质量，为确定气力式油菜精量排种器的结构参数、气流场的运动状况，以ANSYS/CFX为工具，按照正交试验的方法，分别对正压区、负压区气流场进行了仿真研究，并对仿真结果进行了试验验证。研究表明：排种盘型孔数量是影响气流场和排种质量的重要因素；排种盘型孔数量为25时，负压区型孔压强为-754Pa，排种器合格指数达     

正负气压式油菜割台分行落粒回收装置设计与试验

针对油菜联合收获分行剪切落粒多、损失高的问题,提出了油菜割台分行损失气力回收方法,设计了正负气压组合式油菜割台分行落粒回收装置。通过正压气流导向收集分行散落物料,并由负压气流定向输送回割台,实现回收减损。基于Fluent构建了回收管内部流场仿真分析模型,单因素试验确定了喉管直径、喉管倾角分别为70 mm、120°,在一定范围内负压气流速度随渐扩角、渐缩角的增大而减小且存在交互作用;以进风口直径、渐缩段长度、出风口直径和渐扩段长度为试验因素,以负压气流速度为评价指标,开展了四元二次回归正交组合试验,结果表明影响负压气流速度的主次顺序为渐扩段长度、进风口直径、渐缩段长度、出风口直径,较优参数组合为进风口直径94 mm、渐缩段长度38 mm、出风口直径115 mm、渐扩段长度350 mm;建立了回收装置内部流场-物料CFD-DEM耦合仿真模型,研究了正压、负压气流速度对物料回收效果的影响,结果表明物料回收率随正压气流速度的升高先增大后减小、随负压气流速度的升高持续增大,明确了较优正压气流速度为20 m/s;基于正、负压气流流量分析,确定了气流分配器中两路气流通道的截面积之比为1∶3;田间试验...     

气力式油菜精量排种器气流场仿真分析

排种器排种性能直接影响播种机工作质量,为确定气力式油菜精量排种器的结构参数、气流场的运动状况,以ANSYS/CFX为工具,按照正交试验的方法,分别对正压区、负压区气流场进行了仿真研究,并对仿真结果进行了试验验证.研究表明:排种盘型孔数量是影响气流场和排种质量的重要因素;排种盘型孔数量为25时,负压区型孔压强为-754 Pa,排种器合格指数达94.2%.     

侧深施肥装置三通管气固两相流仿真与试验

为探究气吹式侧深施肥装置三通管不同结构特征对气流和肥料颗粒运动的影响,通过理论分析,设计气流入口与出口轴线垂直的a型三通管、气流入口与出口轴线呈45°夹角的b型三通管、气流入口与出口同轴的c型三通管。在三通管内径为28 mm、通入气流速度为16.4 m/s、肥料颗粒流量为20 g/s的条件下,采用CFD-EDM耦合方式对不同管道内气流、压力、颗粒运动状态进行仿真分析。结果表明：气流经a、b、c三种类型三通管产生不同的流动效果,进而影响肥料颗粒运动特性,颗粒最大运动速度分别为1.99 m/s、2.94 m/s、2.07 m/s,期间颗粒产生最大碰撞力分别为0.05 N、0.13 N、0.34 N。通过验证试验对比表明,采用b型管侧深施肥装置排肥稳定性变异系数为0.81,肥料破损率为0.72%,施肥过程中无肥料堵塞。     

群组吸孔气吸式芹菜排种器设计与试验

气吸式排种器可实现小颗粒种子的精密排种,但芹菜种子球度较小,且农艺要求一穴多粒,成为芹菜气吸式排种器精量排种的难点。为此本文基于CFD流体仿真,结合多因素、多水平试验分析及验证等方法,设计一种群组吸孔的气吸式芹菜精量排种器。以西芹“文图拉”芹菜种子为研究对象,首先,根据芹菜种子三轴尺寸,确定吸孔形状及尺寸;其次,通过CFD流场仿真研究不同吸孔分布结构下吸孔负压并确定群组吸孔数量;再次,通过理论分析推导确定最低吸种负压;最后,以气室真空度、种盘转速、吸孔分布结构为试验因素,以漏播率、重播率、合格率为试验指标,进行三因素三水平正交试验。通过极差分析和方差分析确定了影响排种性能的主次因素与最佳参数组合。结果表明：气吸式芹菜精密排种器较优组合参数为气室真空度-4 kPa、种盘转速20.75 r/min、吸孔分布结构为正等边三角形,此时播种合格率为88.9%,漏播率为5.1%,重播率为6.0%。田间试验结果为：合格率83.48%,重播率9.15%,漏播率7.37%。本研究实现了气吸式芹菜精密穴播,可为一穴多粒球度较小的小颗粒种子精量排种器设计提供参考。     

基于EDEM的打叶机打辊参数对打叶质量的影响

为了提高打叶工艺质量,包括提高打后去梗率、降低大片率、提高中片率、控制小片率和碎末率,以单辊打叶机为对象,通过建立打叶机三维模型,制作烟叶的颗粒模型,并将模型导入EDEM模拟打叶过程,提取仿真结果,主要以打叶去梗率反映打叶质量,通过EDEM软件中烟叶烟梗颗粒之间bond键的断裂数量判断去梗效果。然后,改变打辊的转速、辊刀的螺旋角角度进行多次仿真,优化打辊参数,提高了打叶效率。研究结果表明:当打辊转速为531 r/min,螺旋角为3°,打叶效果最佳。为打叶机打辊的工艺和结构参数改进提供了一定的参考。     

玉米联合收获机贯流风阶梯式振动筛设计与试验

为降低筛分作业后籽粒损失率,同时保证籽粒清洁率,分析了玉米脱出物在气流场中运动状态,基于贝壳筛设计阶梯式筛体,并通过籽粒碰撞理论设计阶梯缓冲带,使籽粒在阶梯暂时"滞留",减轻杂余对籽粒夹带作用。在筛面振幅19 mm条件下,采用CFD-DEM耦合仿真方法,以入风口气流速度、气流角、阶梯高度和筛面振动频率为试验因素,玉米籽粒清洁率和损失率为试验指标,进行二次正交旋转组合试验。通过响应曲面方法对试验结果进行分析,利用软件对回归数学模型进行优化。结果表明:当气流速度、气流角、阶梯高度和振动频率分别为16 m/s、25°、8.36 mm和4.45 Hz时,籽粒损失率和清洁率分别为1.69%和98.8%,通过贯流风阶梯式振动筛台架试验验证了结果的准确性。通过对比试验得到,阶梯式贝壳筛作业后籽粒损失率降低为2.12%,清洁率提高到99.16%,清选性能得到提高。     

玉米秸秆皮穰分离试验装置空载时气流场的研究

为玉米秸秆皮穰叶分离机配备风机和提高分选质量及生产率提供试验与理论基础,考察研究穰颗粒群与气流的相对运动、测定不同规格穰颗粒群的悬浮速度,同时还研究玉米秸秆皮穰分离试验装置空载时剥穰辊转速、剥穰辊轴线距其前端竖直面距离、风速计探头距顶板的距离和剥穰刀位置等四个试验因素对剥穰辊前端机腔风速和风量的影响。试验结果表明:在试验范围内,穰颗粒群的悬浮速度的取值范围是1.16~3.77m/s;四个试验因素的单因素效应和风速计探头距顶板的距离和剥穰刀位置的交互作用对剥穰辊前端机腔风速和风量均有显著影响,可能是因为气流沿剥穰辊半径方向受力不均,造成流动损失。     

水稻悬浮速度试验研究

研制了一种农业物料悬浮速度测定试验台,测定了水稻脱出物中的饱满籽粒、干瘪籽粒、大枝梗、小枝梗、带柄籽粒、茎秆和茎叶等的悬浮速度。根据试验结果得到了清选时理想气流速度范围大约为2～6m/s。通过在DFQX-3物料清选仿真与控制试验台上的试验,得出离心风机转速为1050r/min时清选效果最好的结论。此时清洁率为97.77%,损失率为0.41%,对水稻清选具有一定的指导意义。     

玉米联合收获机贯流风阶梯式振动筛设计与试验

为降低筛分作业后籽粒损失率,同时保证籽粒一定清洁率,分析了玉米脱出物在气流场中运动状态,基于贝壳筛设计阶梯式筛体,并通过籽粒碰撞理论设计阶梯缓冲带,使籽粒在阶梯暂时“滞留”,减少杂余对籽粒夹带作用。在筛面振幅19 mm的条件下,采用CFD-DEM耦合仿真方法,以入风口气流速度、气流角度、阶梯高度和筛面振动频率为试验因素,玉米籽粒清洁率和损失率为试验指标,进行二次正交旋转组合试验。通过响应曲面方法对试验结果分析,利用软件对回归数学模型进行优化。结果表明:当气流速度、气流角度、阶梯高度和振动频率分别为16 m/s、25°、8.36 mm和4.45 Hz时,籽粒损失率和清洁率分别为1.69%和98.8%,均满足玉米籽粒联合收获机性能要求,进行贯流风阶梯式振动筛台架试验验证了结果准确性。通过对比试验得到,相比于平面贝壳筛,阶梯式贝壳筛作业后籽粒损失率降低为2.12%,清洁率提高到99.16%,清选性能得到提高。