生物质连续热解反应装置的变螺距螺旋输送器设计

研制了带有变螺距螺旋输送器的生物质连续热解反应实验装置,对变螺距螺旋输送器参数进行了设计.冷态实验结果表明,变螺距与正、反向螺旋相结合的物料输送方式,更易于热解挥发物顺畅地由尾端排出,保证了连续热解反应的正常进行.该装置对一般生物质处理量约为30 kg/h,停留时间5～ 10 min,能满足连续稳定热解反应的要求,可开展多种农林生物质连续热解反应的实验研究.     

D形截面螺旋输送机输送颗粒物料的实验研究

在可控转速的情况下运输粉末或者颗粒等松散物料时,因其机构简单,螺旋输送机被广泛应用于林业、农业等多种背景下的短距离提升或水平运输物料。为此,采用实验方法,针对改进后的D形截面筒的输送机进行输送颗粒物料的研究,结果表明:输送的质量流速率随着输送转速的增加而增加,随输送角度的增大而降低。另外,螺距和颗粒物料的粒径也对质量流速率有影响:大螺距的输送质量流速率较大,且随着输送倾斜角度的增大,螺距对质量流速率的影响减小;大颗粒的质量流速率大于小颗粒,且随着输送倾斜角度增加差距增大。     

切碎玉米秸秆螺旋输送性能试验研究

在水平螺旋输送试验装置上对切碎玉米秸秆的螺旋输送性能进行了单因素试验和正交试验,研究了螺旋轴转速、填充系数和螺距对输送量和功率消耗的影响。单因素试验结果表明:螺旋轴转速、填充系数和螺距对输送量和功率消耗的影响显著;且随着螺旋轴转速、填充系数和螺距的增大,输送量和功率消耗都呈上升趋势。正交试验结果表明:因素对输送量影响的主次顺序是螺距、填充系数、转速;因素对功率消耗影响的主次顺序是转速、螺距、填充系数。采用综合平衡法最终得到的较优水平组合是A1B1C3,即螺旋轴转速56r/min、填充系数0.3、螺距3 0 0 mm。本试验可为提高玉米秸秆螺旋输送综合质量提供参考。     

散粒物料螺旋输送试验台设计

针对目前我国对散粒物料螺旋输送装置研究缺乏的现状,设计一种参数可调散粒物料试验台设计试验台。该试验台可实现对螺旋输送装置转速、螺距、下料口大小等参数的调整,并采集到物料输送过程中螺旋叶片以及输料筒等位置的受力情况。满足不同输送试验的要求;采用先进的数据采集处理系统,对试验数据进行实时采集处理。试验台结构简单,操作方便,为散粒物料螺旋输送装置的设计与研究提供新的试验平台。该试验台转速的调节范围为0～600rpm;可调节螺距有25mm、30mm、35mm、40mm、45mm、50mm六种;下料口的口径调节范围在0～0.25m2。     

U型渠掘进衬砌一体机螺旋输送设计与仿真

以U型渠掘进衬砌一体机的施工土壤性质为条件,设计了螺旋输送机的叶片直径,通过经验公式确定了螺旋输土机构的转速.分析了螺旋输送机的物料运动学简图,得出螺旋输送机的最佳螺距.探讨了螺旋输送装置的倾角影响因素,最后确定最佳倾角为11°.计算了螺旋输送机构的驱动功率.利用EDEM离散元软件,模拟了螺旋输送装置工作过程,对螺旋输送装置的设计提供了建议.     

基于离散单元法的螺旋输送机数值模拟与分析

为探究螺旋转速、填充率、螺旋直径以及螺距对颗粒物料运动速度、螺旋输送机输送量和功率消耗的影响,减少今后螺旋输送机设计选型的困难,基于离散单元法,对螺旋输送机进行数值模拟,再以输送单位质量物料所消耗的功率(功率消耗/输送量)作为评价螺旋输送机输送性能的指标。结果表明:螺旋转速和填充率影响最显著,且在其他条件一定的情况下,螺旋转速和填充率分别为200r/min和20%时,螺旋输送机输送单位质量物料所耗功率最小;当在螺旋转速和填充率一定的情况下,螺旋直径与螺距的比值约为0.9时,输送机输送单位质量物料所耗功率最小。     

农田灌溉沉沙处理技术的仿真稳定供料装置参数设计

针对新疆水资源匮乏,农田灌溉水含沙量大、滴头易堵塞的问题,研究灌溉用水的沉沙处理技术,通过泥沙物料的受力和速度计算分析,试验确定仿真稳定供料装置的供料输送量、螺旋叶片直径、螺旋叶片间距和螺旋轴直径等参数。得出结论,供料装置的螺旋叶片大直径配合低转速,小直径配合高转速;其填充系数要小于50%;螺旋叶片的直径、间距一旦选定,既为常数,在运行过程中,要根据不同的物料特征,改变装置的运行转速来实现稳定输送;供料装置的阻力系数,随着输入量的增加而减小,当最大转速n_(max)额定转速n时,物料在叶片上的轴向速度将快速增加。该研究为灌溉用水的沉沙实验研究提供理论参考。     

秸秆两级螺旋输送系统设计

针对目前螺旋输送系统存在物料堆积现象,不能保证连续性输送的问题,设计了一种采用螺旋输送技术,设计智能调控速度高低布置两级螺旋式输送机构。通过研究输送功率、螺旋转速及机构布置高度对进料量影响规律,解决生物质运输速度和数量难以控制问题;基于齿轮传动同步控制技术,设计"Z"形防堵结构与二级螺旋输送机构同步控制装置,研究"Z"形防堵结构翻转状态与输送机构工作匹配关系对物料输送影响,使物料进入与输送形成时间差,防止物料堆积,实现机构防堵功能。     

免耕播种机无轴螺旋排肥输肥装置设计与试验

针对西南地区坡度较大、免耕地表秸秆及根茬等造成耕地平整度较差,驱动式破茬防堵免耕播种机作业时机具整体产生振动较大,导致排肥器排肥及导肥管导肥作业性能差的问题,基于螺旋输送原理,设计了一种柔性无轴螺旋排肥输肥装置。通过对肥料的螺旋输送以及物料临界输送速度分析,得出螺旋叶片最佳充肥尺寸以及转速范围。采用EDEM仿真进行二次回归正交旋转试验和响应曲面法分析无轴螺旋排肥输肥装置最佳工作参数：螺旋叶片内半径3mm、螺旋叶片外半径12.8mm、螺旋叶片转速319r/min以及螺旋间距24.5mm。田间测试结果表明,在地表平整度平均值以及地表坡度分别为8.9cm、16.1°时,无轴螺旋排肥输肥装置在作业速度1.5 m/s时,排肥精度误差、均匀性变异系数分别为1.87%、2.52%,满足国家施肥标准,播肥符合当地农艺要求。所设计的无轴螺旋排肥输肥装置满足免耕播种施肥要求,可为在地表平整度较差时排肥和振动较大条件下排肥器以及导肥管的设计与改进提供参考。     

基于Solidworks的土肥混合运动仿真分析

基于Solid Works Motion软件对螺旋面土肥混合装置进行了运动仿真研究。采用不考虑颗粒相互作用的单颗粒与螺旋面接触的简化模型通过运动仿真分析颗粒运动轨迹和运动速度与螺旋搅拌轴转速、螺距及颗粒位置之间的关系。仿真实验结果表明:颗粒运动轨迹受螺旋搅拌轴转速影响较大,颗粒x/y方向速度随搅拌轴转速基本成线性增大关系,受位置和螺距影响相对较小;颗粒z方向速度主要受螺距的影响,随着螺距增大,z方向最大速度明显增大。     

无轴式喷水推进泵的水动力特性

为提高现有SDPM-450型喷水推进泵的水动力特性,提出了无轴式喷水推进泵的理念.采用齿轮轮缘驱动结构代替原有的皮带轮--驱动轴传动结构,避免了驱动轴对泵进流场的扰动作用.应用商业CFD软件分别对无轴式喷水推进泵和原模型进行三维建模和数值计算,围绕理论、内部流动和推进性能3个方面进行水动力特性研究.对比分析表明:驱动轴的摒弃降低了进水流道的损失系数和伴流系数,减小了不均匀进流对喷水推进泵速度场的扰动,进而加强了喷水推进泵的过流能力和做功能力;无轴式结构增强了喷水推进器的推进性能,在高航速区间内尤为明显,推力增大了20%,推进效率提高了15%;高效区间向高航速方向延伸,船舶的航行范围得以拓宽,平均增幅为3~5节.因此,无轴式喷水推进器结构上具有可行性,水动力特性上具有优越性,该研究为喷水推进装置的未来发展提供了一个方向.     

热载体与生物质半焦散体颗粒的分离特性研究

在以固体热载体加热实现生物质快速升温热解液化工艺中,热载体与热解半焦颗粒的分离极为重要。为了研究陶瓷球热载体与生物质半焦颗粒的分离过程,设计制作了V型下降管冷态实验装置,并利用粒子图像测速仪对不同质量比(30:1,40:1,50:1,60:1)、圆形出口和方形出口条件下的颗粒分离规律进行了实验研究。研究表明,该装置能够保证热载体和生物质半焦颗粒喂料流畅、稳定且均匀,能够满足实验所需要的两种颗粒的不同混合质量比的要求;陶瓷球对生物质半焦颗粒的携带作用明显,受生物质半焦颗粒影响水平流动速度、轨迹的高度和射程减少50%左右;管口下底面与筛网的竖直高度应大于20mm,水平距离应大于32mm,筛网的水平投影长度应大于120mm,分离效果较好。     

螺旋运动式自动割胶装置设计与试验

针对人工割胶劳动强度大,工作效率低,人工成本高且胶工紧缺等问题,设计了一种螺旋运动式自动割胶装置。通过分析割胶轨迹与割胶刀作业状态下的受力情况,获得螺旋化轨迹方程,设计仿割胶轨迹螺旋轨道与齿轨;利用ADAMS软件对3种不同齿形的传动轴与螺旋齿轨的传动稳定性进行仿真分析,确定螺旋传动机构的结构和工作参数,基于柔性连接方式设计贴树仿形割胶机构。以传动轴转速、耗皮厚度与橡胶树直径为试验因素,以割胶深度和割面平滑度合格率为试验指标,进行正交试验。结果表明：割胶装置在传动轴转速12.00 r/min时,对不同直径橡胶树具有最优的割胶效果,其割胶深度平均合格率为89.60%,割面平滑度平均合格率为91.19%;其中,对直径为200 mm的橡胶树进行耗皮厚度2 mm的割胶作业时割胶效果最佳,其割胶深度平均合格率达到93.93%,割面平滑度平均合格率达到94.32%,满足割胶作业要求。     

基于dsPIC30F5015的苗盘自动输送机构控制系统

针对目前移栽机中苗盘输送机构定位精度低、冲击大、调整不便、智能化程度低等问题,设计了一种基于ds PIC30F5015和Lab VIEW的苗盘自动输送机构控制系统。采用伺服电机作为动力源,并用光电编码器采集伺服电机转速,设计了以高性能微控制器ds PIC30F5015为核心的硬件系统。采用模块化程序设计思想,在MAPLAB IDE开发环境下,开发了下位机软件;采用Lab VIEW平台开发了上位机控制软件。在苗盘自动输送试验台上进行了位置控制性能试验,结果表明:苗盘定位误差小于0. 32mm,相对误差小于0. 5%。该系统运行稳定,响应速度快,控制精度高,能够满足苗盘自动输送和精确定位的实际需求。     

组合式大蒜柔性去皮装置设计与试验

为解决去皮率低、蒜仁易损伤等问题,设计了一款组合式大蒜柔性去皮装置。通过浮动搓擦单元分离蒜皮,振动机构完成输送,蒜瓣经过浮动搓擦、振动梳刷及气吹等组合作用完成柔性去皮。结合大蒜的物理机械特性,设计了搓擦机构、振动机构、梳刷机构、气吹机构等关键部件;通过对蒜瓣在浮动搓擦单元和振动筛内的动力学分析,确定了影响去皮性能试验的主要因素和取值范围。以搓擦筒轴转速、梳刷间距和曲柄转速为试验因素,以去皮率和损伤率为试验指标,进行三因素三水平响应面试验,求得搓擦筒轴转速、梳刷间距和曲柄转速的最优参数组合并进行了试验验证。试验结果表明最优参数组合为：搓擦辊轴转速70.73 r/min、振动频率6.68 Hz、梳刷间隙18.00 mm;最优参数组合下,蒜瓣去皮率为93.68%、损伤率4.40%,试验验证结果与优化结果相对误差均小于5%,满足大蒜去皮要求。     

水田机械式强制排肥装置设计与试验

目前水田机械施肥均匀性差，且作业时在施肥开沟器末端容易出现肥料粘结、架空、堵塞开沟器等现象。针对以上问题，本文设计了一种水田机械式强制排肥装置，并对其关键部件进行了结构设计及性能试验。将水田机械式强制排肥部件的工作过程分为3个阶段，通过运动学和动力学研究方法分析了各工作阶段肥料在螺旋强制排肥部件内的状态，以及影响排肥部件工作性能的关键因素，对螺旋强制排肥部件的直径、转速、螺距3个因素进行了设计计算。以排肥均匀性变异系数为响应指标，进行了螺旋强制排肥部件的单因素台架试验，通过对最小显著性差异进行统计分析，确定了各因素的取值范围；安排了二次正交旋转组合试验，并对试验结果进行了方差分析和响应面分析，确定了影响排肥性能指标因素的影响由大到小为转速、螺距、直径，建立了排肥性能指标与各因素之间的回归方程，运用Design-Expert软件对试验因素优化求解，确定了较优工作参数组合为螺旋输送器转速120.09r/min、直径23.90mm、螺距21.54mm，此时施肥装置台架试验的排肥均匀性变异系数为7.18%。将所设计的强制排肥部件分别安装在水稻插秧机及水稻气力式施肥播种机上，进行了田间验证试验，试验结果表明，机械式强制螺旋排肥装置工作稳定、堵塞率低，水田防堵塞效果优于无该部件的施肥机械。     

基于EDEM的有机肥撒施机抛撒性能试验研究

为解决有机肥流动性差、机械抛撒难的问题,基于自制的卧式有机肥撒施机,建立了有机肥在抛撒过程中的运动模型,分析了影响抛撒均匀度的主要因素;采用SolidWorks软件建立了有机肥和卧式有机肥撒施机的三维模型,运用EDEM软件以输肥速比（作业速度与刮板输肥速度比值）、抛撒辊转速、螺旋叶片螺距为试验因素进行了响应面设计试验;采用Design-Expert 8.0.5软件优化了作业参数,并进行仿真试验验证和田间试验验证。仿真结果表明:影响抛撒均匀度横向变异系数的主次顺序为螺旋叶片螺距＞抛撒辊转速＞输肥速比;当输肥速比为-16.42、抛撒辊转速为557.90 r/min、螺旋叶片螺距为365.40 mm时,抛撒均匀度横向变异系数为14%,仿真验证值与预测值误差≤5%,响应面模型合理。田间试验表明,当输肥速比为-16.6、抛撒辊转速为560 r/min、螺旋叶片螺距为360 mm时,抛撒均匀度横向变异系数为14.5%,与EDEM仿真值误差≤5%,满足有机肥撒施机的田间作业标准,仿真模型及优化参数合理。该研究可为有机肥撒施机的优化设计及抛撒性能提升提供参考。      

基于EDEM的糖厂原料蔗滚筒除杂装置研究

切段甘蔗收获技术是我国甘蔗收获机械化的主推技术,入厂原料蔗含杂率较高,特别是机收原料蔗泥土含量较大,使糖厂产生抵触,影响机械化收获技术的推广.针对上述问题,设计了一种糖厂原料蔗滚筒除杂装置,并对所设计的滚筒除杂装置进行EDEM试验仿真.为了研究滚筒除杂装置的结构参数和作业参数对除杂率及质量流率的影响,采用3因素3水平正...     

农业类颗粒体物料蓬松机构设计与试验

针对农业类颗粒体物料久置、潮解后易于粘结等实际问题，设计一种使特定工况下结成团或块状的颗粒体农业物料变得蓬松的机构。首先，选取轴式螺旋轴为螺旋叶片主轴，机构单次最大工作量为60 kg，设计螺旋叶片宽度为127.5 mm，内缘叶片厚度为20 mm，外缘叶片厚度为10 mm。运用SolidWorks软件和simulation工具对叶片进行刚度和强度校核分析。然后，利用单因素变量试验分析法探讨颗粒体的特性以及颗粒群在进入到机构内的运动规律，研究颗粒块体积和螺旋叶片转速对颗粒体蓬松率的影响。最后，设置电机转速和单次工作量两个参数，采用颗粒物料试验验证法研究机构的工作效率和蓬松率以验证机构的实用性。研究结果表明：所设计的机构具有良好的可靠性和稳定性，蓬松机构转速与蓬松率呈正相关，颗粒体体积与蓬松率呈负相关，以结块的硫酸铵饲料颗粒为试验对象，在电机转速1 000~1 200 r/min时，块状颗粒体蓬松率能达到98.23%以上。