油菜茎秆压缩成型试验研究

以节能、低成本为出发点,通过常温条件下的油菜茎秆压缩成型试验,研究茎秆线性长度、添加粘结剂(土壤)含量与压实密度、成型力之间的关系,希望以此为油菜茎秆常温高压致密成型设备的设计及工艺参数优化等提供理论依据,为油菜茎秆常温高压致密成型设备的设计及工艺参数优化等提供理论依据.     

油菜裸苗物理机械特性试验研究

对油菜裸苗茎秆进行物理机械特性试验,包括不同生长期油菜裸苗茎秆截面直径的测定,不同生长期油菜裸苗茎秆的压缩、剪切、拉伸试验。试验研究了油菜裸苗茎秆直径随生长时间的变化规律以及油菜裸苗茎秆压缩、剪切、拉伸极限随生长时间的变化规律,建立了油菜裸苗茎秆截面直径与生长时间的数学模型。研究表明:湘杂1613的油菜裸苗茎秆直径的增长与生长时间呈线性关系;油菜裸苗茎秆的耐压、耐切、耐拉的能力随时间的增加而增加。该结论为设计移栽机械提供了初步的实验基础,同时为进一步研究油菜移栽机械取苗、护苗、栽插参数等关键部件结构和运动学、动力学参数提供了理论依据。     

油菜钵苗物理机械特性试验研究

对油菜钵苗茎秆进行物理机械特性试验,测定不同苗龄下油菜钵苗茎粗及苗高,对不同苗龄的油菜钵苗进行拔苗试验,茎秆挤压、拉断试验。研究表明:湘杂1613的油菜钵苗在同一时间段内,茎粗与苗叶高度大致成正态分布;油菜钵苗拔苗力随拔苗位置的上升而增加,随拔苗倾角的增加呈现先减小再增加的趋势;油菜钵苗茎秆的耐挤压、耐拉能力随时间的增加而增加;油菜钵苗最佳拔苗位置在下部,取苗机构最佳拔取幼苗角度为50°左右,最佳移栽苗龄为5叶1芯。该结论为设计油菜钵苗移栽机械取苗输送部件提供了初步的试验基础,同时为进一步研究油菜移栽机械取苗、护苗、栽插参数等关键部件结构、运动学动力学参数提供理论依据。      

果荚初期饲料油菜茎秆离散元接触模型参数标定

针对饲料油菜与不同材料的接触参数实测难度大、机械化收获离散元仿真模拟缺乏接触模型参数的问题，以果荚初期饲料油菜为对象，基于EDEM开展了饲料油菜茎秆颗粒离散元接触模型参数标定。测定了果荚初期饲用油菜茎秆本征参数，茎秆平均直径为20.4mm，密度为809kg/m3，茎秆弹性模量、剪切模量和泊松比平均值分别为115.73MPa、47.04MPa和0.23；以休止角为评价指标，应用Hertz-Mindlin基本模型和圆筒提升堆积法开展了饲料油菜茎秆颗粒堆积的虚拟二水平因子试验，结果表明饲料油菜茎秆与钢之间的碰撞恢复系数和滚动摩擦因数以及茎秆之间的碰撞恢复系数对休止角的影响较小，其值分别为0.60、0.10和0.60；通过最陡爬坡试验和响应面分析，确定了饲料油菜茎秆颗粒间静摩擦因数、滚动摩擦因数和饲料油菜茎秆-钢静摩擦因数的取值范围，建立了颗粒休止角的回归模型，以实测休止角与仿真试验休止角之间相对误差最小进行响应面分析和优化求解，确定其参数值分别为0.36、0.03和0.23。在接触参数最优组合条件下，根据回归模型计算得出的休止角理论值与实测值误差为2.15%，仿真试验得出休止角模拟值与实测值误差为1.83%，表明标定方法正确，标定参数准确。研究可为饲料油菜机械化收获过程的离散元仿真分析提供基本参数。     

油菜脱出物物理机械特性及振动筛参数优化

采用风筛组合型清选装置的油菜收获机，油菜脱出物在气流作用下，轻杂物、果荚壳与籽粒、短茎秆能够分离，但由于油菜籽粒与短茎秆的悬浮速度差别很小，单靠气流的作用难以将籽粒与短茎秆分离，需借助振动筛的作用将它们完全分离。对与振动筛分离性能有关的油菜脱出物物理机械特性参数进行了测定，并提出了基于ADAMS的振动筛参数优化算法。对4LYZ-2型油菜收获机振动筛参数进行了优化。     

油菜茎秆切割试验研究

为了探究油菜茎秆切割时的力学特性参数,研究了茎秆剪切力与茎秆直径与剪切速度的关系,并采用INSTRON电子万能材料试验机对油菜茎秆剪切力学性能进行了试验研究,测定了成熟收获期青杂5号和青杂7号两个品种油菜茎秆在不同高度、不同直径和不同加载速度下剪切力大小。结果表明:青杂5号和青杂7号油菜茎秆在相同加载速度下的剪切力有显著差异;同一品种、不同高度油菜茎秆在相同切割速度下所受剪切力无显著差异;油菜茎秆的直径大小与剪切力大小呈正相关,剪切力随茎秆直径的增大而增大;油菜茎秆所受剪切力整体上随着割刀加载速度的增加而减小。试验结果可为油菜收获提供理论依据和指导。     

基于ADAMS的油菜割晒机顺向侧铺装置参数优化与试验

针对常规立式油菜割晒机多采用侧边铺放方式,茎秆铺放方向与机组前进方向垂直,油菜茎秆铺放角差异大、姿态各异,易导致后续捡拾作业喂入量波动和捡拾不彻底等现实问题,提出了一种油菜割晒机顺向侧铺装置,分析了关键部件作业参数,基于ADAMS开展了铺放质量的仿真优化试验。利用运动学与动力学分析了割台排禾口处茎秆的平抛运动过程及其落地后的定轴转动过程,结合茎秆铺放角形成机理,计算得出拨禾星轮齿数为7、转动角速度为6.27rad/s,确定了排禾导向板曲线参数方程;基于ADAMS构建了油菜茎秆顺向侧铺装置的多体运动学仿真模型,以机组前进速度、横向输送链速比、割台倾角为因素,以茎秆铺放角为评价指标,开展了Box-Behnken仿真试验,以铺放角最小为目标构建了优化目标函数,运用Design-Expert软件求解得到最佳参数组合并开展了仿真和田间验证试验。Box-Behnken试验结果表明,最佳参数组合为机组前进速度0.93m/s、横向输送链速比1.11、割台倾角117.93°,理论最优铺放角为15.25°。仿真验证试验结果表明,在最佳参数组合条件下,铺放角仿真值为14.42°,与理论值相对误差为5.4%。田间试验结果表明,油菜顺向侧铺装置作业顺畅、无堵塞,油菜茎秆平均铺放角为17.25°、平均铺放宽度为752mm、平均铺放层高度为323mm,可满足实际生产需求。该研究可为立式油菜割晒机铺放装置结构改进和优化提供参考。     

冬春鲜喂饲用油菜收获机滚刀式切碎装置设计与试验

针对长江中下游地区饲用油菜生物量大、含水率高,缺乏适用收获机械的问题,开展了冬春鲜喂饲用油菜机械化收获切碎装置设计与试验。根据物料特性、切碎及抛送等作业要求,确定了平板型滚刀式切碎装置主要结构参数和作业参数;采用单因素与二次旋转正交组合试验研究了喂入压辊转速与切碎器主轴转速对茎秆切碎长度合格率和功耗的影响,构建了长度合格率和功耗与喂入压辊转速和切碎器主轴转速的回归方程,优化得出了最佳作业参数。试验结果表明:喂入压辊转速为400～550 r/min,切碎器主轴转速为600～800 r/min,茎秆切碎长度合格率较优。优化得出喂入压辊转速496. 17 r/min、切碎器主轴转速为709. 14 r/min时,茎秆切碎长度合格率为91. 16%。采用平板型滚刀式切碎装置开展鲜喂饲用油菜收获田间试验和饲喂试验表明:收获饲用油菜切碎茎秆长度满足饲用油菜冬春鲜喂要求。     

饲料油菜薹期收获茎秆破碎离散元仿真参数标定

针对饲料油菜机械化收获中的切碎、抛送等关键环节离散元仿真缺乏准确模型的问题,以抽薹期饲料油菜茎秆为研究对象,利用EDEM仿真软件开展饲料油菜茎秆破碎离散元仿真模型参数标定研究。试验测定了饲料油菜本征参数,应用Hertz-Mindlin基本模型进行饲料油菜茎秆颗粒堆积仿真试验,通过二水平因子试验、最陡爬坡试验和响应曲面试验,确定了饲料油菜茎秆颗粒碰撞恢复系数、静摩擦因数和滚动摩擦因数等基本接触参数。在此基础上,应用Hertz-Mindlin with bonding接触模型进行饲料油菜茎秆弯曲破坏仿真试验,通过响应面分析确定了饲料油菜茎秆颗粒法向接触刚度、切向接触刚度、临界法向应力与临界切向应力等饲料油菜茎秆破碎离散元仿真模型的主要参数。以确定的参数进行堆积角仿真试验,结果表明,仿真结果与实测值相对误差为2. 27%;不同直径油菜茎秆破碎仿真试验表明,仿真结果与实测值相对误差不大于4. 21%,说明标定方法正确可行,标定参数准确可靠。     

棉秆切碎粒度对其压缩成型影响的试验研究

棉秆是一种富含韧皮纤维、木质化程度较高的硬茎秆。棉秆压缩成型可以制作高热值的燃料块,但是必须切碎才有利于成型。研究棉秆切碎粒度对压缩成型的影响规律,可以有效解决棉秆燃料块品质和棉秆切碎能耗之间的矛盾,为棉秆压缩成型的工艺和设备提供一定的研究基础。采用CSS-44000电子万能试验机对不同切碎粒度的棉秆进行压缩成型试验研究,结果表明:在相同的最大压缩密度条件下,粗粒度棉秆所需压缩力最大;相同条件下,棉秆成型块经过应力松弛后,粗粒棉秆的松弛密度最小,松弛比最大。     

成熟期油菜茎秆力学特性试验研究

为了给高效、低耗油菜联合收割机切割装置的设计提供理论依据,以"湘杂油743"成熟期茎秆为试验材料,分别测定其弹性模量E、剪切弹性模量G、剪切力F和含水率.试验结果表明:成熟期油菜茎秆弹性模量E稳定在160MPa,剪切弹性模量G稳定在11kPa;油菜茎秆的弹性模量和剪切弹性模量随茎秆含水率的减小而增大,第1分支处的剪切力随含水率的下降而先上升后下降,最大值为115N.同时,拟合了本品种茎秆直径随沿轴线高度变化的关系方程,并得到第一分支处的平均直径为11.09mm.     

秸秆多级连续冷辊压成型试验研究

为了研究秸秆多级连续冷辊压成型方法的可行性，设计并试制了样机，采用正交试验方法，以玉米秸秆含水率、秸秆破碎方式、破碎长度、喂料方式为试验因素，以成型块回弹率、密度、坚实度为试验指标，进行了四因素三水平正交试验研究，研究试验因素对试验指标的影响。试验表明，交叉铆固的喂料方式最能限制成型块的回弹；成型块密度主要受破碎方式的影响，受破碎长度的影响较小；成型块坚实度主要受破碎方式的影响，受含水率的影响较小。通过综合分析确定该成型机的较优成型参数为：秸秆含水率20%，破碎方式为揉搓破碎，破碎长度80mm，喂料方式为交叉铆固。在较优成型参数下进行试验，测试秸秆多级辊压成型机的性能指标，结果表明，该成型机生产的玉米秸秆成型块的回弹率为7.26%，成型密度为363.28kg/m3，坚实度为90.23%。本研究可为生物质常温致密成型技术及其设备的研发提供参考。     

振动力场作用下生物质致密成型试验台设计

设计了一种能引入振动力场的生物质燃料致密成型试验台,运用三维软件SolidWorks对试验台进行了三维建模及运动仿真,并对主要零部件进行了有限元分析。试验台引入的振动力场包括轴向气压振动和径向超声波振动,用于试验研究振动对生物质致密成型过程的影响,为设计新型原理的高效、低能耗生物质燃料致密成型设备提供基础。     

收获期油菜薹茎秆双层粘结离散元模型建立与优化

针对与油菜薹机械化收获中的切割、夹持输送、打捆等关键环节密切相关的油菜薹茎秆离散元仿真模型缺乏准确粘结参数的问题,以“油蔬两用”双低型油菜收获期油菜薹机械化夹持段茎秆为研究对象,利用EDEM仿真软件提出三轴空间坐标法构建油菜薹夹持中段茎秆双层粘结离散元仿真模型。采用Design-Expert软件依次设计了Plackett-Burman试验、最陡爬坡试验和Box-Behnken试验,完成油菜薹夹持中段茎秆仿真粘结参数标定。利用标定的参数优化解构建剪切和径向压缩模型进行相应仿真试验,通过与物理试验对比分析,对模型参数进一步优化。结果表明,内芯-内芯的法向/切向接触刚度、表皮-内芯法向/切向接触刚度,以及表皮-表皮法向接触刚度对茎秆力学性能影响显著,分别为1.94×10⁷、9.56×10⁸、6.28×10⁹ N/m;所有力学模型的仿真值与实测值相对误差不大于3%,且茎秆受力变化趋势基本一致,表明标定优化后的参数具有可行性和准确性。所构建的油菜薹茎秆双层粘结离散元模型能表征其内部结构的力学特性差异,可为油菜薹茎秆相关系统的数值模...     

基于ANSYS的油菜分段收获适收期茎秆剪切力学特性分析

针对油菜分段收获适收期茎秆因含水率高、抗剪强度大,造成割晒作业过程中切割困难的问题,开展油菜茎秆剪切力学特性研究。采用电子万能试验机配合YYD-1型茎秆强度测定仪对油菜分段收获适收期茎秆剪切力学特性进行试验测定,并运用ANSYS有限元仿真软件对油菜茎秆剪切力学特性进行分析对比。试验结果表明,直径为12-18mm的油菜茎秆最大剪切力范围为234.77-368.31N,剪切模量范围为0.095-0.136GPa;最大剪切力与剪切模量试验测试值和模型仿真值的相对误差范围小于10%,说明采用有限元仿真方法研究油菜茎秆剪切力学特性具有可行性。研究结果为油菜分段收获适收期茎秆有限元仿真分析提供了参数参考。     

油菜茎秆抗挤压特性试验研究

以油菜茎秆为研究对象进行茎秆抗挤压特性试验研究,为油菜分厢成行作业提供设计依据。选取偏移量和挤压力大小为测试指标,对茎秆直径大小、挤压部位离地高度、挤压偏角及油菜成熟度等进行了单因素试验。试验结果表明：茎秆直径、挤压部位离地高度、挤压偏角、成熟度等对挤压力和偏移量影响显著。其中,折断试验表明,偏角主要分布在40°～60°范围内。以回弹比和单位挤压力为评价指标,对挤压部位离地高度、挤压偏角、油菜成熟度等进行了正交试验。极差分析表明,离地高度为600mm、挤压偏角为30°、中等成熟阶段的挤压效果较好,回弹比小于20％,单位挤压力低于0．25N/mm-1。     

9SYS36—1000型生物质压缩成型设备

9SYS36—1000型生物质压缩成型设备,由河北金胜达秸秆综合利用开发有限公司（电话：0311—87666651）研制生产。本机在中小型牧草秸秆压缩成型机的基础上,又考虑到生物质燃料致密成型的需要,集同类产品之优点．重新优化设计。结构合理,操作简单,生产效率高,使用可靠。     

面向制造的灌水器产品快速定型与模具CAE研究

对3种滴灌灌水器进行了线性回归分析,得到了收缩率和壁厚的数学模型,为灌水器滴片结构优化提供了理论依据;通过注塑成型工艺参数的正交试验设计得到了最佳注塑工艺参数;由极差与方差分析得到影响尺寸精度的主要因素,为实际生产提供参考依据.针对迷宫灌水器微细流道精细复杂的特点,应用快速成型RP与数控线切割NC相结合的方法制作精密原型,结合快速模具RT技术进行灌水器试制,并通过灌水器水力性能和抗堵性能试验对产品进行了性能验证.     

4SY-1.8型油菜割晒机输送与铺放装置设计

针对油菜收获机械化程度低和油菜成熟度不一致的农艺特征,设计了一种4SY-1.8型油菜割晒机,重点开展了输送与铺放装置关键部件的设计,确定了集伸缩拨指滚筒、立辊筒、输送带和铺放装置等于一体的输送铺放系统,分析确定了各装置的主要结构参数与运行参数。田间试验结果表明:所设计的输送与铺放装置能有效地实现油菜茎秆的流畅输送和有序铺放,统计测定得出的茎秆铺放角平均为50.33°,满足油菜分段收获的后续机械捡拾作业农艺要求。      

生物质致密成型燃料制造技术研究现状

生物质能源转换方式有生物质气化、生物质固化和生物质液化3种方式,生物质固化后形成生物质致密成型燃料,其主要目的是将低密度的生物质转变为高密度的生物质燃料.为此,综述了生物质致密成型燃料制造技术在国内外的研究现状.同时,介绍了生物质致密成型工艺的研究现状,重点对当前国内外生物质致密成型燃料制造设备的研究和应用状况进行了总结和评述,最后讨论了我国生物质致密成型技术存在的薄弱环节及发展前景.