玉米秸秆剥穰机构参数优化

为了研制玉米秸秆皮穰叶分离设备,对剥穰机构进行了试验研究.利用试验台对其主要影响因素:剥穰刀与支持板间隙、剥穰刀数量、剥穰刀安装角和剥穰辊转速进行了试验,并以秸秆外皮完整率和含穰率作为评价指标.试验表明,当间隙2.0～3.0 mm、剥穰刀6把、剥穰刀安装角15°和剥穰辊转速l000 r/min时,其外皮完整率达95％且含穰率低于2％.     

玉米秸秆皮穰分离机剥叶机构的试验研究

为提高玉米秸秆的利用价值,进行玉米秸秆皮、穰、叶分离加工非常有必要。为此,对茎叶分离的关键机构—剥叶机构进行了试验研究。依据自行设计的剥叶试验装置,选取影响剥叶效果的主要因素喂入速度、剥叶辊转速、剥叶板间隙、剥叶板夹角为试验因素,以剥叶率为试验评价指标,采用四因子二次回归正交旋转组合设计方法,建立了4个试验因素对剥叶率的影响规律模型。综合考虑各影响因素,确定最佳参数组合为:喂入速度1 m/s、剥叶辊转速1 000 r/min、剥叶板间隙24 mm、剥叶板夹角15°。     

玉米果穗剥皮装置影响剥皮性能的试验分析

利用自制玉米果穗剥皮装置试验台,通过单因素试验,分析了压送器叶轮轴间距对剥净率、落粒率和籽粒破损率的影响规律.通过正交试验,得出了压送器转速、剥皮辊转速、剥皮辊倾角、剥皮辊长度和压送器叶片距剥皮辊距离等参数的最优组合,从而为玉米剥皮装置的优化设计提供了依据.     

卧式切碎装置切碎效果的试验研究

为了提高玉米收获过程中茎秆切碎合格率,采用正交试验、因素互作试验相结合的方式,对其影响因素进行了分析和优选,研究了因素间相互作用关系。试验表明,切碎效果较佳时各项参数为:割刀开始切碎位置位于强制拉茎段起始前端,喂入位置偏向摘穗辊高辊一侧,行进速度为1~1.2m/s,割刀的转速为2 000r/min,摘穗辊转速为700r/min;摘穗辊转速分别与喂入速度和割刀转速存在交互作用。     

小型甘蔗剥叶机剥叶质量影响因素的试验研究

利用甘蔗剥叶试验台,采用二次回归正交旋转设计的实验方法,对采用两种不同剥叶元件的小型甘蔗剥叶机剥叶质量影响因素(剥叶滚筒转速、输入输出辊转速、输入辊到剥叶滚筒的距离、输出辊到剥叶滚筒的距离)进行物理模拟实验,并对试验数据进行数理统计分析、数学建模和计算机优化等,建立起影响因素与甘蔗剥叶率之间的数学模型,初步进行了影响机理分析,同时对因素进行优化。试验表明:因素优化组合条件下含杂率降低,其中菱形剥叶胶指和尼龙剥叶刷剥叶元件含杂率分别为0.42%和0.182%。     

气力式秸秆深埋还田机输送装置设计与试验

针对合理耕层构建技术指标要求,设计了气力式秸秆深埋还田机输送装置。其主要结构参数为：输送管截面为0.2m×0.2m方形管;叶轮直径为0.55m,叶轮宽度为0.17m,进气口直径为0.26m,风机壳宽度为0.2m;螺旋轴直径为0.09m,螺旋叶片外径为0.25m,螺距为0.2m,螺旋叶片厚度为0.003m,螺旋外径与输送管内表面间隙为0.005m。通过玉米悬浮速度试验测得,长度为10cm玉米秸秆上、中、下部分悬浮速度分别为10.4、12.3、12.7m/s,平均值为11.9m/s,试验结果与仿真误差为7%。基于气固耦合理论,通过CFD-DEM气固耦合法对输送装置内的气固两相流模拟研究,表明弯角30°、转速为1800r/min时输送管道中,秸秆最小速度为5.21m/s,所对应的气流速度为17~27m/s,出口处玉米秸秆速度为6.06m/s,气流速度为2~27m/s,秸秆输送效果最佳。田间试验结果表明,气力输送装置性能参数最优组合为：风机转速1800r/min,秸秆覆盖量1.2kg/m2,叶片弯角30°。田间验证试验得深埋合格率为93.2%,有效提高了深埋质量。     

超高地隙喷杆喷雾机风幕式防飘移技术研究

结合超高地隙喷雾机实际结构,应用ANSYS Fluent软件,采用标准k-ε湍流模型、离散相模型与Couple算法,建立了超高地隙喷杆喷雾机风幕式气流辅助施药技术雾滴沉积飘移分布模型,对飘移率与各影响因素之间的关系进行了仿真研究,确定了不同风机转速下雾滴飘移率与其各影响因素之间的函数关系,并对模拟研究结果的准确性进行了试验验证.研究结果表明,所建模拟模型能够比较准确地反映风幕系统各作业参数对雾滴飘移率的影响规律,其中辅助气流喷射角度、喷头水平安装位置、自然风风速、风机转速,以及辅助气流喷射角度和自然风风速、辅助气流喷射角度和风机转速、喷头水平安装位置和自然风风速、自然风风速和风机转速的交互作用都对飘移率有显著的影响.     

玉米通用剥皮机构设计与试验

针对玉米联合收获机的重要部件——玉米剥皮装置通用性差等问题,设计了可更换不同辊型、调节转速以及调节两辊相对位置角的玉米通用剥皮机构。以先玉335为试验材料,进行了剥皮辊配置形式、转速和两辊相对位置角的3因素3水平正交试验,分析了各参数对剥皮性能：玉米苞叶剥净率、籽粒破碎率、籽粒损失率的影响,确定了最优组合方案：剥皮辊配置形式为螺旋橡胶辊与凸棱螺旋橡胶辊交替排列;剥皮辊转速为350r/min;两辊相对位置角为30°。     

玉米秸秆皮颗粒燃料耐久性能试验与工艺优化

为研究原料特性和设备关键机构运动因素对生物质颗粒燃料耐久性能的影响规律及其最佳因素参数组合,以玉米秸秆皮为原料,利用平模成型机对其进行压缩成型试验。以含水率、模辊间隙、主轴转速为试验因素,以抗破碎性为评价指标,采用Box-Benhnken法进行三因素三水平响应面试验设计;借助Design—Expert 8.0.6软件进行回归分析和响应面分析,建立并分析了各试验因素与抗破碎性之间的数学模型。结果表明,对抗破碎性影响程度的大小顺序为:含水率主轴转速模辊间隙;在含水率为15%、模辊间隙为0.3mm、主轴转速为196r/min条件下,玉米秸秆皮颗粒燃料的抗破碎性为94.9%。     

不同侧风和风幕风速对风幕式喷杆喷雾飘移的影响

侧风是喷杆式喷雾机雾滴飘移的主要因素之一。为了分析不同侧风和风幕风速对风幕式喷杆喷雾飘移的影响规律,设计了风幕式喷杆喷雾性能测试系统,通过防飘对比试验,确定最佳风幕气流作用方式,然后进行雾滴飘移试验,得到雾滴飘移率和飘移质量中心距。结果表明:风幕气流最佳作用方式为喷杆正上方;无风幕作用时,雾滴的飘移质量中心距随侧风风速的增加线性上升;同一侧风风速下,雾滴飘移率随风幕风速的增大呈先快速再平稳减小后略有回升的趋势,风幕风速最佳的防飘区间为5~20m/s,最佳防飘风幕风速为20m/s;在同一侧风风速下,雾滴的飘移质量中心距与风幕风速呈负相关关系,风幕辅助气流有效减小飘移率的同时,对雾滴在喷头下方的分布具有显著影响。该研究可为风幕式喷杆喷雾机作业参数优化和防飘移研究提供参考。     

4 YZPDK-4玉米收获秸秆打捆一体机的设计和试验

针对目前我国玉米秸秆回收利用率不断增长的实际需求和穗茎兼收型玉米收获机有效供给相对不足等问题,研制了一种玉米收获秸秆打捆一体机,前割台进行玉米果穗收获,中部通过甩刀式秸秆切碎装置对秸秆进行切碎收获和打捆装置打捆,使机器同时进行玉米果穗收获与秸秆打捆收获。为此,对整机机构及关键部件进行了理论分析,确定了整机结构参数;以机具前进速度、粉碎刀辊转速、打捆装置输入转速作为试验因素对草捆密度进行三因素三水平二次回归正交试验;通过Design-Expert 8. 0. 6数据分析软件,建立各因素与指标的响应面数学模型,分析了各因素与评价指标之间的关系,并对影响因素进行了综合优化。试验结果表明:各因素对草捆密度均有显著影响,影响主次顺序为粉碎刀辊转速机具前进速度打捆装置输入转速;各试验因素最优参数组合:机具前进速度为0. 53m/s,粉碎刀辊转速为1 747r/min,打捆装置输入转速为711r/min,对应的草捆密度为180. 676kg/m~3。根据该试验参数组合,进行田间试验验证,得到评价指标与理论优化值相差0. 876kg/m~3,相对误差为0. 48%,优化预测模型可靠。该研究实现了玉米果穗收获和秸秆打捆一体化,为穗茎兼收型玉米收获机提出了新的思路,可为畜牧业饲料收集提供新的途径。     

玉米收获机秸秆切碎刀的试验研究

直抛式曲面直刃圆筒式切碎刀是立辊式玉米收获机所配置的切碎部件中较理想的刀型,控制秸秆切段长度及秸秆抛送距离可满足不同需要。本文通过试验并对试验数据应用方差分析方法,着重研究秸秆喂入速度、切碎刀线速度对秸秆切断长度、抛送距离及功率消耗的影响,以便找到影响该切碎刀性能的主要因素,为研究设计提供可行性方案和合理的选择。     

丘陵山区玉米果穗剥皮装置设计与试验

针对现有丘陵山区小型玉米收获机在复杂田间环境收获果穗时,存在适应性差、剥皮装置籽粒损伤率高、剥净率低等问题,设计了具有双液压姿态调整的剥皮装置,其剥皮辊采用鱼鳞+双螺旋式橡胶辊组合,在提高剥净率的同时,减小了籽粒损失率。对玉米果穗剥皮装置进行了性能分析和参数优化,以便达到降低籽粒损失率、提高果穗剥净率的目的。采用二次回归正交组合试验方案,以剥皮辊转速、作业行驶速度、剥皮装置与水平面倾角以及压送装置转速为试验因素,以籽粒损失率和果穗剥净率为试验指标进行试验,建立参数优化数学模型。利用Design-Expert中Optimization模块进行优化,结果表明:当剥皮辊转速为853.081r/min、行驶速度为0.799 955m/s、倾角为16°、压送装置为500r/min时,籽粒损失率为0.204 945%,剥净率为98.1179%。为方便样机的加工与制作,对优化参数进行圆整处理,即剥皮辊转速为850r/min,行驶速度为0.8m/s,倾角为16°,压送装置为500r/min,并进行样机试验,结果表明:优化参数满足山地丘陵地区玉米果穗收获相关技术要求。     

玉米秸秆皮瓤分离碾压揭皮辊设计与试验

为提高玉米秸秆皮瓤分离效率,达到皮瓤分类利用,以秸秆群为研究对象,设计辊齿式碾压揭皮辊,实现秸秆皮瓤有效分离。采用密度理论法(SIMP)设计了辊齿式碾压揭皮辊,并进行了有限元模拟仿真分析,确定了碾压揭皮辊半径为33 mm,齿型刀片齿刃高2 mm、厚度2 mm、刃角30°。为寻找最佳参数组合,以皮瓤分离率为试验指标,碾压揭皮辊转速、辊齿间隙、切段长度为试验因素,进行二次回归正交旋转组合设计试验。运用Design-Expert进行试验数据处理与分析,建立评价指标与试验因素之间的数学模型,并对参数进行优化,确定玉米秸秆皮瓤分离碾压揭皮辊的最佳参数组合为:碾压揭皮辊转速为295 r/min,辊齿间隙为5 mm,切段长度为22 mm时,皮瓤分离率为85%。经试验验证,试验结果与分析结果基本一致。     

五因素玉米剥皮试验装置与试验设计研究

以黄淮海地区为代表的一年两熟制地区,由于玉米可生长期短、收获时间紧,收获时果穗含水率较高,摘穗时易产生断茎,且苞叶与果穗贴合紧密,剥皮作业质量效果较难保证,剥净率与啃穗率、脱落籽粒破损之间矛盾突出。目前,对高含水率(≥40%)果穗剥皮装置的系统理论与试验研究均较少,因而本文设计了5因素玉米剥皮试验装置,可以进行槽型布置和平面布置两种剥皮装置的室内试验。通过调整压送器与剥皮辊距离、剥皮辊倾角、剥皮辊转速、压送轮转速及剥皮辊组合形式等关键因素水平,以苞叶剥净率、啃穗落粒率和籽粒破损率为评价指标,进行多因素多水平正交试验,确定剥皮装置的最佳参数组合,为玉米联合收获机剥皮装置选型和参数设计提供依据。     

秸秆粉碎还田回收机性能试验

在棉田对秸秆粉碎还田回收机进行机具性能试验,选定留茬高度、秸秆粉碎长度和抛送距离作为主要的性能指标,通过一系列正交试验和理论分析,用直观分析法和方差分析法揭示了影响秸秆粉碎还田机性能的主要因素.与实际生产相结合,确定了最优的参数组合,即秸秆粉碎还田回收机在刀辊的转速为1800 r/min,粉碎机具前进速度为5.4 km/h,甩刀刀刃离地最小间隙为8cm.实验结果表明,机具有较优的性能指标,为整机的设计研究提供了理论依据.     

玉米剥皮机的研究设计

为推进玉米生产全程机械化进程及提高玉米剥皮效率，辽宁省农业机械化研究所研制了玉米剥皮机。该机剥皮机构由压送器和剥皮辊组成。试验表明：剥皮部件宜选用铸铁辊和橡胶辊组合且槽型排列的剥皮辊；剥皮效果与高度差H值的大小有关，H的取值范嗣应在使玉米穗重心处在两剥皮辊水平中心距的中点附近，以提高剥净率；剥皮辊的最佳工作参数为直径D=72mm、长度，Lb=1075mm、转速n=320r／min、速度v=1.21m／s、倾角θ=10°；选用可调弹簧压板式压送器，其弹簧压紧力为15－25Pa；该机剥净率为80％－95％、破碎率低于1％、损失率低于2％，具有生产效率高、能量消耗低、结构合理简单、维护和操作方便等优点，能够较好地满足玉米剥皮的技术要求。     

高留茬玉米秸秆复式割台粉碎还田装置设计与试验

为了在玉米摘穗的同时,将秸秆上半部分回收作饲料,下半部分实现高质量粉碎还田,在4YZQ-2B1型穗茎兼收玉米收获机割台的下方增加了锯盘式玉米秸秆粉碎装置,通过对圆锯片运动及切割机理等的分析,利用ADAMS对此复式割台进行了参数优化和运动分析,并在Pro/Mechanica中,对锯盘刀轴进行了有限元模态分析,得到其固有频率。确定采用平面锯身整体式横截圆锯片,直径为180~380mm,厚度分为1.2、1.5、2mm 3种,锯片间距为50mm,齿形为等腰三角斜磨齿,齿高为7.5mm,两刀辊中心距为760mm。高留茬玉米复式割台田间试验结果显示,当机组的作业速度为2m/s,刀辊转速为850r/min时,秸秆粉碎长度合格率为92.14%,留茬高度平均值为52.18mm,均满足秸秆还田机作业标准,能够对玉米秸秆离地粉碎,减轻了刀具的磨损、提高了玉米秸秆还田质量。     

多功能饲草揉丝机内物料-气流耦合运动特性分析

多功能饲草揉丝机在实际应用中存在容易堵塞以及抛扔距离不满足使用要求等问题,这些问题均与机内物料-气流耦合运动特性有关。为了探究揉丝机内物料与气流耦合运动规律,采用计算流体力学(Computational fluid dynamics, CFD)以及离散元(Discrete element method, DEM)耦合方法,建立物料揉丝过程中气流与散碎物料耦合作用模型,并对物料与气流之间的耦合运动规律进行数值模拟,通过气流速度测试与物料抛扔距离试验验证耦合模型与数值计算的准确性。研究表明：出料口4个测点的气流速度仿真值与实测值相对误差均在8.1%以内;额定转速范围内3种转速下物料平均抛扔距离数值计算结果与实测值相对误差均小于5%,验证了物料-气流耦合模型与数值计算结果的准确性。饲草物料破碎后沿着揉碎室内壁面做环流运动,并沿着出料管远离进料口一侧被抛出机外。揉丝机稳定运转后室内颗粒运动的最大速度始终在某一平均速度上下波动,速度均值体现了物料颗粒在锤片打击力作用下获得动能的大小。颗粒物料获得动能越大,装置越不易堵塞,物料的平均抛扔距离越远。研究结果可为揉丝机内物料-气流耦合运动特性优化、避免...     

模辊式生物质颗粒燃料成型机性能试验

针对模辊式成型机在生产生物质颗粒燃料过程中存在能耗高等问题,以玉米秸秆为原料,研究成型机模辊间隙、主轴转速和模孔直径等参数对生产率、吨燃料能耗、颗粒燃料的成型率、机械耐久性和颗粒密度等的影响。结果表明：模辊间隙仅对成型率有影响,间隙为0.2mm最优。吨燃料能耗和颗粒密度随主轴转速增大而减小;模孔直径大,生产率高,吨燃料能耗低,颗粒密度小;为保证生产率,主轴转速应大于等于160r/min。不同因素试验,颗粒燃料的成型率大于95%,机械耐久性大于96%,均符合生物质颗粒燃料要求。