整秆式甘蔗收割机组合式扶起装置运动学分析

为改进整秆式甘蔗收割机对倒伏甘蔗的扶起能力,设计了一种组合式扶起装置,这种装置能把倒伏的甘蔗扶起到夹持输送口的高度.通过分析计算得出了组合式扶起装置中弧形拨指链的导轨与地面的角度、最佳转速和弧形拨指间距,推出了装置在扶起甘蔗的运动过程中的基本方程,并得出了各参数之间的关系.通过对组合式扶起装置的关键部件-圆锥形螺旋滚筒的运动分析,得出了螺旋滚筒合理的螺旋角.     

拨指链式扶蔗器试验

对影响拨指链式扶蔗器扶起后倒伏角的设计参数:前进速度、下链轮转速、扶蔗器导轨倾角和扶蔗器导轨偏角进行了室内试验.通过四因素三水平正交试验和单因素试验,并利用数理统计方法建立了影响扶起后倒伏角的数学模型,探讨了扶蔗器的运动参数和结构参数对扶起后倒伏角的影响规律,并优化了设计参数.结果表明:4个设计参数对拨指链式扶蔗器的扶起后倒伏角具有显著影响,参数最优组合为:下链轮转速与前进速度应符合关系式n=-1 599.618vm2+1 609.678vm,导轨倾角为60°,导轨偏角为10°.     

拨指链式扶蔗器试

对影响拨指链式扶蔗器扶起后倒伏角的设计参数：前进速度、下链轮转速、扶蔗器导轨倾角和扶蔗器导轨偏角进行了室内试验。通过四因素三水平正交试验和单因素试验，并利用数理统计方法建立了影响扶起后倒伏角的数学模型，探讨了扶蔗器的运动参数和结构参数对扶起后倒伏角的影响规律，并优化了设计参数。结果表明：4个设计参数对拨指链式扶蔗器的扶起后倒伏角具有显著影响，参数最优组合为：下链轮转速与前进速度应符合关系式n=-1599.618v2m+1609.678vm，导轨倾角为60°，导轨偏角为     

甘蔗收割机拨指式扶起机构的运动仿真

为了对倒伏甘蔗进行有效扶起,设计了甘蔗收割机拨指式扶起机构.通过对田间甘蔗倒伏状况进行分析,利用虚拟样机技术建立倒伏甘蔗的虚拟模型,并运用ADAMS软件对倒伏甘蔗的扶起过程进行了动力学模拟,得到了倒伏甘蔗扶起过程运动模型,观察了不同拨指转速下扶起机构对顺倒伏甘蔗的扶起效果.     

两段式螺旋扶起机构理论的研究

针对我国南方蔗田内甘蔗倒伏严重的问题,用经典动力学的观点,建立了甘蔗两段式螺旋扶起机构虚拟模型.利用该模型和甘蔗作用系统进行力学分析,结合田间试验验证,获得扶起机构对甘蔗的作用以及影响规律.结果表明:当倒伏角小于15°,扶蔗点距离越小,甘蔗根部约束越大,提升力Fz和轴向力Fx越大.该结果为甘蔗扶起机构的改进提供了理论依据.     

甘蔗收获机扶蔗器扶蔗性能的仿真与试验研究

针对甘蔗收获机螺旋扶蔗器的参数设计问题,对螺旋扶蔗器安装倾角和转速与倒伏甘蔗扶起效果间的关系进行了仿真试验和物理样机对比试验。试验结果表明:仿真试验结果可用;安装倾角与转速均对甘蔗扶起效果有显著影响,前者影响较后者大;安装倾角的最优值为60°;转速较优范围为160~240r/min,该范围内扶起效果差别不大,转速值可取160r/min。     

甘蔗收获机两段螺旋式扶起机构设计与试验

为了确定两段螺旋式扶起机构的结构参数,运用虚拟技术对该机构和甘蔗扶起过程进行了运动学仿真,设计了两段螺旋式扶起机构样机,在高速摄影的环境下进行了甘蔗扶起性能试验,获得扶起机构对甘蔗的作用及影响规律。结果表明:扶起机构适用于侧向倒伏角为45°～165°的甘蔗;速比为0.59,拣拾段安装角为5°,输送段安装角为60°时,扶起甘蔗效果最好。     

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水平正交试验对滚筒除杂装置进行除杂仿真。正交试验结果极差分析得出,影响除杂率指标的因素主次顺序为:除杂滚筒倾角、滚筒转速、螺旋输送导板螺距;最优因素水平组合为:滚筒倾角20°、滚筒转速12 r/min、螺旋输送导板螺距1800 mm。影响蔗段质量流率指标的因素水平主次顺序为:滚筒倾角、滚筒转速、螺旋输送导板螺距;最优因素水平组合为:滚筒倾角20°、滚筒转速12 r/min、螺旋输送导板螺距1600 mm。正交试验结果方差分析表明,对试验指标除杂率的影响,滚筒倾角因素和滚筒转速因素极显著,螺旋输送导板螺距显著;对试验指标质量流率的影响,滚筒倾角因素和滚筒转速因素极显著,输送导板螺距不显著。通过平衡分析得出,滚筒设计的最优参数组合为:滚筒倾角20°、滚筒转速12 r/min、螺旋输送导板螺距1800 mm。     

提土-全膜面覆土装置作业参数优化与试验

为进一步研究提土-全膜面覆土装置作业参数对其覆土性能及质量的影响,解析膜顶覆土过程与规律,建立了提土-覆土过程关键参数方程,确定了试验因素及其取值范围。以刮板升运带式提土器线速度、联合机前进速度和水平双向螺旋覆土装置转速为自变量,覆土合格率为响应值,进行二次旋转正交组合试验,构建各因素与覆土合格率之间的数学模型,并结合响应曲面对各因素交互作用进行分析,探知试验因素对覆土合格率影响的主次顺序为水平双向螺旋覆土装置转速、刮板升运带式提土器线速度和联合机前进速度,获得提土-全膜面覆土装置最优作业参数:水平双向螺旋覆土装置转速为432 r/min,刮板升运带式提土器线速度为1.56 m/s,联合机前进速度为0.50 m/s。田间验证试验表明,提土-全膜面覆土装置覆土合格率均值为99.6%,较优化前有显著提升;应用离散单元法进行提土-全膜面覆土装置在最优参数条件下的"提土-输土-覆土"动态作业过程模拟,仿真结果与田间试验验证工况基本一致,表明该装置作业参数的优化计算准确可靠。     

喂入辊轴流滚筒组合式大豆种子脱粒机设计与试验

针对大豆种子机械脱粒损伤率高与脱净率低等问题,提出了对辊喂入预脱、轴流滚筒抓脱的组合式脱粒方案,进行了滚筒脱粒元件、喂入装置和传动系统等装置和部件的结构设计并设计了脱粒样机。滚筒脱粒元件由螺旋排列的钉齿、弓齿、板齿组成,与凹板筛构成组合式脱粒装置;喂入装置主要由双喂入辊组成;气力清选装置主要由振动筛和风机组成。以"辽豆10"为试验对象,通过正交试验分析,以下喂入辊转速、脱粒滚筒转速和凹板间隙为试验因素,脱净率和损伤率为试验指标,进行了优化试验研究。结果表明:下喂入辊转速为222 r/min、滚筒转速为500 r/min、脱粒间隙40 mm时,大豆脱粒综合指标最优,脱净率为98.4%,大豆损伤率为1.4%。     

弹性齿滚筒式甘蔗剥叶装置

为了解决整秆式甘蔗收获机剥叶过程由于多根喂入和带尾部剥叶造成含杂率和折断率高的问题,设计了弹性齿滚筒式甘蔗剥叶装置,阐述了喂入、输出滚筒和剥叶滚筒的结构和剥叶原理,确定了主要部件的结构参数。通过四因素三水平正交试验研究剥叶元件弹性齿角度、剥叶滚筒中心距、剥叶滚筒转速和喂入、输出滚筒转速等4个因素对含杂率、茎秆折断率和断尾率的影响和最优参数组合,在此基础上进行综合剥叶试验。结果表明,最优参数组合为：剥叶元件弹性齿角度90°、剥叶滚筒中心距310 mm、剥叶滚筒转速700 r/min和喂入、输出滚筒转速150 r/min。甘蔗单根连续喂入319.19 kg,含杂率为1.56%、茎秆折断率为20.45%、断尾率为65.97%;3~5根连续喂入274.52 kg,相应的剥叶指标依次为2.38%、25.93%和75.59%。     

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%。     

基于EDEM的鱼苗分选机设计与工作参数优化

针对工厂化水产养殖工程中,需要对不同生长阶段的鱼苗按照大小进行高效率、高准确率的分级,进而实现分池养殖的需求,设计了一种辊道式鱼苗分选试验样机。采用离散元软件建立了鱼苗-机械部件耦合仿真模型,以分选机的工作参数作为试验因素,以分选效率、分鱼准确率作为评价指标,进行仿真,并通过试验验证了仿真结果的准确性;基于建立的耦合仿真模型,进行了单因素及多因素正交影响仿真分析,确定了各工作参数的主次顺序及最优的参数组合。结果表明,各因素对分鱼准确率和分选效率影响的主次顺序均为辊道倾角、进鱼量和辊道转速。以提高分鱼准确率和分选效率为原则,运用Design-Expert 8.0.5软件进行了参数优化,确定了最优组合为:辊道转速138.40 r/min、辊道倾角10.47°、进鱼量3.00尾/s。研究结果可为鱼苗分级设备的优化设计提供重要参考。     

整秆式甘蔗收获机蔗叶分离机构设计与试验

为了进一步降低整秆式甘蔗收获机的含杂率,满足糖厂对机械化收割甘蔗的含杂率要求,结合甘蔗在蔗叶分离过程中的受力分析,对甘蔗起主要支撑作用的剥叶辊、输出辊及除杂辊进行布局安装,避开了蔗叶分布范围,以利于实现较高的除杂率。通过在试验平台上进行的正交试验研究,得出了该蔗叶分离机构的较优参数组合:刷片形状为20mm梳齿型,除杂辊与甘蔗交错深度0mm,除杂辊转速140 r/min。试验结果表明:此蔗叶分离机构具有较好的蔗叶分离效果,从而验证了蔗叶分离机构的可行性。     

自走式全混合日粮制备机取料仿真与参数优化

针对国内自走式全混合日粮制备机缺乏取料机理和参数优化的现状,对自走式全混合日粮制备机的取料机构进行设计与分析,建立了取料作业的理论模型,并对螺旋叶片螺距、螺旋叶片直径、辊筒转速、前进速度、每刃进给量和取料刃长比等关键参数进行了计算和选取。采用EDEM对影响取料过程的前进速度、辊筒转速、螺旋叶片螺距、刀刃长比因素采用正交试验方案进行了仿真分析,并对仿真结果进行方差分析。分析表明,各因素对取料效率影响的主次顺序为：前进速度、螺旋叶片螺距、刀刃长比、辊筒转速,各因素对回流率影响的主次顺序为：螺旋叶片螺距、刀刃长比、辊筒转速、前进速度。综合考虑取料效率和回流率,最优参数组合为前进速度为4 m/min、螺旋叶片螺距230 mm、取料刀刃长比1.8、取料辊筒转速230 r/min。此时取料效率为82.6 m3/h,回流率为38.93%。采用最优参数组合进行试验,试验测得取料效率为77.02 m3/h,回流率为39.76%,与仿真分析基本一致。     

弹性齿对甘蔗茎秆的动态打击力与叶鞘剥离机理研究

为研究弹性齿式剥叶元件的叶鞘剥离机理,进行了弹性齿对甘蔗茎秆的动态打击力试验。设计专用试验台固定甘蔗茎秆的两端,并在固定组件的3个方向安装单向压电型冲击力传感器,剥叶滚筒带动弹性齿在茎秆中部施加打击力,传感器测得纵向、横向和切向动态打击力并得出最大值Fxmax、Fymax和Fzmax。对剥叶滚筒转速、弹性齿与甘蔗茎秆交错深度、侧偏距离和弹性齿材料等4个变量进行单因素试验。分析各因素对打击力的影响规律,得出在样机剥叶试验的最优参数组合下三向动态打击力的最大值。结合叶鞘材料力学特性和剥离准则模型,推导叶鞘的最大破坏力公式,建立叶鞘剥离的力学模型。结果表明,滚筒转速达到700 r/min、交错深度为30 mm、侧偏距离为20 mm、弹性齿材料为聚氨酯(85 HA)时,弹性齿在x和y方向最大打击力Fxmax、Fymax分别为93.87 N和138.26 N,同时大于叶鞘在相应方向的最大破坏力76.40 N和53.53 N,实现叶鞘剥离。     

堆肥滚筒筛工作参数的正交模拟分析——基于离散元理论

为了提高堆肥滚筒筛的工作效率,减小能量损耗,基于离散元理论,对影响堆肥滚筒筛工作效率的主要因素进行三因素三水平正交模拟试验。通过极差分析得到各因素对筛分性能影响的主次顺序,综合分析收集率和筛分率,得到转速32r/min、抄板高度30 mm、倾角5°时滚筒筛分性能最好。对优水平方案的处理量进行6组单因素试验,拟合试验数据表明:滚筒筛处理量为31. 05 t/h时,滚筒筛的利用率最高。     

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。