基于响应曲面的树枝粉碎装置设计与试验

针对树枝粉碎机粉碎效果差、功耗大等问题,设计了一种树枝粉碎装置,可通过喂料机构对树枝的强制性喂入,鼓式刀辊与定刀对树枝的连续切削,实现树枝的均匀连续粉碎。首先,设计了各关键部件结构参数;其次,基于树枝粉碎过程的动力学分析,分析了影响功耗的因素;再次,采用响应曲面试验,研究了刀具楔角、刀具后角、树枝喂入角对树枝剪切应力的影响;最后,使用Design-expert优化功能并根据加工工艺要求,确定了最优参数组合,并进行验证试验。响应曲面试验结果显示:试验因素的显著性主次顺序为刀具楔角、树枝喂入角、刀具后角;最优组合参数为刀具楔角为37.42°,树枝喂入角为45.41°,刀具后角为4.85°;结合实际加工条件以及工艺加工要求确定粉碎装置参数为刀具楔角40°,树枝喂入角45°,刀具后角5°。试验验证表明:最优组合下树枝粉碎合格率(木屑尺寸小于20mm占比)为96.41%,且小于5mm的占比为82.74%;对比于传统粉碎装置的作业效果,树枝粉碎合格率提升了7.91%,尺寸小于5mm的木屑占比提升了10.94%,优化效果明显。基于响应曲面设计的树枝粉碎装置具有作业质量高、粉碎效果均匀、功耗小的特点,...     

马铃薯连续机械式去皮机优化与试验

分析了现有马铃薯去皮机的结构特点，对机械去皮机的滚筒毛刷结构做了优化设计。经单因素和响应面试验分析，得到马铃薯去皮机的最优工艺参数:滚筒转速18 r/min，滚筒高度差15 mm，喂入量39 kg/min，此条件下马铃薯的去皮率为80.93%，去皮效果较好。试验结果可为实际马铃薯采后去皮加工提供重要理论参考依据。      

草谷比对多滚筒脱粒分离装置性能影响的试验研究

为研究不同草谷比的水稻对多滚筒联合收获机脱粒分离装置的功耗、脱粒损失率及杂余含量的影响,在多滚筒脱粒分离装置试验台上采用切轴流滚筒与双横轴流滚筒组合式3滚筒脱粒分离装置（简称切轴轴3滚筒脱粒分离装置）,在相同结构参数和工作参数下对喂入不同草谷比的水稻（即不同茎秆长度的水稻）进行脱粒分离性能对比试验。试验结果表明：喂入茎秆长度越短的水稻（即草谷比越小）。脱粒滚筒功耗和脱出物杂余含量越低,但脱粒损失率越高,在保证脱粒损失率≤0．6％并尽可能降低多滚筒脱粒分离装置功耗和杂余含量的情况下选取最佳喂入水稻长度为675mm,当喂入量为4．5kg／s且喂入水稻长度为675mm时．切轴轴3滚筒脱粒分离装置的总功耗为22．47kW,脱粒损失率为0．587％,脱出物杂余含量为6．92％。     

马铃薯收获机输送链仿真分析与参数优化

针对马铃薯收获机收获作业提出的更高要求，对马铃薯收获机输送链进行仿真分析和参数优化。通过分析，马铃薯横切面半径越大，在输送过程中越不稳定，在不发生漏薯的情况下，增加相邻栅条的距离可以提高马铃薯输送的稳定性。基于ADAMS对输送链不同水平夹角下的马铃薯滚动进行分析，马铃薯滚落速度变化与输送链倾角有关，在倾角≤30°时，马铃薯滚落速度能够达到稳定状态而不会继续增加，为马铃薯输送链的设计提供依据。建立马铃薯薯土分离效果与输送装置参数的关系，通过分析和试验的方式设计了主从驱动轮的中心距h为1 500 mm、输送链倾角β为25°、提升高度为634 mm的输送链，能够实现马铃薯的输送分离作业。      

小型往复式甘蔗削皮机的设计

针对目前市场上缺乏小型、实用、成本低的甘蔗削皮机械化装置等问题,设计了小型往复式甘蔗削皮机,主要由动力源、机架、传动机构、甘蔗间歇旋转机构及削皮机构组成。利用曲柄滑块机构将电动机的旋转输出转变成削皮刀的往复直线切削和回程运动,间歇旋转机构实现甘蔗的间歇回转,与削皮刀的往复切削和回程运动相互协调,共同完成甘蔗的削皮工作行程和削皮刀的回程。通过对关键零部件的设计计算、有限元分析及动力学分析,验证了装置的可行性、合理性和有效性。试验结果表明:甘蔗削皮的平均干净度达到91.03%,削皮的总体效果明显,满足设计要求,为甘蔗削皮机械化装置的进一步发展提供了技术支持和参考。     

自走式马铃薯捡拾机捡拾装置参数优化与试验

为解决马铃薯分段收获后,人工捡拾劳动强度大、效率低、成本高等问题,设计了一种自走式马铃薯捡拾机捡拾装置。针对捡拾装置喂入部分易壅土,造成马铃薯输送不通畅,影响整机作业效率的问题,设计了一种具有双层反转链条夹持输送功能的捡拾装置。为确定捡拾装置最佳的作业参数,基于离散元软件EDEM和多体动力学软件RecurDyn耦合仿真,运用Box-Benhnken试验方法,以马铃薯流量和伤薯率为试验指标,以捡拾装置前进速度、捡拾铲入土深度、捡拾装置输送链线速度和反转夹持链线速度为试验因素,对该装置工作参数进行四因素三水平试验,使用Design-Expert软件建立二次多项式回归模型。对回归模型进行优化后,绘制出响应面曲线图,得出该装置最佳工作参数。田间试验表明,当捡拾装置前进速度为0.70 m/s、捡拾铲入土深度为120 mm、捡拾装置输送链线速度为1.20 m/s、反转链线速度为1.20 m/s时,马铃薯流量为5.94 kg/s,伤薯率为2.10%,与仿真理论值相比,误差分别为3.30%和4.48%。该研究可为马铃薯捡拾装置设计提供参考。     

纵轴流花生摘果系统喂入装置的设计与试验

为解决花生捡拾联合收获机摘果喂入过程中荚果易破碎、秧果易拥堵等问题,设计了一种用于花生捡拾联合收获机摘果系统的螺旋喂入装置。通过对花生植株喂入输送过程分析,确定了摘果滚筒螺旋喂入头、锥形套筒的设计参数。以挖掘条铺并经田间自然晾晒3天的花生植株为试验对象,以荚果破碎率为试验指标,以摘果滚筒转速、喂入量、喂入间隙为试验因素进行试验台试验。试验结果表明:当摘果滚筒转速483.962r/min、喂入量3.176kg/s、喂入间隙9.529mm时,破碎率达到最小值为0.228%。经田间试验验证,整机花生荚果破碎率≤1.2%,满足花生低损收获要求。研究可为我国花生捡拾联合收获机喂入及摘果系统的研究提供理论和实践依据。     

花生捡拾联合收获机喂入输送装置的设计与试验

针对目前花生捡拾联合收获机捡拾台螺旋喂入与升运输送过程中秧果易拥堵而造成荚果破碎高等问题，设计了一种花生捡拾联合收获机喂入输送装置。通过动力学与运动学的秧果喂入和输送过程分析，开展花生秧果与搅龙输送装置、花生秧果与链靶升运装置的互作关系研究；通过理论分析与计算，确定秧果喂入和输送关键部件的结构和运动参数，并进行集成研究。以田间自然晾晒3～5天的花生植株为材料，以输送率、荚果破碎率为试验指标，以喂入量、喂入搅龙转速、喂入口输送间隙为因素进行台架试验，结果表明：当喂入量3kg/s、喂入搅龙转速150r/min、喂入口输送间隙90mm时，作业性能达到最优，输送率为99.83%,荚果破碎率为0.28%,输送过程稳定可靠，未发生堵塞现象，满足花生联合收获机的作业要求。     

自适应仿形甘薯削皮机优化设计与试验

针对甘薯人工削皮劳动强度大、效率低,传统去皮方式污染严重等问题,基于甘薯的物理特征,设计了一种柔性自适应仿形甘薯削皮机。为确保甘薯削皮厚度的一致性与削皮作业的稳定性,首先对甘薯削皮过程进行理论分析,确定了影响仿形削皮性能的关键部件结构参数及取值范围,以仿形限位球半径、仿形力、电缸与卡爪转速比为试验因素,以甘薯削皮厚度均匀性为响应值,利用Design-Expert 8.0. 6软件采用BBD法设计三因素三水平试验,建立了各因素与甘薯削皮厚度均匀性的回归数学模型,分析了影响削皮性能的主要原因。结果表明,各因素对甘薯削皮厚度均匀性影响的主次顺序为:仿形力、仿形限位球半径、电缸与卡爪转速比;最佳参数组合为仿形力68.1 N、仿形限位球半径28.1 mm、电缸与卡爪转速比0.95。甘薯削皮性能验证试验表明,在优化后的工作参数下,该甘薯削皮机削皮效果较好,平均每个甘薯削皮时间为10 s,工作效率达360个/h,满足甘薯削皮的工业化加工需求。     

马铃薯激光削皮器

美国一家研究所研制成功一种马铃薯激光削皮器。这种削皮器的传送带将洗净的马铃薯传送到功率为90千瓦的激光束光圈内,激光束通过快速旋转的反射镜,照射到马铃薯的表皮     

青花椒采收机环切式穗枝分离装置设计与试验

青花椒采收过程中，果皮上散生多数突起的油苞极易破裂导致果实干后变黑，有效成分挥发而严重影响质量。青花椒的油苞破损程度直接影响其品质，在保证花椒低油苞破损率的前提下，为实现花椒机械化采收，基于枝条环切原理，设计了一种花椒采收机的穗枝分离装置。通过理论分析得到影响采收效果的结构参数和作业参数，并根据花椒枝条物理特性和加工经济性进行优化。选取环切式穗枝分离装置的环切刀刃口角度、环切刀转速和枝条进给速度为试验因素，以花椒采收效率和油苞破损率作为评价指标，进行了单因素试验及二次正交旋转组合试验。采用响应曲面法对试验结果进行分析并找出主控因素，运用Design-Expert软件的多目标优化算法进行参数优化。结果表明，枝条进给速度是影响花椒采收效率和油苞破损率的主要因素，枝条进给速度与花椒采收效率成正比关系。各因素对花椒采收效率和油苞破损率的影响程度由大到小依次为枝条进给速度＞环切刀转速＞环切刀刃口角度。随着枝条进给速度的增加，花椒采收效率迅速提高，花椒油苞破损率先缓慢增加后急剧增加。随着环切刀转速的增加，花椒采收效率并无明显增加，在枝条进给速度＜0.4 m/s时，花椒油苞破损率随环切刀转速增加先小幅减小后趋于平稳最后小幅增加，在枝条进给速度＞0.4 m/s时，花椒油苞破损率随环切刀转速增加平稳减小。该装置最优参数组合:环切刀转速2 800 r/min，枝条进给速度0.45 m/s，环切刀刃口角度25°。样机田间试验表明，花椒采收效率和油苞破损率分别为50.7 kg/h和6.7%，优于目前人工采摘作业效果。      

马铃薯清洗去皮一体机改进设计

针对马铃薯去皮过程中存在的一次性去皮率不高的问题，设计了一种马铃薯清洗去皮一体机，建立了马铃薯清洗去皮机的三维模型，重点对去皮装置和渣水过滤循环系统的关键部件进行了结构优化设计，以实现马铃薯去皮机的高效低耗作业。该设备结构形式适用于我国南方冬种马铃薯的去皮加工作业，去皮效果好，能对马铃薯去皮过程中产生的废弃物进行过滤回收，具有节约用水和便于操作等优点。      

小型组合式王草铡切打浆机优化设计与试验

针对缺少适合家庭农户使用的王草专用铡切打浆机械问题,设计了一种小型组合式王草铡切打浆机,该机通过更换部件可进行王草的铡切、打浆加工。在现有研究的基础上,分析了轻简化王草铡切和打浆工艺,设计优化了喂入装置、铡切动刀和抛送板等关键部件;利用ANSYS/LS-DYNA软件对铡切机构切割过程进行计算机仿真,通过正交试验确定影响切割功耗的主次因素依次为切刀类型、动定刀间隙、定刀高度,最优水平组合为:铡切机构选取缺口圆弧切刀、动定刀间隙2 mm、定刀高度23 mm;通过试制试验样机,并进行王草打浆优化试验,确定打浆工艺最佳结构及工作参数为:主轴转速1 400 r/min、王草破碎方式采用标准锤片与齿板破碎式、浆料排料方式采用圆孔凹板式。在试验的基础上对小型王草铡切打浆机进行改进,改进后的整机性能试验表明,王草铡切的纯工作时间生产率为545 kg/h,标准草长率为86%,打浆纯工作时间生产率为150 kg/h,浆料中长草质量分数为9.1%。     

甘薯秧蔓收获机专用割台设计与试验

针对甘薯分段收获技术需求,结合国内外甘薯收获技术及装备,提出一种甘薯秧蔓收获方式,并设计甘薯秧蔓收获机专用割台。该甘薯秧蔓收获割台主要由拨禾切割装置和防堵防缠输送装置组成,可以实现甘薯秧蔓的切—送—归集。首先,理论分析该割台的关键部件结构参数及传动配置关系,确定拨禾切割装置上仿垄型排列的割刀和弹齿的安装高度和安装密度,以及拨禾轮、割刀和弹齿的结构参数。其次,通过对拨禾切割装置、捡拾装置和螺旋输送装置进行运动学和力学分析,明确拨禾轮、捡拾器、螺旋输送绞龙转速和结构决定秧蔓切割效果和收获质量,并确定捡拾器和螺旋输送绞龙的关键结构参数,最后进行田间试验验证该机具的切—送—归集收获效果。结果表明：当整机前进速度为0.6 m/s,拨禾轮转速为46 r/min,捡拾器转速为43 r/min,割台损失率仅为1.3%,整机作业效率为0.45 hm2/h。割台搭配48 kW拖拉机在工作过程中运行稳定,割台在工作过程中无堵塞、无缠绕,满足甘薯秧蔓联合收获机的设计需求     

往复式割刀切割马铃薯秧数值模拟分析

针对马铃薯收秧机械在国内发展空白和往复式切割器切割马铃薯秧蔓研究较少的问题,对往复式切割器进行三维建模、显式动力学分析,并仿真得到往复式切割器在切割马铃薯秧过程中的变形结果、应力和剪切力变化折线图。结果表明:马铃薯秧的最大变形为148.98mm,最大应力为2.7706MPa,最大剪切力为1.5368 MPa,且往复式切割刀的各项指标均在合理范围之内,能够充分实现马铃薯秧苗的切割。该研究内容可为往复式切割器在马铃薯秧蔓切割问题上的探讨提供参考。     

薯类作物去皮技术及设备研究进展与展望

去皮是薯类作物加工过程中重要工序之一，对于后续加工产品的质量有重大影响。综述了国内外去皮技术现状，分析比较常见去皮方法的特点，详细介绍4种可用于薯类作物的削皮设备结构及原理，并分析削皮设备的优缺点，提出该领域的未来发展趋势。      

便携式采茶机切割器运动仿真与试验

利用ADAMS软件对双动割刀往复式切割器进行运动仿真研究,依据仿真结果,应用响应面法对一次切割率、重割率和漏割率进行分析,确定齿距20mm、齿高19mm、刀机速比1.05为最优组合。此时,一次切割率、重割率和漏割率分别为76.45%、21.34%和2.50%。利用双动割刀往复式切割器进行田间试验,并与仿真结果进行对比分析。结果表明,一次切割率实测值与模拟值绝对误差小于6%,漏割率实测值与模拟值绝对误差小于2%。此方法可为便携式采茶机切割器的参数优化提供理论依据     

澳洲坚果双轴脱青皮机市场需求分析及设备设计

澳洲坚果具有较高的营养价值和综合利用价值。基于市场需求分析，针对现有澳洲坚果脱青皮机加工刀片易磨损、整台设备寿命短和壳果破损率高问题，设计一款双轴青皮脱壳机。该机由进料斗、切割机构、顶盖、废皮出料口、壳果出料口、驱动系统及机架组成。其脱净率≥99%，破损率≤2%，符合脱壳加工要求，具有脱壳损伤率小和加工效率高的优点。      

四行马铃薯杀秧机的设计

马铃薯收获前的杀秧工作是马铃薯高质量收获的重要环节,对提高马铃薯品质和收获效率具有很大的促进作用,而现有机型对于马铃薯杀秧效果并不理想,存在打碎长度合格率差、带薯率高、土壤在护罩上粘着严重等问题。为此,研究设计了一种新型高效的四行马铃薯杀秧机,通过理论分析确定了结构参数。田间试验结果表明:当作业速度为4.7km/h、甩刀轴转速为1 350r/min、垄上刀距垄台距离51mm时,试验指标打碎长度合格率为92.7%。此时杀秧机杀秧效果最好,满足马铃薯杀秧机作业质量要求。该研究为马铃薯杀秧过程存在的问题提供了解决方案,也为马铃薯杀秧机进一步的研究提供了参考。