全自动莲子剥壳去皮机的设计与试验

目前市场上的莲子剥壳去皮一体化机大多采用双边机结构,加工效率较高,但机器质量大、故障率高、调整维修困难。该文针对现有的莲子剥壳去皮一体机的缺陷,参考现有的莲子剥壳、去皮机的原理,设计出一种单边机结构的全自动莲子剥壳去皮机。莲子置于传送带,靠旋转的凹轮与莲壳表面间的摩擦,使莲子短径与传输方向保持一致;采用凸轮装置控制挡针和挡板的开合,使得莲子逐一通过;应用往复运动的刀片对传送带上的莲子进行环切;切壳后的莲子进入脱壳通道继续向前搓滚,使得壳仁分离;脱壳后的莲仁被冲皮装置夹持,绕自身旋转,受高压水枪冲击,使得莲子种皮完全脱去。对比试验表明,该机莲子完整加工率为91.3%,高于双边机;而未剥壳率和损伤率为1.9%和1.8%,低于双边机,单边机加工速度为96个/min,加工效率约为20 kg/h。因此,该文设计的全自动莲子机剥壳去皮性能更加稳定、可靠,调整维修更加简单,可实现莲子高效率低损耗的连续作业,并能加工各种粒度范围的莲子,能满足莲子剥壳去皮的实用需求,具有较好的应用前景。     

圆盘切割式蓖麻采摘装置设计与试验

针对现有蓖麻收获装备采摘损失率较高、对低矮植株收获适应性差的问题,该研究结合蓖麻植株的生理特性,设计一种圆盘切割式蓖麻采摘装置。该装置配套于水稻或玉米联合收获机,通过双圆盘刀对蓖麻植株进行切割分离,再经过收割机的清选完成蓖麻收获。通过对装置关键部件的受力及作业原理分析,设计其关键结构参数。并以割茬高度差和采摘损失率为评价指标,以刀盘结构类型、刀盘转速、前进速度为试验因素进行三因素三水平的正交试验,在保证割茬高度差的前提下,以采摘损失率为主要指标,利用综合平衡法确定较优参数组合。田间验证试验表明：刀盘结构类型为波浪形,刀盘转速为600 r/min,前进速度为1.1 m/s时,平均割茬高度差为0.85 mm、平均采摘损失率为3.13%,切割过程平稳、损失率低,对种植农艺适应性好,满足蓖麻收获的田间作业要求。该研究可为蓖麻收获装备的研究和设计提供参考。     

荞麦剥壳机分离装置的改进试验

针对传统的荞麦剥壳机配用的上端吸风式分离器存在气流与物料混合不均匀,荞壳、荞仁分离不彻底等问题,为了进一步提高荞麦剥壳过程中荞壳、荞仁的分离率,试验在测得脱出物各自悬浮速度的基础上,对吸风式分离装置进行了改进设计,并对吸风口气流速度、匀料板的数量、通风网的放置位置进行了优化试验。得出试验因素的最优组合为：吸风口气流速度为8.0 m/s,通风网位置为中部,匀料板数量为3个。研究结果表明：经过优化改进后的侧吸风式分离器分离率达到99.3%,损失率为0.35%,证明对传统的剥壳机进行改进设计是有效的,达到了提高分离率和降低损失率的目的。     

南美白对虾揉搓预处理对剥壳影响的试验研究

为获得低损高品质的虾仁,该研究提出了机械式揉搓预处理方法,研究了揉搓处理对剥壳影响的因素.根据对虾体型特征和试验需求设计了带式揉搓试验台.以体长约12 cm、质量约10.6 g的鲜活南美白对虾作为试验对象.为了适应现代化剥壳工艺,首先对对虾进行1℃、15 min的低温处理,再进行揉搓试验.试验以揉搓法向压力、揉搓总距离...     

可调五辊式对虾剥壳机剥壳参数优化试验

为了优化提高可调五辊式对虾剥壳的作业质量和效率,以70~80只/kg的南美白对虾为试验对象,利用研制的可调五辊式对虾剥壳机进行试验,以辊组转速、辊组转角、辊组V角、辊组倾角为影响因素,以剥壳率、得仁率、剥壳时间为评价指标,进行了四因素五水平正交旋转中心组合优化试验。通过Design-Expert 8.0.5b软件,建立了评价指标与各影响因素的数学回归模型,分析了显著因素对评价指标的影响,确定了最优参数组合为:辊组转速25 r/min,辊组转角315°,辊组V角130°,辊组倾角18°。选取鲜活对虾在-30℃温度下冷冻10 min进行预处理,并进行对虾去头、开背6节处理后进行剥壳试验,试验结果表明:在优化参数组合下,剥壳率平均值为94.67%,得仁率为85.23%,30只/组剥壳时间为54.33 s。试验表明可调五辊式对虾剥壳机满足对虾剥壳的技术要求,调节方便可靠,可为各个级别对虾剥壳装备的设计提供参数依据。     

基于立式辊机构的青毛豆脱荚装置力学分析与试验

为深入研究青毛豆作物荚-柄脱离分离特性,寻求影响分离效果因素的最优组合,设计了立式辊结构青毛豆分离试验装置。该试验装置由脱荚辊、输送机构、角度调节机构、间距调节机构、传动调速电机、脱荚调速电机等组成,采用电机驱动,链传动输送喂料,角度调节机构、间距调节机构、调速电机完成对脱荚角度、辊间距、辊转速无级调节。该文基于青毛豆受碰后产生冲击力克服青毛豆荚-柄连接力实现分离的原理,通过能量守恒原理建立了分离过程的碰撞能量模型,构建了荚-柄分离力学模型,基于此方程进行了定量分析,确定脱荚辊转速、喂料速度、辊间距为主要影响因素,并针对"萧农秋艳"、"豆通六号"品种开展试验研究。结果表明:作物品种对脱荚率与破损率影响较小,影响综合指标的主次因素排列顺序为:脱荚辊转速喂料速度辊间距,最优参数组合为脱荚辊转速600 r/min,辊间距18 mm,喂料速度0.3 m/s,此时脱荚率为99.0%,破损率为2.4%,综合性能明显改善。该文研究结果可为青毛豆收获装置的设计提供参考。     

蓖麻波形圆盘割刀刃口曲线拟合与优化

为减少蓖麻收获的切割功耗,该研究对前期设计的蓖麻波形圆盘割刀进行刃口曲线拟合与优化。基于国内种植的低矮蓖麻物理力学特性,采用B样条算法和基于三点圆曲率分析并带几何约束的最小二乘拟合方法对蓖麻波形圆盘割刀刃口曲线进行参数拟合。并采用Smoothed Particle Hydrodynamics-Finite Element Modeling（SPH-FEM）耦合仿真方法模拟蓖麻茎秆切割过程,以刀盘厚度、底圆曲率半径和刃口角为试验因素,以最大切割力、切割功耗为评价指标进行正交旋转组合试验,对割刀结构参数进行优化,并对优化参数组合进行试验验证。最优割刀参数组合为：刀盘厚度3 mm、底圆曲率半径7 mm、刃口角19°,此时最大切割力为109.763 N、切割功耗为1.43 J。台架试验验证表明,SPH-FEM耦合仿真方法与台架试验获得的最大切割力和切割功耗基本吻合,误差在5%以内,所提方法能很好地研究模拟蓖麻割刀的切割过程,可为蓖麻收获装备研制提供支撑。     

辊刷式蓖麻收获机采摘机构优化设计与试验

针对蓖麻机械化采收时采净率低、破损率高等难题,结合蓖麻物理特性和种植模式,研究设计了辊刷式蓖麻收获机采摘机构。首先在分析采摘机构总体结构的基础上阐述了辊刷式采摘原理,阐明了辊刷、螺旋输送器、传动系统等关键部件的设计。进一步地,为探究采摘机构相关参数的最优组合,提高蓖麻采摘质量,采用Box-Benhnken响应面试验设计理论,以前进速度、辊刷转速、刷丝长度为影响因素,以采净率、籽粒破损率及含杂率为作业质量评价指标,进行参数优化试验。建立各影响因素与指标之间的回归数学模型,并分析各因素对响应值的交互影响,同时对模型进行了综合优化,获得最优参数组合为：前进速度0.72 m/s、辊刷转速371.69 r/min、刷丝长度56.60 mm,对应的采净率、籽粒破损率、含杂率分别为90.81%、0.17%、11.27%。对优化结果进行验证试验,试验结果表明在最优参数组合下,采净率为91.36%、籽粒破损率为0.18%、含杂率为11.67%,各评价指标与预测值均很接近。研究结果可为辊刷式蓖麻收获机进一步完善结构设计和工作参数优化提供参考。     

纵轴流联合收获机关键部件改进设计与试验

针对当前履带式纵轴流联合收获机中存在的工作状态无法在收获不同作物间快速转换,割台损失率较高、脱粒分离能力较差以及功耗高等不足,对割台、脱粒、清选、行走等主要工作部件进行了改进设计与试验研究。将割台设计为无级调速可伸缩式结构,脱粒装置改为纵轴同径差速滚筒脱粒装置,采用单HST(hydro static transmission)原地转向行走装置及防粘附清选装置,并经室内试验和田间试验表明:可伸缩割台能实现稻麦收割状态与油菜收割状态的快速转换,扩大了割台的使用功能,收获油菜损失显著减少,与常规相比较,油菜损失率降低2.8个百分点;差速轴流滚筒提高了脱粒效果和分离能力,与等长度单转速轴流滚筒相比,夹带与脱不净损失率分别减少了0.02个百分点与0.09个百分点,破碎率减少了0.017个百分点;原地转向行走机构减少了地表土壤的破坏并降低了转向功耗,以原地转向替代单边制动转向时,节约功耗37.0%;清选机构抖动板和清选筛面经不沾水处理,改善了潮湿谷物的清选性能,清选损失率降低0.9个百分点,含杂率降低0.4个百分点;这些联合收获机主要工作部件的改进设计提高了整机工作性能,以期为联合收获机主要工作部件改进,提高联合收获机工作性能提供参考。     

禽蛋破损在线检测自动敲击发声装置设计与试验

针对禽蛋破损在线检测技术要求,设计了一种轻巧的自动敲击发声装置,该装置利用电磁吸合原理,由单片机控制线圈中电流的方向和大小变化,改变感应区的磁场方向和磁场强度,控制敲击杆的伸出、停止和返回,从而实现对蛋壳的敲击发声,密闭在敲击杆内部的麦克风采集声音信号。对自动敲击发声装置的结构和工作原理、硬件参数及软件实现进行了描述,并以鸡蛋为对象,进行了声音信号采集试验。结果表明：该装置运行稳定,反应迅速,敲击准确率达到了100%,而且敲击力度适中,敲击引起的蛋壳损伤率为0,采集的声音信号实时、清晰,为改善禽蛋无损检测装备性能提供了参考。     

核桃青皮剥离过程中影响青皮剥净率和核桃破碎率的因素分析

在气候干燥炎热地区，核桃种仁成熟比青果皮成熟快，为了获得高质量的种仁，在青果皮尚未成熟时进行核桃的收获。未成熟的核桃青果皮剥离非常困难，迫切需要研制适用的机械来进行青果皮的剥离作业。为了提高核桃青果皮剥离质量并尽量降低在剥青皮过程中对核桃硬壳造成的机械损伤，通过对剥皮滚筒和凹板钢丝刷构成的剥皮工作部件结构与工作参数的正交试验方法，对影响破碎率和剥净率的3个因素——剥皮滚筒转速、钢丝直径、钢丝顶端与滚筒之间的间隙进行了分析。结果表明，破碎率受钢丝直径的影响最大，受钢丝顶端与滚筒之间的间隙的影响次之，受滚筒转速的影响最小。剥净率受钢丝直径的影响最大、受钢丝顶端与滚筒之间的间隙的影响次之、受剥皮滚筒转速影响最小。在剥皮滚筒转速为25 r/min，钢丝直径为2.3 mm，物料入口处钢丝顶端与滚筒的间隙在50 mm条件下，可获得较理想的作业质量。     

吊杯式栽植器的优化设计及试验

针对目前吊杯式移栽机在移栽过程中出现的膜上穴口尺寸过大、栽植器容易撕膜、刮膜等问题,从栽植器的结构参数和分析特征系数入手,对于膜上穴口尺寸进行了研究。通过Pro/E建立栽植器的三维模型并进行优化设计与制造,对8 cm×8 cm和6 cm×6 cm口径的2种栽植器进行了田间对比试验,分析了其对膜上穴口尺寸的影响程度。然后通过变换传动比改变运动特征系数来研究运动特征系数对膜上穴口尺寸的影响规律。试验表明通过改进栽植器的结构,膜上横向尺寸较改进前平均降低了约45.3%;膜上纵向尺寸较改进前平均降低了17.9%。当运动特征系数从小变大时,膜上穴口平均值表现为先减小后增大,在运动特征系数为1.238时膜上穴口尺寸最小,说明运动特征系数存在最优值。改进栽植器机构后的试验结果为:株距的平均值维持在40 cm左右,漏苗率为1.07%,伤苗率为0.71%,直立度合格率为92.6%。当运动特征系数为1.238时,穴口纵向尺寸平均值为71 mm,横向尺寸平均值为18.5 mm,均为最小值。故对于2ZP型移栽机,运动特征系数取1.238为宜。该研究为吊杯式移栽机改进设计和性能优化提供参考。     

滚筒-栅条式银杏脱壳机结构参数的优化

为了提高银杏果脱壳品质和效率,研制了一种滚筒-栅条式银杏脱壳装置,通过对不同含水率银杏果的脱壳对比试验,发现脱壳率和破仁率主要取决于转子转速、滚筒直径、栅条间隙。采用中心组合试验设计方法进行了银杏脱壳试验,建立了银杏脱壳率和破仁率与转子转速、滚筒直径、栅条间隙之间的数学模型,并采用响应面优化分析和多目标优化法,得到了滚筒-栅条式银杏脱壳装置的最佳工作参数。结果表明:当转子转速为180r/min,滚筒直径为182mm,栅条间隙为10.5mm,含水率为12.6%时,银杏脱壳率为92.80%,破仁率为8.10%。该装置设计为银杏果脱壳生产提供了新的方法。     

弯、直蔗剥叶质量影响因素的试验

采用二次通用旋转组合设计、数理统计分析方法及计算机优化技术,以直、弯蔗为研究对象,对影响剥叶质量的主要因素进行室内模拟剥叶试验,建立相应的数学模型,研究各因素及交互作用对剥叶质量的影响规律及机理,同时对甘蔗剥叶机剥叶质量影响因素进行了优化。结果表明,试验的各因素对直蔗和弯蔗剥叶质量影响规律存在较大的差异,试验因素的综合优化结果能有效提高剥叶质量,直蔗含杂率和折断率分别为0～0.78%和0～8.43%,弯蔗含杂率和折断率分别为0～0.5%和0～18%。     

玉米螺旋式清选装置的设计与试验

针对传统振动筛存在噪音大、筛分效率不高等问题,该文基于螺旋输送原理设计出一种玉米螺旋式清选装置,装置主要由输送搅龙、料槽、半圆筛片、减速电机、变频器等组成。输送搅龙外径为100 mm,螺距为100 mm,工作长度为2 000 mm,螺旋轴轴径为20 mm,6 mm孔径的筛片开孔率约为40%,16 mm孔径的筛片开孔率约为35%。以筛分效率和破碎率增加值为试验指标,对含水率为14.5%的玉米分别进行大杂清选试验和小杂清选试验。大杂清选试验结果显示,筛分主要在筛片前部分完成,且破碎率随着输送搅龙转速的增加而增加。小杂单因素试验表明,随着输送搅龙转速的增大,筛分效率逐渐增加,破碎率增加值逐渐增大;随着初始填充系数的增加,筛分效率缓慢降低,破碎率增加值逐渐增大;随着输送角度的增大,筛分效率先增加后减小,破碎率增加值逐渐增加。小杂正交试验结果表明,3种试验因素的最优组合为初始填充系数20%,输送角度0°,输送搅龙转速500 r/min;显著性检验结果显示,输送搅龙转速对筛分效率和破碎率增加值的影响均显著（P<0.05）;输送角度对筛分效率和破碎率增加值的影响均不显著（P>0.05）;而初始填充系数对筛分效率的影响显著（P<0.05）,但对破碎率增加值的影响却不显著（P>0.05）。该装置工作过程中噪音较小,运行可靠,筛分效率达到98.5%,试验结果可为后期研发螺旋式清选设备提供参考。     

基于EDEM软件的肥料调配装置关键部件参数优化与试验

为实现播种作业条件下肥料调比的分层深施,以满足不同作物整个生育期的养分供应,设计了肥料调配装置,并通过理论分析的方法确定了各关键部件的主要参数。以挡杆直径及分肥份数为试验因素,合格系数及波动系数为试验指标,分别采用仿真试验及验证试验的方法,进行二因素三水平正交肥料均布器参数优化试验研究,试验结果表明:均肥份数为极显著影响(P0.01),挡杆直径为显著影响(P0.05);肥料均布器最优参数为挡杆直径4 mm,均肥份数16,此时,试验指标合格系数及波动系数的仿真值及试验值分别为0.903、0.928及68.6、78,相对误差分别为2.19%、12.05%,验证试验与仿真试验具有相同的因素指标响应趋势,利用仿真试验进行肥料均布器参数优化具有可行性。该研究为肥料调配装置的设计研究提供了参考。