U形筒螺旋输送机输送颗粒物料的离散元仿真

采用试验与离散元模拟相结合的方法,对U形筒和圆形筒螺旋输送机输送颗粒物料的动态过程进行对比研究。结果表明:1)U形筒和圆形筒螺旋输送机输送颗粒时都存在质量累积波动现象,波动现象都随着螺旋叶片的转速、螺旋输送机的倾斜角度增加逐渐减弱;2)螺旋输送机的倾斜角度在0~45°时U形筒的效率大于圆形筒,当倾斜角度超过60°后圆形筒效率超过了U形筒,另外输送效率并非随螺旋叶片的转速增加线性增大,而是当转速增大到一定值后趋于稳定;3)对比U形筒和圆筒螺旋输送机工作时颗粒在所受挤压力,位于进料口处颗粒受力最大,且在进料口处圆筒螺旋输送机大于U形筒,转速增加颗粒受力趋稳。     

关于提高螺旋输送机效率的研究

为提高螺旋输送机的输送效率、降低能耗,在对螺旋输送机内部物料的运动和受力情况进行分析的基础上推导出体积输送率公式,根据公式的函数特性确定各种参数对输送效率的影响,这对螺旋输送机的设计具有重要的指导作用。     

揉碎玉米秸秆螺旋输送装置参数试验优化

针对农业纤维物料螺旋输送装置输送功耗大、效率低的问题,以比能产量和功耗为输送性能的评价指标,采用Box-Behnken响应面试验方法进行试验,建立各指标与因素间的回归数学模型,并以比能产量最大,功耗最小为优化目标,对影响螺旋输送性能的结构与工作参数进行优化。结果表明,当螺距为300～355mm,螺旋轴转速100～140r/min、喂入量30～70kg/min时,螺旋输送装置能满足较高效率较低能耗输送要求;各因素对比能产量影响的主次顺序为:喂入量、螺距、螺旋轴转速;影响功耗的主次顺序为:喂入量、螺旋轴转速、螺距;螺旋输送装置优化参数组合为:螺距325mm,螺旋轴转速100r/min,喂入量30kg/min。优化后螺旋输送装置的比能产量为0.084 6kg/W,较优化前提高了4.96%,功耗为439.781W,较优化前降低了2.44%。     

螺旋式输送装置参数优化研究

为了提高农业纤维物料螺旋式输送装置的输送性能,降低输送功耗,提高生产率,利用MATLAB软件对比功耗数学模型进行单变量优化分析,并结合试验验证了理论分析的一致性。试验结果表明:螺旋式输送装置输送性能最佳的取值范围是:喂入量30～70 kg/min、螺距300～355 mm、螺旋轴转速97～137 r/min。以比功耗作为输送性能评价指标,采用3因素3水平的Box-Benhnken响应面分析法进行参数优化试验,得到了影响比功耗各因素的主次顺序:喂入量、螺距、螺旋轴转速。以比功耗最小为优化目标,利用Design-expert的优化模块对试验结果进行分析,确定出各因素对指标影响的最佳参数组合:螺距335 mm、螺旋轴转速117 r/min、喂入量30 kg/min,输送性能优化后比优化前提高了8%,上述成果满足预期设计目标,可为螺旋式输送装置的参数优化和结构改进提供一定的参考和指导。     

物料颗粒在立式螺旋输送机中的运动分析

本文就螺旋输送机在任意转速情况下,导出了物料颗粒用圆柱坐标表示的运动微分方程,进一步推导了颗粒上升速度 Vz 和螺旋轴角速度 W 之间的变化关系,由此可得出螺旋输送机的临界转速及物料上升速度公式和上升速度 Vz 的极限值。     

基于EDEM的埋刮板垂直输送过程物料滞后现象研究

针对埋刮板垂直输送过程中物料滞后问题,首先通过埋刮板垂直输送过程中物料的结拱条件理论分析,建立物料垂直整体输送的理论模型,明确影响物料结拱的因素有刮板内圈周长、刮板间距、物料间内摩擦系数等参数;其次,在离散元仿真中创建垂直埋刮板输送机几何模型,并采用HERTZ-MINDLIN无滑动接触模型,设置刮板、物料的运动参数、材料参数、材料接触参数模拟埋刮板垂直输送过程中物料颗粒的位置分布与速度分布,验证物料滞后现象;最后,通过EDEM仿真揭示了刮板内圈周长、刮板间距、物料间摩擦系数、给料速率、链条速度等参数对埋刮板垂直输送过程中物料的滞后程度的影响规律。结果表明:增大物料内摩擦系数,减小刮板内圈周长和刮板间距等可以减小物料结拱所需的垂直内压力,从而减小物料垂直输送的滞后程度。物料内摩擦系数分别取0.2,0.25,0.3,0.35,0.4时,物料的滞后程度分别为27%,24%,19%,17%,15%;刮板的内圈周长分别取436,476,516,556,596mm时,物料的滞后程度分别为14%,17%,21%,23%,27%;刮板间距分别取100,120,140,160,180mm时,物料的滞后程度分别为24%,27%,30%,33%,35%。刮板链条速度的增大对于物料颗粒的垂直输送速度的提升并无明显的作用,反而会加剧物料垂直运输的滞后程度,而增大物料的给料速率对于物料的垂直输送速度有着显著的提升,可以较大减轻物料垂直输送的滞后程度。本研究成果可为提升垂直埋刮板输送性能提供参考。     

基于EDEM的垂直螺旋输送机对餐厨废弃颗粒输送能力的仿真分析

垂直螺旋输送机主要用于餐厨废弃物粉碎压缩脱水后颗粒的提升过程，粉碎压缩脱水处理过的餐厨废弃物颗粒具有一定粘性，这对垂直螺旋输送机的输送能力产生了一定的影响。本文基于EDEM离散元分析软件，以螺旋轴转速和输送机直径为研究变量，研究垂直螺旋输送机对餐厨废弃颗粒的输送能力。结果表明：在输送机结构和进料速度不变的情况下，对于带有粘性的餐厨废弃物颗粒，螺旋轴的转速越高，输送机内的颗粒速度在竖直向上的分量值越大，填充率越小；在输送机进料速度和螺旋轴转速不变的情况下，螺旋轴直径越大，输送机内的颗粒速度在竖直向上的分量越小，填充率越大，颗粒在水平面上的运动越剧烈。     

肉兔养殖用弹簧螺旋喂料机输送性能试验研究

针对弹簧螺旋喂料机在肉兔养殖的颗粒饲料输送过程中存在易破碎、易残留、料盒喂料量波动大的问题,同时为了提高弹簧螺旋喂料机的输送量,对弹簧螺旋喂料机输送过程中颗粒饲料的受力状态和输送机理进行分析;采用自行设计的弹簧螺旋喂料机试验平台,以颗粒饲料破碎率、管内残留率、输送量和喂料稳定性为评价指标,以进料口处绞龙固定连接轴的长度、螺旋间隙、螺旋转速为试验因素进行组合正交试验。试验结果表明:1)螺旋间隙对破碎率、残留率、输送量和喂料稳定性均有显著性影响(P0.05),螺旋转速和轴长仅对输送量有显著性的影响(P0.05);2)随着间隙的增大,破碎率、残留率显著降低,喂料稳定性及输送量显著提高;随着转速增加、轴长减少,输送量显著提升;3)优化后的弹簧螺旋喂料机参数组合为绞龙固定连接轴的长度180mm、螺旋间隙4.6mm(螺旋管内径为46mm)、螺旋转速169r/min,与现有的弹簧螺旋喂料机输送性能相比,其破碎率降低了84.7%,残留率降低了3.9%,输送量提高了30.7%,喂料稳定性提高了27.1%     

立式螺旋开沟机工作部件的模态分析

开展螺旋开沟机工作部件的动态特性研究,分别采用运行模态分析试验和有限元模态分析方法确定工作部件在自由状态下的低阶模态固有频率,将试验测得的固有频率和有限元分析得到的结果进行比对,以验证有限元法的正确性.为了进一步研究螺旋开沟机的动态特性,对其工作部件进行约束模态分析,通过改变螺旋叶片内径、螺距和厚度以达到减振、降噪的目的,确定不同结构参数对固有频率的影响规律.结果表明,有限元分析方法的正确性得到了验证;工作部件的固有频率随着螺旋叶片内径和螺距的增加而增加;低阶固有频率随着厚度的增大而减小,而高阶固有频率随着厚度的增大而增大.     

菌包加工机中螺旋输送机的改进设计

螺旋输送机在现代化生产中使用广泛,它的使用对提高物料运输效率和实现生产机械的自动化具有重要意义。针对菌料松散度高、黏着性低等特点,从螺旋输送机的结构出发,对螺旋输送机的叶片尺寸、螺距、转速、运输量及运输效率进行分析计算。最终得出,针对由木屑、玉米芯等粉碎后,混合水、生石灰等搅拌而得的菌料,在保证其输送量达到0.35t/h的前提下,其螺旋输送机的螺旋叶片直径为100mm,螺旋轴直径为50mm,螺距为80mm,螺旋轴转速为158r/min。     

收割机提升搅龙中干燥稻谷的CFD-DEM数值模拟

针对联合收割机刚收获的稻谷由于含水率较大而易霉变的问题,提出了利用远红外联合热风将稻谷在收割谷物提升搅龙中直接干燥的方法。设计了红外加热器安装在搅龙中心的内加热和安装在搅龙外筒上的外加热2种方案,采用CFD-DEM耦合方法对稻谷运动、传热传质过程以及搅龙内的流场进行了仿真分析,并采用外筒加热方案试验对仿真结果进行了验证。结果表明：模拟值和试验值变化趋势一致,最大相对误差仅为8.34%,试验和仿真结果基本吻合;在不同搅龙转速、热风温度、热风风速和喂入量条件下,外加热方案脱水速率比内加热方案至少快2.91%,说明外加热方案干燥效果优于内加热方案;谷粒的升温随着搅龙转速、热风速度和喂入量的增大而减小,随着热风温度的增大而增大;谷粒脱水速率随着搅龙转速和喂入量的增大而减小,随着热风温度和热风速度的增大而增大。上述研究结果为联合收割机谷物提升搅龙中集成干燥装置的设计及干燥过程的优化提供了理论依据。     

基于功率监测的联合收割机喂入量预测方法

针对联合收割机喂入量主要基于人工经验调控,受人为因素影响较大的问题,分析割台螺旋输送器动力学模型,对螺旋输送器功率和喂入量的关系进行研究;开发基于CAN总线通信联合收割机割台工况嵌入式监测系统,对联合收割机工况进行实时监测。结果表明:1)螺旋输送器功率和喂入量具有数学关系;2)本研究设计的联合收割机割台工况嵌入式监测系统运行可靠,能够实时采集联合收割机工况信息;3)对试验数据回归分析,得到了螺旋输送器功率和喂入量的数学表达式,其相关系数为R2=0.909 9,表明监测割台螺旋输送器功率预测喂入量是可行的。     

基于离散元法的螺旋式排肥器性能模拟试验

为提高螺旋式排肥器对颗粒肥料的排肥稳定性与均匀性,采用离散元仿真软件EDEM对排肥器结构参数进行数值模拟并进行仿真试验,分析螺旋叶片直径、螺距和排肥轴转速对排肥器排肥性能的影响,获得排肥器工作参数与排肥量和排肥稳定性变异系数的回归数学模型。仿真试验结果表明:影响螺旋式排肥器排肥量的因素主次依次为排肥轴转速、螺距、螺旋叶片直径,排肥量最大为221.2 g/s,最小为54.76 g/s;影响排肥稳定性变异系数的因素主次依次为排肥轴转速、螺距、螺旋叶片直径,通过Design–Expert 8.0进行参数优化,确定排肥器最优参数组合,即螺旋叶片直径100 mm、螺距60 mm、排肥轴转速15 r/min,此时排肥稳定性变异系数达到最小值,为8.48%,排肥器排肥性能较为稳定均匀。     

外源硒对川党参生长的影响及其可能作用机制

为探索外源喷施硒肥对川党参生长和营养品质的影响及其可能作用机制,采用大田试验,设置0、25、50、100、200 g·hm^-2和400 g·hm^-2硒肥（以硒元素计）六个处理,观察不同硒肥处理下川党参根茎形态、产量、品质、硒形态和部分根际土壤养分的变化。结果表明,在一定浓度范围内,施用外源硒可增加川党参茎粗、产量、多糖和炔苷含量,其中200 g·hm^-2硒肥处理效果最佳,与对照处理相比差异显著。川党参中的硒主要以有机硒形态存在,有机硒占比超过70%,且有机硒比例随着喷硒浓度的升高呈现先增大后减小的变化趋势,并在硒肥喷施200 g·hm^-2时达到最大,为83.6%。外源喷施25~400 g·hm^-2硒肥对川党参生长总体表现为促进作用,但促进效果随着喷施硒肥浓度的增加呈先增强后减弱的趋势。不同硒肥处理下川党参根际土壤养分存在差异,其中100 g·hm^-2和200 g·hm^-2硒肥处理显著增加了川党参根际土壤碱解氮和速效钾含量。相关性分析和冗余分析表明,改变根际土壤养分含量可能是外源硒影响川党参生长的重要因素之一。综上表明,川党参是硒生物强化的良好材料,在川党参蕾期和花期喷施适量硒肥可提高其产量及多糖、炔苷和硒含量,从而达到生产富硒川党参和提产增质的目的,且以喷施100~200 g·hm^-2硒肥效果最佳。     

中华绒螯蟹生殖群体生物学特征及消化酶活力研究

为研究中华绒螯蟹生殖洄游途中渔获规格、性腺成熟度及消化能力的差异特征,于2014年洄游汛期内(10—11月)在长江下游8个断面采集样本并进行生物学调查及消化酶活力测定。共随机采集样本261只,其中雌蟹127只、雄蟹134只。壳宽变幅为44. 46～96. 06 mm,均值为(64. 28±9. 45) mm;体质量变幅为34. 9～312. 9 g,均值为(131. 65±57. 79) g。壳宽和体质量呈显著的幂函数相关,雌蟹关系式为y=0. 000 8x~(2. 859 6)(R~2=0. 951 2),雄蟹关系式为y=0. 000 4x~(3. 031 5)(R~2=0. 960 1)。性腺指数(GSI)变幅为0. 71～10. 84,均值为4. 94±2. 59;肝胰腺指数(HSI)变幅为2. 46～20. 04,均值为7. 92±1. 89。淀粉酶比活力变幅为0. 02～5. 45 U/mg prot,均值为(0. 84±0. 76) U/mg prot;脂肪酶比活力变幅为0. 28～1. 13 U/g prot,均值为(0. 68±0. 14) U/g prot;胰蛋白酶活力变幅为117. 21～78 897. 26 U/mg prot,均值为(10 947. 64±12 663. 57)U/mg prot;纤维素酶比活力变幅为0. 74～2. 59 U/g prot,均值为(1. 32±0. 27) U/g prot。结果表明,中华绒螯蟹洄游途中较少摄食,洄游早期主要由肝胰腺中贮备的脂肪供能,后期摄食强度则逐渐增大。在其生殖洄游通道上,渔获规格呈递减趋势,且雄蟹总体大于雌蟹;肝胰腺指数与性腺指数表现为消长的变化特征;淀粉酶和胰蛋白酶活力呈递降趋势,纤维素酶活性变幅较小,而脂肪酶活性则逐渐上升。     

降水变化和氮沉降对荒漠草原土壤细菌群落结构及酶活性的影响

为明确降水变化和氮沉降对土壤细菌及酶活性的互作效应，本研究以短花针茅荒漠草原为研究对象，试验设计采用裂区设计，主区为自然降雨（CK）、增雨30%（W）和减雨30%（R） 3个水分梯度，副区为0、30、50、100 kg·hm^-2·a^-1 4个氮素梯度（分别记为N0、N30、N50、N100），共12个处理。结果表明：降水变化和氮沉降改变了土壤细菌群落组成，但未显著改变土壤细菌Alpha多样性；降水变化和氮沉降对土壤酶活性有显著影响。土壤过氧化氢酶活性在R-N100中最低（1.63 mg·g^-1·d^-1），与CK-N0相比显著降低了7.4%；土壤蔗糖酶活性在W-N0中最高（2.20 mg·g^-1·d^-1），与CK-N0相比显著增加了14.6%，在R-N100中最低（1.52 mg·g^-1·d^-1），与CK-N0相比显著降低了20.8%；土壤脲酶活性在W-N0中最高（17.66 mg·g^-1·d^-1），与CK-N0相比显著增加了16.7%，在CK-N100中最低（9.27 mg·g^-1·d^-1），与CK-N0相比显著降低了38.7%。土壤过氧化氢酶与细菌丰富度指数呈显著正相关，蔗糖酶与细菌多样性指数呈显著正相关，与细菌丰富度指数呈极显著正相关；结构方程模型结果进一步表明，土壤细菌群落多样性及pH值是土壤酶活性变化的驱动因子，而土壤硝态氮含量是驱使土壤细菌群落多样性变化的主要环境因素。综合分析表明，降水变化和氮沉降通过改变土壤理化性质影响土壤细菌群落结构及酶活性，细菌群落多样性及土壤pH值是土壤酶活性变化的主控因子，土壤pH值降低抑制土壤酶活性，细菌群落多样性增加有利于增强土壤酶活性。