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%     

D200型秸秆纤维制取机结构优化试验研究

为进一步完善D200型秸秆纤维制取机,以水稻秸秆为试验材料,采用五因素两水平正交试验方法,选取制取机模头内径、挤压段长度、挤压段螺杆螺距、喂入段螺距型式、升压环外径为影响因子,以秸秆纤维制取机生产率、纤维得率、纤维长宽比、抗张指数为响应函数,对其进行较优结构参数组合试验研究,结果表明,当结构参数组合为模头内径164 mm、挤压段长度240 mm、挤压段螺杆螺距40 mm、喂入段螺杆采用变距螺旋型式、升压环外径195 mm时,各项指标分别达到:生产率762.9 kg·h-1、纤维得率82.5%、纤维长宽比41.3、抗张指数8 N·m·g-1,满足设计目标要求,验证试验结果进一步证明参数优化结果的合理性。可为该机定型设计提供参考依据。     

挤压膨化对玉米秸秆中粗纤维含量的影响

通过五因素五水平正交旋转组合试验,研究了挤压膨化系统参数(套筒温度、螺杆转速、螺杆末端至模板内表面的距离、模孔间隙和物料含水率)对挤压膨化后的玉米秸秆粗纤维含量的影响规律。结果表明,挤压系统参数对粗纤维含量都有不同程度的影响,其中螺杆转速和物料的含水率对粗纤维的影响显著。通过分析得出粗纤维含量在25%～28%的综合工艺措施:模孔间隙!为4 mm、δ段长度为12 mm、套筒温度为140℃、螺杆转速为65r.min-1、含水率为32%,为生产中应用膨化秸秆做饲料提供参考。     

秸秆深埋还田机螺旋开沟装置的设计与试验

秸秆深埋还田机在进行田间作业时,能否开出符合机具作业要求的深沟是秸秆深埋的关键。目前国内秸秆还田机种类繁多,但具有深埋作用的机具相对较少,东北地区常年使用小四轮拖拉机进行田间作业,犁底层逐年加厚上移,导致土壤耕层变浅,土壤肥力下降,影响了作物产量。针对这一情况,设计一种具有螺旋开沟装置的秸秆深埋还田机,探究单螺旋开沟装置和并排双螺旋开沟装置的优缺点,并通过田间试验最终确定螺旋开沟装置的主要结构配置。通过对螺旋开沟过程中土壤颗粒的运动过程分析,确定螺旋叶片的主要参数,单轴螺旋线对称布置的螺旋开沟器为变螺距螺旋,最大螺旋升角为16°,双轴并排布置的螺旋开沟器恒定螺距,螺旋升角为16°。经过理论计算分析得开沟器转速为268r·min~(-1)。为寻找最合适的开沟装置,确定螺旋装置的最优工作运动参数,以拖拉机前进速度、螺旋开沟装置转速和开沟深度为试验影响因素,以单螺旋和双螺旋的开沟深度合格率和秸秆深埋率为试验指标,设计三因素三水平正交试验。试验结果表明:当拖拉机前进速度为3km·h~(-1),开沟装置转速为270r·min~(-1),开沟深度为28cm时,安装有双螺旋开沟器的秸秆还田机开沟稳定,开沟深度合格率为99.1%,深埋秸秆的效果最好,深埋率可达91.4%。试验结果可为螺旋式秸秆深埋还田机开沟装置的选择提供理论和实践依据。     

秸秆深埋还田机覆土装置的参数优化与试验

秸秆深埋还田机在田间作业过程中,覆土镇压的效果是检验机具覆土装置设计合理性的关键。由于东北地区棕壤土玉米种植过程中,连年的化肥施用与拖拉机等机组的田间作业,导致土壤犁底层上移、理化性质变差,影响农作物产量,秸秆的焚烧又会造成严重的污染,因此寻求合理的秸秆利用方式变得十分必要。为了改善机组在工作过程中阻力过大、覆土镇压效果差等问题。设计一种螺旋式覆土装置,探究其在机具覆土作业过程中的优缺点。结合覆土原理,通过对覆土装置运动过程中土壤颗粒的运动过程进行分析,通过理论计算和优化设计,确定了螺旋叶片的主要参数:螺旋轴直径为50mm,长度为1100mm,覆土宽度为1200mm,两螺旋叶片间距为500mm,螺距为250mm,最大螺旋升角为16°,螺旋线的圈数为2圈,两螺旋叶片对称布置。为确定机具的最佳工作参数,进行三因素五水平二次回归正交组合试验,试验选取机具的前进速度、覆土器转速、开沟深度为试验因素,覆土合格率为试验指标。通过对田间试验的数据分析,改进后机组的最佳工作性能参数组合为:机具前进速度2km·h-1、覆土器转速290r·min-1、开沟深度25cm。田间试验表明:覆土合格率为97.1%,满足秸秆深埋还田的技术要求和地方标准,可以为秸秆深埋还田机覆土装置的设计与优化提供理论参考。     

有机肥立式撒肥装置抛撒机理分析与试验

针对目前有机肥撒肥机存在撒肥幅宽小、破碎效果差等问题,建立有机肥团粒在立式撒肥装置及空气中的运动学模型,分析撒肥距离和撒肥幅宽,确定影响抛撒性能主要因素.以破碎率和撒肥幅宽为试验指标,通过离散元仿真分析确定最佳螺旋片螺距,以抛撒轴转速、装置离地高度、撒肥盘倾角为试验因素作正交试验.运用极差分析法和方差分析法分析试验结果,得出因素组合优水平后试验验证.结果表明,当抛撒轴转速为400r·min1,装置离地高度为1 000mm,撒肥盘倾角为20.时,破碎率为91.8％,撒肥幅宽为9.2m,满足有机肥撒肥机田间作业要求,可为有机肥撒肥机理论研究提供参考.     

秸秆直注深埋还田机设计与试验

秸秆还田作为农作物秸秆的有效利用方式之一,能培肥地力,蓄水保墒。为了改善东北地区耕层变浅、犁底层上移、玉米秸秆产量大、后续处理困难等问题,设计了一种秸秆直注深埋还田机。该机由秸秆粉碎装置,输送装置、开沟装置和覆土装置组成,能一次性完成秸秆捡拾、输送和深埋等作业内容,可将地表秸秆埋至地下300mm土层中,满足打破犁底层,构建合理耕层,提高秸秆利用率的要求。该机输送装置中部安装卸料室,实现秸秆从两侧向中间聚拢并向下运动的效果。通过对输送装置分析得知,螺旋叶片设计直径315mm,螺距315mm,当螺旋轴转速为350～450r·min-1时,卸料效果良好。参考双翼铧式开沟器作业后的土壤截面设计了柳叶形直注铲,该铲底端秸秆出口设计成流线型柳叶状,铲横截面形状为椭圆形。通过分析计算得出直注铲设计高400mm、铲宽320mm、圆心角θ=60°时,铲横截面积为9.92×104mm2,满足卸料要求,同时能达到开沟破土并回填部分土壤的作业效果。以拖拉机前进速度、秸秆覆盖量和输送装置转速为因素,以秸秆还田率为指标,设计了正交试验。结果表明:拖拉机前进速度和输送装置转速对还田率影响显著,当前进速度为5km·h-1,输送装置转速为450r·min-1时,还田率为90.5%。该试验结果表明了机具作业性能符合设计要求,卸料室和直注铲的设计为秸秆还田机输送装置和开沟装置的优化设计提供理论和实践参考。     

黑水虻虫沙双向集料装置参数优化与试验

针对黑水虻虫沙机械化集料程度低的问题,结合黑水虻养殖特点与虫沙特性,设计一种螺旋式双向集料装置。阐述了该装置的结构组成与工作原理,对其关键部件双向螺旋进行了分析与参数设计。采用离散元软件建立了虫沙-双向螺旋装置的耦合仿真模型,模拟仿真了虫沙的集料输送过程,以螺距、螺旋轴径、螺旋转速、移动速度为试验因素,以质量流率为评价指标进行了四元二次回归通用旋转组合仿真试验。试验结果表明,各因素对质量流率影响主次顺序为螺旋转速螺旋移动速度螺旋轴径螺距。以提高质量流率为目标,运用Design-Expert8.0.6软件进行参数优化,确定了最优组合:螺距153 mm、螺旋轴径29 mm、螺旋转速83 r·min~(-1)、螺旋移动速度66 mm·s~(-1),此时仿真优化得到集料质量流率为1.13 kg·s~(-1),加工物理样机并进行验证试验,得到集料质量流率为1.20 kg·s~(-1),与仿真试验相对误差为5.83%。     

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%。     

再生稻气送式双侧施肥装置的设计与试验研究

为解决再生稻追肥的施肥不均和施肥量调节不准问题,设计了一种再生稻气送式双侧施肥装置。利用三因素二次回归旋转组合试验研究排肥轴转速、槽轮工作长度、分肥器角度对施肥性能的影响,并建立了总排肥量稳定性变异系数、各行排肥量一致性变异系数的回归数学模型。结果表明,影响总排肥量稳定性变异系数的顺序为排肥轴转速、槽轮工作长度、分肥器角度;影响各行排肥量一致性变异系数的顺序为排肥轴转速、分肥器角度、槽轮工作长度;通过Design-Expert 8.0分析得出影响施肥装置排肥性能主要因素最佳参数组合：排肥轴转速16 r·min-1,槽轮工作长度22 mm,分肥器角度114°,此时总排肥量稳定性变异系数为1%,各行排肥量一致性变异系数为2.45%。该施肥装置满足再生稻追肥要求,施肥性能较好。     

基于均匀设计—偏最小二乘回归建模的秸秆型颗粒饲料部分加工参数研究

[目的]探讨秸秆型颗粒饲料的部分最优加工参数,为甘肃省河西地区加工生产秸秆型颗粒饲料提供参考.[方法]采用均匀设计方法设计两种类型的秸秆型颗粒饲料：（A）秸秆颗粒饲料和（B）秸秆精粗颗粒饲料,通过研究不同组别的秸秆型颗粒饲料加工过程中制粒水分、秸秆粉碎粒度、粘结剂添加比例、干燥冷却时间等因素对颗粒密度、成型率及水分等指标的影响,建立回归方程,并采用偏最小二乘回归分析法确定两种秸秆型颗粒饲料的最优加工参数.[结果]当制粒水分为16.63％、秸秆粉碎粒度为5.0 mm、粘结剂添加比例为0.58％、干燥冷却时间为15.74 min时,秸秆颗粒饲料3个成品指标的综合效果最佳;当制粒水分为12.00％、秸秆粉碎粒度为2.0 mm、粘结剂添加比例为1.92％、干燥冷却时间为25.00 min时,秸秆精粗颗粒饲料3个成品指标的综合效果最佳.[结论]在制粒机本身性能不变的条件下,饲料配方、粉碎粒度、调质及冷却干燥时间等因素对秸秆型颗粒饲料质量指标均有一定影响;利用均匀设计—偏最小二乘回归建模设计试验,可在取得较好代表性结果的同时减少试验工作量,提高试验效率.     

水稻高秆翻埋快腐还田机研究

为适应东北高寒地区水稻秸秆的机械化还田作业,降低还田作业的牵引阻力、加快秸秆的腐解,设计了具有滑切减阻特性的还田弯刀组成的高秆翻埋装置和使秸秆均匀平铺同时施入秸秆腐解剂的秸秆梳理-腐解剂施入装置。采用旋转正交设计方法设计试验方案,考察机器前进速度、刀辊转速、还田深度三个因素对牵引阻力的影响,建立牵引阻力模型,得到牵引阻力最优的参数组合：机器前进速度为1.4 m/s,刀滚转速210 r/min,还田深度为10 cm。影响阻力的因素主次顺序为：刀辊转速>机器前进速度>还田深度。     

一组耐低温纤维素降解菌系培养条件优化及产酶分析

针对东北寒区冬季沼气发酵水解效率低下问题,从土壤中定向筛选一组耐低温纤维素降解菌系LTF-27。利用间歇试验,通过Box-Benhnken中心组合设计和响应面分析法(RSM),优化其稻秆水解培养条件。反应装置有效体积300 mL,底物唯一碳源为2 g·L~(-1)水稻秸秆,温度控制在(17±1)℃、摇床转速100 r·min-1,培养13 d。通过单因素和中心组合试验确定主要影响因素及优化组合为水稻秸秆2 g·L~(-1),(NH_4)SO_41.5 g·L~(-1),NaCl 5 g·L~(-1),酵母浸粉1 g·L~(-1),MgSO_40.057 g·L~(-1),CaCO_31.49 g·L~(-1),K_2HPO_40.75 g·L~(-1)。优化后低温条件下稻杆降解率可达64.51%,提高10.2%。利用分光光度法对复合菌系LTF-27产酶结果分析表明,该菌系可将纤维素降解为简单糖完整纤维素酶系,酶系中3种关键酶产酶过程相似,β-葡萄糖苷酶酶活(最大值3.4 IU·mL~(-1))较内切葡聚糖酶活(Cx)(最大值8.5 IU·mL~(-1))、外切葡聚糖酶活(C_1)(最大值7.9 IU·mL~(-1))活性低。     

秸秆深施机单体设计及深施装置的试验研究

为实施与推广秸秆深施还田技术,结合中耕机和螺旋输送器原理与结构设计螺旋输送式秸秆深施机,单机设计深施量为0.19~0.32 kg.min-1,秸秆深施深度15~25 cm。对深施装置和输送螺旋进行受力分析与有限元分析,明确其最大应力和最大变形产生的部位。正交试验结果表明,土壤密度对深施装置行进阻力的影响较大,深施深度影响次之,行进速度影响较小;行进阻力随深施深度、土壤密度和机具行进速度的增大而增大。     

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。     

从动型旋转齿盘分草装置的设计

【目的】设计1种从动型旋转齿盘分草装置,弥补现有分草装置结构复杂、清除率不高、对秸秆覆盖适应性差等不足。【方法】优化设计1种由从动齿盘和分草栅条组成的分草装置;以秸秆覆盖高度及机具行走速度为影响因子对分草器进行EDEM仿真试验;进行田间通过性及种床带上秸秆清除效果试验。【结果】仿真结果表明该分草装置可以在秸秆覆盖高度100~200 mm时稳定工作,清除率为49.0%~57.5%。随着机具前进速度和秸秆覆盖高度的增加,清除率增大。田间试验结果表明,当作业速度为3 km·h~(–1)时,机具发生2次轻微堵塞,秸秆清除率为50.9%;当作业速度达到5 km·h~(–1)时,机具无堵塞,通过性良好,秸秆清除率为57.5%。【结论】该装置清草效果良好,可以满足小麦田间免耕作业的实际需要。     

玉米秸秆茎叶分离装置的设计与试验

【目的】设计玉米秸秆茎叶分离机械,为农业废弃物玉米秸秆的资源化利用提供技术支持。【方法】基于压扁碾搓法原理,设计了一种由压辊机构、剥辊机构、清理机构等组成的茎叶分离装置,以实现对玉米秸秆的茎叶分离,并采用含水率为21.68%的玉米秸秆对分离装置参数进行了正交试验优选。【结果】影响秸秆茎叶分离率的主次因素依次是压辊间隙、剥辊速比和压辊转速。玉米秸秆茎叶分离的优选方案为：压辊间隙8 mm,剥辊速比1.6,压辊转速200 r/min。在此条件下,玉米秸秆的茎叶分离率可达到92.9%。【结论】该装置可用于玉米秸秆的茎叶分离,有效提高了分离效果。     

农作物秸秆膨化机加工性能试验研究

利用小型自热式单螺杆挤压膨化机对农作物秸秆进行膨化加工试验。将螺杆螺距，喷嘴出口间隙，秸秆物料含水率，秸物料粒度作为试验因素，经单因素试验和二次通用旋转组合设计试验找出其对秸秆膨化加工性能（膨化压力，生产率，度电量等）的影响规律，并得出最佳参数组合。