动静磨盘式薏苡脱壳机构性能参数试验研究

研究了动静磨盘式薏苡脱壳机构对薏苡脱壳的可行性,以及机构性能参数(动静盘间隙A、进料速度B、动盘转速C)对考察指标(薏苡脱壳率、薏苡破碎率)的影响规律和参数的优化结果,影响薏苡破碎率的主次因素依次为:ABC,即动静盘间隙进料速度动盘转速;影响薏苡脱壳率的主次因素依次为:ABC,即动静盘间隙进料速度动盘转速。综合考虑脱壳率和破碎率对脱壳的影响,确定最优方案为A3B3C2,即动静盘间隙为10 mm,进料速度为330 kg/h,动盘转速为1 120 r/min。为生产中应用上述脱壳机械对薏苡进行脱壳加工提供科学依据。     

梳齿式亚麻蒴果梳刷试验台的设计与试验

【目的】探索解决亚麻(胡麻)脱粒机存在的植株缠绕脱粒滚筒问题的有效方案,提升亚麻(胡麻)的机械化收获水平.【方法】为研究不同工作参数对亚麻(胡麻)机械化收获的影响,设计了梳齿式亚麻(胡麻)蒴果梳刷试验台.阐述该试验台的工作原理与组成结构,对关键零部件偏心摆动机构和梳刷装置进行了结构设计与动力学分析,并进行台架试验.以蓝亚麻(别名宿根亚麻)为试验材料,以蒴果的脱净率和破损率为评价指标,探讨梳刷装置转速、梳齿截面形状、梳齿间隙、导轨输送速度4因素对蒴果的脱净率和破损率的影响,分别进行单因素试验与多因素正交试验研究,获得了梳齿式亚麻(胡麻)蒴果梳刷试验台的最优工作参数,并进行了试验验证.【结果】SAS9.1软件分析表明:梳齿间隙、梳齿截面形状、梳刷装置转速和导轨输送速度4因素对蒴果的脱净率和破损率的影响都极为显著.以蒴果的脱净率较大、破损率较小为目标,得到的较优参数组合为:梳齿间隙为4 mm、梳齿截面形状为菱形、梳刷装置转速为10 r/min和导轨输送速度为0.16 m/s.对优化结果进行试验验证,结果显示脱净率为99.26%,破损率为5.33%.各因素对脱净率的影响由大到小依次为梳齿间隙、梳齿截面形状、梳刷装置转速、导轨输送速度;对破损率的影响由大到小依次为导轨输送速度、梳齿截面形状、梳刷装置转速、梳齿间隙.【结论】蓝亚麻植株经过试验台的梳刷可得到完整蒴果,梳齿式亚麻(胡麻)蒴果梳刷试验台为亚麻(胡麻)脱粒机的创新设计提供了一种可行性方案和研究依据.     

立锥式小区花生脱壳装置的优化与试验

花生科研涉及的小区种植试验具有品种多、处理多、重复多等特点,而每个小区需单独脱壳处理。因尚无满足要求的小区花生脱壳机,科研人员只能手工花生脱壳,工作十分繁重且影响花生科研效率。为研制出适应花生科研的小批量、破损率低、清种方便的小区花生脱壳机,在已研制的立锥式小区花生脱壳机及其试验基础上,重点进行了脱壳装置主要结构及参数优化,加工出第二代样机并进行了验证试验。针对原有立锥式小区花生脱壳装置存在的荚果下移速度较慢、环锥形脱壳间隙上端间隙过大、脱壳强度较小和脱壳损伤率与脱壳效率有待提高等问题,经过理论分析和综合判断,对脱壳装置的锥凹板和锥滚筒结构参数、环锥形脱壳间隙和锥滚筒的脱壳棱筋参数等进行了优化,同时将均料锥的螺旋叶片数从6个减少到4个。根据优化后的参数研制出新一轮样机,进行了验证试验。以四粒红品种为试验对象,以脱净率和破损率为指标,以锥滚筒转速n、锥凹板半锥角α和脱壳棱筋升角β为因素进行三因素三水平试验及响应面分析。结果表明:锥滚筒转速、锥凹板半锥角和脱壳棱筋升角对试验指标的影响极为显著。经双目标优化得到最优参数值,参数圆整后的样机试验表明,在转速320r·min~(-1)、锥凹板半锥角30°、棱筋升角45°时脱壳综合指标最优,脱净率97.34%,破损率2.27%,优于行业标准,较好地满足了小区育种花生脱壳要求。该研究为科研小区种植试验用花生脱壳机的设计及优化提供了有效途径。     

滚筒刷式巴旦木脱青皮机的设计与试验

【目的】设计滚筒刷式巴旦木脱青皮机并进行样机试制和试验，为巴旦木初加工设备的研发提供参考。【方法】对青皮巴旦木和硬壳巴旦木果实物料特征参数进行测量，并使用Origin进行绘图，利用Solidworks软件对滚筒刷式巴旦木脱青皮机进行了整机及关键部件设计，根据结构参数和工作需求，选用主轴转速、间隙（钢刷与栅条滚筒底部距离）和喂入速度为试验因素，以脱净率和破损率为试验指标进行三因素三水平响应面试验，并以寻优圆整值进行试验验证。【结果】物料特征参数统计显示，青皮巴旦木长度均值为36.5 mm，宽度均值为28.0 mm，厚度均值为22.5 mm；硬壳巴旦木果实长度均值约为33.5 mm，宽度均值为23.5 mm，厚度均值为15.5 mm。滚筒刷式巴旦木脱青皮机的最佳作业参数为主轴转速307.5 r/min，间隙20.1 mm，喂入速度811.5 kg/h，理论脱净率为96.00%，破损率为2.28%。利用圆整值（主轴转速310 r/min,间隙20 mm，喂入速度810 kg/h）对2种巴旦木进行脱青皮验证试验，实测脱净率分别为96.32%和95.86%，破损率分别为2.42%和3.34%。两种巴旦木的脱净率均大于95%，破损率均小于4%，二者的破损率和脱净率差值均不足1%。【结论】所设计的滚筒刷式巴旦木脱青皮机符合中厚壳巴旦木脱皮作业的工作需求。     

梳齿式钙果采摘试验台的设计与试验

【目的】针对目前钙果人工采摘效率低下的问题,为实现钙果的机械化采收,设计了梳齿式钙果采摘试验台,并对其工作过程及关键部件参数进行了设计与分析.【方法】以梳齿间隙、梳齿转速、梳齿形状为试验因素,采净率和破损率为试验指标,进行了三因素三水平正交试验,并利用极差、方差,分析各因素对采摘效果的影响.【结果】各因素对采净率影响的主次排序是梳齿间隙、梳齿转速、梳齿形状;对破损率影响的主次排序是梳齿转速、梳齿形状、梳齿间隙.综合分析选取较优参数组合梳齿间隙为20 mm,梳齿转速为30 r/min,梳齿形状为圆弧形;该试验台采净率为96.01%,破损率为2.21%.【结论】梳齿式钙果采摘试验台可以实现对钙果采摘作业,该研究为钙果的机械化采收、作业参数优化提供技术参考依据.     

麻风果脱壳机的设计与试验研究

为了适应麻风果深加工产业化,实现机械化脱壳工艺,作者自行研制了一种高效、可靠的麻风果脱壳机.并通过以脱壳率和破损率为试验测量指标,进行了麻风果初始含水率、挤压滚轮转速、挤压间隙三因素三水平正交试验,采用综合评价法对所选的参数进行优化和试验对比.分析结果表明,含水率和挤压间隙在显著性水平α=0.01的水平下对综合评价值影响极显著;辊轮转速在显著性水平α=0.05的水平下对综合评价值影响显著.其影响主次因素依次为:挤压间隙→麻风果含水率→辊筒转速.最佳组合为:麻风果初始含水率20%、辊筒转速300 r/min、挤压间隙5 mm.经过参数优化后,可得到脱壳率大于85%,而破碎率可控制在10%以内的脱壳效果.     

苦荞麦非热脱壳机试验研制

为克服传统的熟化脱壳工艺中热处理造成苦荞麦营养损失严重的问题,基于对苦荞麦结构特性和现存脱壳机缺点的分析,提出苦荞麦动态调压磨削非热脱壳方法,并研制了脱壳机。该机具有脱壳室压力动态调整机构。通过单因素试验,明确了影响因素的取值范围,在此基础上采用二次正交旋转组合试验分别建立了脱壳率和整仁率与各因素的回归模型。采用多指标优化,确定的最佳参数组合为:磨削间隙2.6mm,磨削气囊压强22.3kPa,揉搓间隙4.0mm,揉搓气囊压强5.1kPa,主轴转速470r/min。在最优参数组合条件下进行验证试验结果表明,整仁率为31.8%,脱壳率为88.1%。脱壳效果不理想的主要原因是脱壳室压力动态调整机构不灵活。     

基于正交试验组合式螺旋板齿脱粒装置参数优化

为寻求组合式螺旋板尺脱离装置工作时最优参数组合,以脱净率、含杂率、破损率作为指标,利用4因素3水平的正交试验分析方法对螺旋板齿式脱粒装置的螺旋角度、滚筒转速、喂入量、排芯口压力工作参数及参数交互作用进行多因素分析。结果表明,对脱净率、含杂率、破损率影响的因素大小分别为螺旋角度、滚筒转速、喂入量、排芯口压力,最佳工作参数为喂入量3.1 kg/s、脱粒轴转速245 r/min、螺旋角9°、排芯口压力50 N。     

油茶果脱壳装置设计及试验

为提高油茶果脱壳率和降低茶籽破损率,采用撞击、搓擦原理,设计了一种油茶果脱壳装置。该装置由喂料斗、脱壳装置、动力传输部件、机架等构成,通过立式甩盘的撞击以及脱壳室内齿圈的搓擦进行脱壳,能适用含水率在65%以下的油茶鲜果脱壳。确立了影响脱壳的主要因素是甩盘转速和喂料量,并进行了脱壳试验。结果表明,随着甩盘转速的增大,脱壳率及破损率显著增加,而随着喂料量的增大,脱壳率先增加后降低,破损率变化相对较小。该脱壳装置适宜的工作参数为:甩盘转速为700 r/min左右;喂料量控制在500 kg/h左右,在此条件下,脱壳率能达到85.3%,破损率为6.5%左右。     

油葵联合收获机脱粒装置的设计

【目的】针对油葵收获时存在脱净率低、破损率大等问题,本研究设计了一种基于油葵联合收获机的油葵脱粒装置.【方法】首先论述油葵联合收获机的总体结构与工作原理,并对该机中脱粒装置的关键部件进行设计与分析,得到各部件的重要关键参数,最终使用油葵联合收获机进行田间试验,验证脱粒装置的工作性能.【结果】通过对油葵联合收获机中脱粒装置关键部件的设计分析,得到了脱粒滚筒的转速为280 r/min,脱粒间隙为24 mm,最后使用油葵联合收获机进行田间试验验证:该机的脱净率为98.56%,籽粒的破损率为2.12%.【结论】该油葵脱粒装置有效地提高了油葵脱净率,降低籽粒破损率,具备良好的脱粒性能.     

再生稻收割机刚柔耦合杆齿脱粒装置的设计与试验

目的 针对再生稻头季收获时籽粒和秸秆含水率较高,籽粒与稻穗的黏结力较大,采用传统刚性杆齿脱粒装置的收割机收获时会导致大量籽粒破碎的问题,在轴流式脱粒滚筒的基础上设计了一种刚柔耦合杆齿的脱粒滚筒。方法 采用EDEM仿真软件对脱粒过程进行仿真模拟,通过后处理获得3种不同杆齿(刚性、柔性、刚柔耦合)对籽粒的平均法向打击力和切向揉搓力;以夹带损失率、破碎率和未脱净率为评价指标,分别以不同滚筒转速下的单因素和以滚筒转速、水稻籽粒含水率、杆齿种类为因素的三因素三水平进行不同杆齿的正交台架验证试验。结果 EDEM仿真结果表明,在滚筒转速分别为650、750和850 r/min时,3种杆齿对籽粒的平均法向打击力和切向揉搓力均表现为刚性杆齿最大、柔性杆齿最小。单因素试验结果表明,刚性杆齿脱粒装置的籽粒破碎率明显高于柔性杆齿脱粒装置和刚柔耦合脱粒装置,在滚筒转速为900 r/min时,柔性杆齿、刚性杆齿和刚柔耦合杆齿的破碎率均很高,分别为1.632%、1.925%和2.564%;柔性杆齿脱粒装置的未脱净率和夹带损失率明显高于刚性杆齿脱粒装置和刚柔耦合脱粒装置,在滚筒转速为900 r/min时,柔性杆齿、刚性杆齿和刚柔耦合杆齿的未脱净率均很低,分别为0.286%、0.071%和0.240%,在滚筒转速为850 r/min时,柔性杆齿、刚性杆齿和刚柔耦合杆齿的夹带损失率均很低,分别为1.595%、0.729%和1.341%。正交试验结果表明,影响籽粒夹带损失率和破碎率的因素顺序依次为杆齿种类 > 滚筒转速 > 籽粒含水率,影响未脱净率因素的顺序依次为杆齿种类 > 籽粒含水率 > 滚筒转速。结论 相同条件下,刚柔耦合脱粒装置能够在保证籽粒脱净率的前提下,降低籽粒破碎率。研究结果可为再生稻收割机脱粒装置的设计与田间应用提供参考。     

籽瓜破碎取籽机皮瓤分离装置试验研究

籽瓜破碎取籽机是籽瓜全利用加工生产线中的关键设备,而其皮瓤分离装置又直接影响到籽瓜瓜籽的损伤率和脱净率,进而影响到后续皮瓤处理的打浆分离效果,从而最终影响到籽瓜皮瓤的利用率和瓜籽的商品性。为解决该问题,借助自主研制的适用于籽瓜全利用加工生产线中的高产能籽瓜破碎取籽机,依据其皮瓤分离装置锥形分离辊的特征,通过改变影响整机加工效果的锥形分离辊的主要性能参数,先对其皮瓤分离装置的工作性能进行单因素试验研究,在其试验结果的基础上,再对其皮瓤分离装置的工作性能进行正交试验。结果表明:影响瓜籽损伤率的主次因素依次为:皮瓤分离辊转速、分离辊刮板与筛网间的最小间距、分离辊锥度;影响瓜籽脱净率的主次因素依次为皮瓤分离辊转速、分离辊刮板与筛网间的最小间距、分离辊锥度。综合考虑试验因素对瓜籽损伤率和脱净率的影响大小与籽瓜的实际加工要求,皮瓤分离装置的优化工作参数为:皮瓤分离辊转速为98.5 r·min-1,皮瓤分离辊刮板与筛网间的最小间距为20 mm,皮瓤分离辊锥度为4°。验证试验结果表明:瓜籽损伤率小于2%,瓜籽脱净率大于98%。该研究可为相关籽瓜破碎取籽机的设计研究提供参考。     

油葵脱粒清选装置的设计与试验研究

为提高油葵脱粒装置的脱净率,降低清选装置的含杂率,设计了一种横轴流油葵脱粒清选装置并开展了试验研究。使用正交试验法对未脱净损失率和含杂率开展了优化,确定了脱粒清选装置工作参数的较优组合。试验表明,影响未脱净率的较优组合为滚筒转速450r/min、脱粒间隙20mm,脱净率可达98.86%;影响含杂率的较优组合为曲柄转速160r/min、风机倾角18°、风机转速1 000r/min,清洁率可达93.75%。     

低喂入量玉米柔性脱粒装置的设计与试验

为解决含水率在30％以上的玉米在籽粒直收时破碎率和未脱净率高的问题,设计一种低喂入量玉米柔性脱粒装置试验台,选取导流角、滚筒转速和脱粒间隙为试验因素,以破碎率和未脱净率为试验指标,对玉米进行了单因素试验和响应雨试验并使用Design·Expert软件分析获得脱粒最佳参数.单因素试验结果表明:所选试验因素对试验结果有显著影响,对于柔性滚筒,当导流角增大,玉米籽粒破碎率先减小后增大,未脱净率随导流角增大而减小;滚筒转速增大玉米籽粒破碎率先减小后增大,未脱净率随转速增大而减小;脱粒间隙增大,玉米籽粒破碎率和未脱净率均为先减小后增大.响应面试验鲒果表明,当导流角为68°、滚筒转速223 r·min-1、脱粒间隙为33 mm时,最优脱粒效果为破碎率2.49％,未脱净率为0.171％.     

预破碎沙棘脱果机的设计与试验

【目的】针对中国沙棘枝果速冻后结块,阻塞脱果机和脱果效率低的问题,设计了预破碎沙棘脱果机.【方法】利用三维软件Solidworks和二维软件CAD设计整机结构及主要部件,对主要部件进行理论受力分析;采用正交试验设计,对影响脱果机脱果效率与破损率的因素进行分析,确定最优参数组合,并进行工厂试验验证.【结果】脱果中滚筒筛的转速对脱果率与破损率影响极为显著;打散装置转速与敲击装置转速对脱果率与破损率影响不大.各因素对脱果率与破损率的影响程度依次为:滚筒筛转速敲击装置转速打散装置转速.【结论】预破碎沙棘脱果机的最佳工作参数为:打散装置转速为36r/min、滚筒筛转速为239r/min、敲击轴转速为500r/min.脱果率与破损率分别可达到95%和7%.     

横轴流脱粒分离装置的数学模型的建立与试验

横轴流脱粒分离装置滚筒长度限制了其脱粒分离能力,仅被应用于中小型联合收割机。为研究横轴流脱粒分离装置脱粒滚筒转速、喂入量、脱粒间隙等因素对脱粒分离性能的影响,优化装置结构,利用概率学理论建立了横轴流脱粒分离装置的未脱净率和夹带损失率数学模型。对模型正确性验证试验表明,模型对未脱净率的预测相对误差为8.23%,对夹带损失率的预测相对误差为2.90%。仿真分析和试验表明,该模型可反映籽粒轴向分布和脱粒滚筒转速、喂入量、脱粒间隙等参数对脱粒分离性能的影响。     

单纵轴流脱粒滚筒的设计与性能试验

针对4LZ–3.0型联合收割机在水稻喂入量和草谷比较大时脱粒滚筒易堵塞的问题,设计了一种单纵轴流脱粒滚筒。该滚筒主要由喂入螺旋装置、辐条、辐盘、脱粒杆齿、排草板组成。脱粒时水稻由搅龙经输送槽输送至喂入螺旋装置处,经螺旋装置叶片轴向输送至脱粒杆齿滚筒进行脱粒。为探讨螺旋装置喂入适应性能,通过单头、双头和三头螺旋装置的选型试验,选定了三头喂入螺旋的脱粒滚筒,以滚筒转速、导向板倒角、脱粒间隙为因素,籽粒破碎率和未脱净损失率为性能评价指标,运用回归分析方法建立了该脱粒系统的数学模型,优化确定了其最佳工作参数组合。试验结果表明:当滚筒转速为800 r/min、导向板导角为23.7°、脱粒间隙为20 mm时,籽粒破碎率为0.113%,未脱净损失率为0.071%。     

高产能籽瓜破碎取籽机的改进及试验

高产能籽瓜破碎取籽机是籽加工过程中的关键设备,可一次性完成籽瓜瓜籽、瓜瓤和瓜皮的分离.根据目前机型存在的产能低,瓜籽的损失率大,脱净率、洁净率低等问题,对取籽机的关键部件破碎辊和一级破碎分离装置中的分离辊进行改进设计.在破碎辊轴上安装扁刃型瓜刀,并在瓜刀下方设有刀砧,瓜刀能迅速抓住下落的籽瓜并将其强制向下切成两瓣.分离辊根据人手掏瓜的动作,采用仿生手结构.针对整机性能的影响因素进行正交试验,采用模糊综合评价法对试验结果进行分析,结果表明,影响整机性能的因素主次顺序为:分离辊锥度一级破碎分离装置主轴转速分离辊与主轴角度破碎辊转速.优选参数组合为:破碎辊的转速45r/min、分离辊锥度2°、一级破碎分离装置主轴转速98.5r/min、仿生手结构辊刀与主轴角度12°.重复试验表明,该破碎取籽机的瓜籽损失率1%,瓜籽脱净率98%,洁净率98%,可满足籽瓜加工的指标要求.     

小型立式轴流脱粒装置的试验

利用3层输送带模拟收割机在田间的行走,以未脱净率为试验指标进行滚筒转速单因素试验,初步确定脱粒滚筒转速。在此基础上,以断穗籽粒率、含杂率、夹带损失率等为试验指标,进行滚筒转速、脱粒间隙、板齿倾角3个因素的正交试验和回归试验,优化确定立式轴流脱粒装置的最优参数组合;然后在最优参数组合下,做滚筒长度试验确定籽粒沿滚筒的分布规律及滚筒的最佳长度。结果表明,当滚筒转速为875 r/min、凹板脱粒间隙为1.25 cm、板齿倾角为8°、滚筒长度为90 cm时,脱粒总损失率为1.43%,断穗籽粒率为1.06%,含杂率为31.87%。     

薏苡压缩力学特性试验及响应面优化

为研究薏苡力学特性,提高机械脱壳方式下的薏苡脱壳质量.以破壳力和破仁力为试验指标进行了薏苡的压缩力学特性试验.采用单因素试验分析施压方向、施压速度和干基含水率对薏苡破壳力和破仁力的影响,通过Box-Behnken中心组合试验设计建立了破壳力、破仁力与试验因素的数学回归模型,并利用响应面法以薏苡可承受的破壳力最小、破仁力最大为优化目标得到薏苡脱壳的最佳组合参数为:施压方向为正向施压,施压速度7.598 mm.min-1,干基含水率7.048％,此时的薏苡可承受的破壳力为22.067 N,破仁力为86.016 N.经平行试验验证得到的破壳力为21.1 N,破仁力为82.6 N.验证结果与优化结果误差均小于5.0％,优化结果具有较高的可信度.研究结论可为薏苡脱壳加工装备的研究与优化提供理论依据与技术参考.