玉米秸秆皮穰分离机构的试验研究

针对玉米秸秆皮穰分离机构剥穰效果不理想、秸秆皮易碎断等情况,提出了齿刀式皮穰分离机构。选取影响剥穰效果的剥穰刀齿刃角、齿-板间隙及剥穰辊的转速为试验因素,以剥穰率、外皮损伤率作为评价指标,采用正交试验方法对剥穰机构的剥穰效果进行试验研究。结果表明:在试验参数范围内,剥穰率的变化范围为35%~99%,损伤率的范围为0~13%;且剥穰辊转速和齿-板间隙对评价指标有显著影响,剥穰刀的齿刃角对剥穰率影响较为显著,对秸秆外皮损伤率影响不显著。经试验,齿刀式皮穰分离机构的最优参数组合为:在齿-板间隙为1.66mm,剥穰辊转速为1680r·min-1,剥穰刀齿刃角为40°时,剥穰率达到95%以上,损伤率在5%以下,满足生产要求,说明齿刀式皮穰分离机构可行。     

新型玉米秸秆揉丝机的设计与试验

【目的】在对传统小型玉米秸秆揉丝机进行研究和借鉴的基础上,设计了1种针对我国北方旱区玉米全膜双垄沟播种植模式下的新型玉米秸秆揉丝机,并独立设计了压扁机构、切割机构和揉搓机构,以期提高玉米秸秆的揉丝质量.【方法】运用Solidworks软件对该机的零部件进行了三维建模与装配,并根据玉米秸秆饲料生产的农艺要求对主要部件的参数进行了计算.【结果】压扁机构中压扁辊和划丝辊的直径为160 mm,转速为450 r/min;切割机构中,动刀的圆周直径为500 mm,主轴转速为1 200 r/min;揉搓装置中,内圆台锥角为66°,转速为450 r/min.【结论】该机作业时,秸秆丝化率可达95%,秸秆丝切割长度为20～40 mm,吨料电耗为2.4 kW·(h/t),单位功率生产率为417 kg/(kW·h);室内试验表明,该机工作性能可靠,能够有效提高玉米秸秆的揉丝质量,其各项指标均符合玉米秸秆揉丝机的设计要求.     

籽瓜收获机割台去草秧装置的设计与试验

【目的】为解决籽瓜收获机械去草秧装置清草效果差,瓜籽含杂率高的问题,设计了一种适用于自走式籽瓜联合收获机的去草秧装置.【方法】阐述了该装置的工作原理和组成结构,并对关键部件打草辊、割刀机构、清草辊的工作参数进行设计与分析.【结果】通过对打草辊打断草秧的力学分析,确定打草辊转速为385 r/min;通过对割刀切割草秧的力学和运动学分析,确定了动刀片切割速度为0.6 m/s;通过对清草辊清草状态的力学分析,确定了清草辊转速为405 r/min;当打草辊转速为385 r/min,割刀动刀片切割速度为0.6 m/s,清草辊转速为405 r/min时,收获机瓜籽含杂率为12.31%.【结论】该去草秧装置结构简单、性能稳定,对自走式籽瓜联合收获机去草秧装置的发展有借鉴作用.     

甘蔗立式夹持输送通道剥叶装置设计与试验

【目的】探讨甘蔗立式夹持输送剥叶技术在整秆式收割机中的可行性,解决现有整秆式甘蔗联合收割机甘蔗通道长、作业效率低的问题。【方法】以4ZZX-48型甘蔗收割机为作业平台,在输送通道上设计立式剥叶装置。通过收获试验,分析了夹持输送链轮转速(n1)、剥叶辊筒角度(β)、剥叶辊筒转速(n2)和甘蔗喂入率(q)等因素对甘蔗立式夹持输送剥叶性能的影响。【结果】n1和n2对剥叶性能有显著影响,各因素对剥叶性能的影响依次为n1n2qβ。n1为60 r/min、β为30°、n2为360 r/min、q为7.5 kg/s时,甘蔗叶片剥净率为76.6%,剥叶性能达到最优。曲线回归分析表明,剥叶辊n2/n1与剥净率之间存在着二次多项式关系,n2/n1在5～6之间时,剥净率约77%,达到试验最优值。【结论】基于甘蔗立式夹持输送剥叶技术的收割机具有可行性,本研究结果对研发新型整秆式甘蔗收割机有一定参考价值。     

甜瓜茎叶不同部位及其与玉米秸秆混合物的厌氧发酵特性

【目的】研究甜瓜茎叶厌氧发酵的产气特性和潜力。【方法】在温度(35±1)℃、总固体含量为80g/kg、菌种比例30%条件下,分别以甜瓜茎、甜瓜叶和甜瓜整株茎叶及其与玉米秸秆的混合物为原料,进行批量厌氧消化试验,测定厌氧发酵过程中日产气量、累积产气量、甲烷体积分数以及TS产气率和VS产气率。【结果】甜瓜茎的TS产气率和累积产气量均最高,分别为297.6mL/g和10 618.5mL,甜瓜叶的TS产气率和累积产气量均最低,分别为235.8mL/g和8 427.5mL,甜瓜整株茎叶的TS产气率和累积产气量居中,分别为256.9mL/g和9 173mL。添加玉米秸秆使甜瓜叶和甜瓜整株茎叶的累积产气量分别增加了22.9%和13.9%,甜瓜茎的累积产气量减少了15%;使甜瓜茎、甜瓜叶、甜瓜整株茎叶的发酵时间分别延长了7,11,10d。【结论】甜瓜茎叶不同部位均具有良好的产气潜力,添加玉米秸秆提高了甜瓜叶和整株的TS产气率,降低了甜瓜茎的TS产气率。     

苎麻茎秆机械分离过程力学建模与试验分析

现有苎麻茎秆机械分离技术主要核心工作部件是剥麻辊结构,试验以该核心工作部件为基础,构建了新型茎秆分离台架。苎麻茎秆分离过程是由折断和麻皮麻骨分离瞬时完成的,以此推导了辊齿对麻秆作用的折断能和分离能的关系表达式,分析了结构参数对茎秆分离的影响;在此基础上,对主要部件剥麻辊以辊转速、辊半径、辊齿数、啮合深度为试验因素,设置了L9(34)正交试验。结果表明,各因素对剥净率影响的高低排序为剥麻辊转速、啮合深度、剥麻辊齿数、剥麻辊半径,较优组合为剥麻辊转速900 r/min、啮合深度5 mm、剥麻辊齿数20个、剥麻辊半径120 mm,此时剥净率为98.42%。试验揭示了苎麻茎秆机械分离的机理,优化了剥麻技术的工艺参数,为剥麻技术的开发提供了技术支撑。     

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.     

玉米秸秆皮穰分离装置刮穰机构功耗试验

在自行设计的玉米秸秆分离装置上,使用电功率差值法测量其关键机构——刮穰机构的能耗。选取该机构的4个参数作为影响因子:刮穰辊转速、齿-板间隙、秸秆喂入速度和刮刀片齿刃角;选取有效比能、总比能、能量利用比3个指标作为评价指标,在正交试验的基础上,采用响应面方法分析得到各试验因素对评价指标影响规律模型。结果表明:有效比能变化范围0.5~2.0 Wh/kg,总比能变化范围4.0~13.0 Wh/kg,能量利用比的变化范围11%~24%。在3个模型中,间隙和转速对评价指标的影响均较显著,其中刮刀片齿刃角对有效比能、总比能影响不显著。综合考虑各评价指标、工作效率和刮穰效果,最后选取刮穰机构的工作参数:刮穰辊转速840 r/min,秸秆喂入辊转速413 r/min,齿-板间隙1.56 mm,刮刀片齿刃角25°,此时有效比能、总比能、能量利用比分别为2.21 Wh/kg、10.73 Wh/kg和22.29%。     

振动式三七根土分离装置的运动学分析及优化设计

【目的】设计一种振动式三七根土分离装置,以实现三七根土复合体的根土分离。【方法】将三七根土分离装置简化为曲柄双摇杆机构,并对振动筛上的物料进行运动学分析,确定物料运动的影响因素,验证其运动参数设计的合理性;利用ADAMS对该装置进行运动学仿真,选取振动筛前后端点及质心作为研究对象,得到各点的合位移、合速度曲线并分析各曲线的变化规律,验证结构设计的合理性;以人工采挖的三七根土复合体作为试验材料,采用三因素三水平正交组合试验设计,分析各因素对根土分离率及三七损伤率的影响。【结果】在试验参数范围内,通过Design-Expert软件得到了最佳的工作组合为:曲柄转速295r/min、筛面倾角8°、筛面长度620mm。验证试验表明,最佳组合条件下根土分离率为95.7%,三七损伤率为1.9%。【结论】所设计的三七根土分离装置满足设计要求,为后续三七收获机的设计提供了依据。     

齿带式残膜捡拾机构的设计与试验

【目的】针对钉齿链板式残膜捡拾机构在土壤坚实度较大条件下,链板与辊筒发生打滑的现象,探索将皮带应用于残膜回收机捡拾机构避免此类问题的可行性,设计了一种新型齿带式残膜回收机的捡拾机构,该机构主要由齿带、齿带辊及刮泥装置组成.【方法】首先对齿带、捡拾钉齿、齿带辊的设计及排布参数进行了说明,然后基于Box-benhnken中心组合试验原理,进行田间试验,研究机具前进速度、钉齿入土深度以及上齿带辊转速对残膜回收效果的影响,并对试验结果进行优化,得出工作参数最优组合.【结果】当机具前进速度为5.5 km/h,钉齿入土深度为30 mm,上齿带辊转速为100 r/min时,残膜回收率为90.3%.【结论】该齿带式残膜捡拾机构可以有效捡拾残膜,符合设计标准,能够满足使用要求.     

玉米秸秆皮.瓤.叶分离体机的设计研究

设计了一种用于分离玉米秸秆皮、瓤、叶的一体机,该机属于玉米秸秆综合利用备料工段所用设备。该机主要包括去叶和除瓤两大装置,其中去叶基于搓擦原理,除瓤基于劈展刮削原理。利用该机可同时对多根玉米秸秆进行加工,最终得到相互分离的皮、瓤、叶,为生产玉米秸秆刨花板、低聚木糖和压块饲料等产品提供原料。它的设计开发可以提高玉米秸秆在秸秆刨花板、低聚木糖和压块饲料等产品生产行业中的综合应用。     

白腐菌发酵玉米秸秆最佳条件研究

【目的】以玉米秸秆为材料,研究白腐菌对其发酵的最佳条件。【方法】采用L₉（3⁴）正交试验设计,以发酵后玉米秸秆中的粗蛋白和粗纤维含量为指标,以白腐菌发酵玉米秸秆时的秸秆含水率、温度、接种量、起始pH为主要影响因素,筛选白腐菌发酵玉米秸秆的最佳条件。【结果】白腐菌发酵玉米秸秆的最优条件为：秸秆含水率为70%,温度为30 ℃,接种量为0.25 g/kg,起始pH为4,在此条件下发酵7 d,秸秆粗纤维含量由348.7 g/kg下降为299.4 g/kg,粗蛋白含量由58.3 g/kg升高为116.6 g/kg。【结论】筛选出了白腐菌发酵玉米秸秆的最佳条件,为玉米秸秆资源化利用提供了参考。     

4KM-1800牵引式棉秸秆收获打捆机关键参数设计及试验研究

[目的]为了棉花秸秆能得到合理有效的利用,研制回收率高,一次作业就可以完成棉秸秆收获及打捆机具.[方法]研究借鉴目前所采用的牧草打捆机理,对机具关键工作部件的结构及参数设计进行理论分析计算,通过正交试验初步确定牵引式棉秸秆收获打捆机的结构及其关键部件的形状和尺寸参数.[结果]机具工作速度≥2 km/h,秸秆回收率≥95;,工作幅宽1400～1 800 mm;生产率8～10捆/h;作业可靠性≥90;.[结论]该种机型的研制有效解决了棉秆收获打捆的技术难题,直接提升棉秆资源利用水平,降低棉秸秆的回收成本,减少农田作业次数,能合理有效地将棉花秸秆开发利用成可再生能源,有利于棉秸秆打捆技术的推广.     

巯基改性玉米秸秆粉对水体重金属离子的吸附性能初探

【目的】探讨巯基改性玉米秸秆粉对水体重金属离子的吸附性能,为农业秸秆的资源化利用及污水治理提供理论依据。【方法】以化学改性的方法,制备出吸附剂巯基改性玉米秸秆粉,并以未改性的玉米秸秆粉为对照,通过批试验探讨巯基改性玉米秸秆粉对水溶液中重金属离子(Zn²⁺、Cd²⁺、Cu²⁺、Ni²⁺、Pb²⁺和Hg²⁺)的吸附性能。【结果】改性玉米秸秆中含有9.8 g/kg的巯基。未改性玉米秸秆粉对水体重金属离子的吸附率不足5%,而经巯基改性后可达97%以上。巯基改性玉米秸秆粉在pH 5～7时对Hg²⁺的吸附量达到稳定,对水体中除Pb²⁺以外的其余重金属离子吸附能力达到最大时的pH为6～9。随着重金属离子质量浓度的增加,巯基改性玉米秸秆粉吸附量呈先迅速增加后趋于稳定的变化趋势,该吸附过程可用Langmuir模型描述,吸附机理可能为络合作用主导的吸附过程。【结论】巯基改性玉米秸秆粉是对水体重金属离子具有较好吸附能力的潜在吸附剂。     

作物秸秆剪切力与其饲料营养特性的关系

【目的】研究玉米秸、小麦秸和稻草剪切力与其形态学指标、营养成分和瘤胃降解率之间的关系。【方法】选用成熟期收获的玉米秸、小麦秸和稻草,分别测定其秸秆的剪切力,同时测定秸秆的直径、茎厚与线性密度（单位长度重量）及其营养成分含量,采用尼龙袋法测定秸秆干物质（dry matter,DM）、中性洗涤纤维素（neutral detergent fiber,NDF）和酸性洗涤纤维素（acid detergent fiber,ADF）的瘤胃降解率。【结果】试验中3种秸秆收获时的剪切力、形态学指标（线性密度、直径和茎厚）及剪切力/线性密度均差异显著（P＜0.05）。玉米秸、小麦秸和稻草的剪切力与其线性密度、直径和茎厚均呈高度正相关（P＜0.001）。3种秸秆的线性密度与剪切力的相关性最高（P＜0.05）,且以剪切力反映玉米秸线性密度的灵敏程度最高。3种秸秆中的营养成分含量及其营养成分（DM和 NDF）瘤胃降解率与剪切力均有不同程度的相关性,且剪切力预测秸秆型粗饲料NDF瘤胃降解率最精准。剪切力较适于预测玉米秸和稻草的营养成分含量及其瘤胃降解率。【结论】作物秸秆剪切力与其饲料营养特性存在相关性。剪切力可不同程度地预测玉米秸、小麦秸和稻草的营养物质含量、物理性状及养分（DM、NDF和ADF）瘤胃降解率的大小,且3种秸秆中剪切力较适于预测玉米秸和稻草的营养价值评定。选用剪切力评定作物秸秆的营养价值,其灵敏程度不同,需根据秸秆种类确定预测模型。     

不同配比污泥对玉米秸秆产气特性的影响

[目的]研究玉米秸秆不同接种物浓度下的产气特性,为秸秆在大规模沼气工程中的应用提供参考.[方法]以玉米秸秆为发酵原料,接种不同比例的厌氧污泥,采用批量发酵工艺,在38℃左右条件下进行厌氧发酵.[结果]经过50d的发酵后,秸秆中大部分物质可以得到分解.当厌氧污泥和秸秆比例为10∶3(两者TS比0.57、VS比0.46)、总TS浓度为10.16%时,秸秆产气效果最佳,TS产气率为370 mL/g,沼气中甲烷含量为56.04%.[结论]玉米秸秆发酵过程中,随接种污泥比例加大,秸秆的产气量和产气率逐渐升高,但接种量达到一定比例时,原料产气量和产气率升高不再明显.     

滚刀式秸秆粉碎装置的设计及试验研究

[目的]研制一种混合型栅格导入滚刀式秸秆粉碎装置,以解决现有完全无支撑切割机具动力消耗大、扬尘大、机手工作环境差等突出问题,有利于秸秆还田或下游产业的发展.[方法]对机具关键工作部件的结构及参数设计进行理论分析,通过对影响机具作业质量的主要因素进行正交试验分析,得出较优的工作参数,以此参数设计的机型经田间测试,验证设计的合理性.[结果]经田间测试,当机具前进速度为5 km/h,滚刀转速1100 r/min,滚刀倾斜角30°,秸秆粉碎长度合格率93;,留茬高度103 mm,完全满足设计需求.[结论]该种机型的研制对促进棉花秸秆合理有效利用,以及我国可再生能源产业发展起到一定的作用,但对于其他秸秆作物还有待进一步的研究.     

不同秸秆源NDF对巴什拜羊生产性能、器官发育和血清生化指标的影响

【目的】研究以玉米秸秆和小麦秸秆为中性洗涤纤维来源的日粮,对巴什拜羊采食量、日增重、屠宰率、器官发育及血液生化指标的变化,分析不同秸秆源的NDF对巴什拜羊生产性能和血液生化指标的影响。【方法】采用单因素试验设计,选取体重为(21.76±4.86) kg的羔羊20只,随机分为2个组,分别为Ⅰ组(饲喂玉米秸秆为纤维源的日粮)、Ⅱ组(饲喂小麦秸秆为纤维源的日粮),预试期为10 d,正试期为60 d。【结果】试验Ⅰ组、Ⅱ组羊平均日增重和干物质采食量、料重比、屠宰率差异不显著(P＞0.05),两组间试验羊头、蹄、肾脏、胃重无显著差异(P＞0.05),试验Ⅰ组肝脏和肺重量显著高于试验Ⅱ组(P＜0.05)。试验Ⅰ、Ⅱ组血清球蛋白、葡萄糖、乳酸脱氢酶、谷草转氨酶活性和钙磷含量均无显著差异(P＞0.05);试验Ⅰ组血清白蛋白含量、白球比、甘油三酯显著高于Ⅱ组(P＜0.05)。【结论】两种秸秆来源NDF的日粮对巴什拜羊的生长性能、屠宰性能没有显著的影响,以玉米秸秆为NDF来源的日粮对肝脏和肺部器官机体抵抗力、免疫力影响较大,以小麦秸秆为NDF来源的日粮可能更利于脂肪的消化吸收。     

果园秸秆覆盖机设计与试验

为实现旱区果园秸秆覆盖机械化和农业废弃物资源的高效利用,研制一种将秸秆等农业废弃物均匀覆盖于矮砧苹果园行间的果园秸秆覆盖机。采用自走式履带底盘和车箱大容积设计,以提高果园环境的适应性和作业效率。由液压马达驱动的车箱链板拨料机构和下料辊相配合,实现连续定量铺料,厚度可调。试验结果表明:秸秆覆盖厚度均匀,菌渣覆盖厚度标准差≤1.37 mm,宽度满足要求;下料辊正转时,下料量大,可实现厚层覆盖,此时下料辊转速与覆盖厚度正相关;下料辊反转时,下料量小,可实现薄层覆盖,此时拨料机构转速与覆盖厚度正相关。建立了菌渣覆盖厚度与车速、下料辊(或拨料机构)转速的二元线性模型,R~2≥0.979,表明覆盖厚度在3.6～13.1 cm范围内可灵活调整。该机也可用于污染土壤修复,蚯蚓养殖床铺设等作业。     

黑曲霉ZD利用棉花秸秆固体发酵产纤维素酶条件优化

【目的】以棉花秸秆作为发酵基质,优化黑曲霉(Aspergillus niger)ZD固体发酵产纤维素酶的发酵条件。【方法】以固体发酵条件(棉花秸秆和玉米粉的比例、发酵时间、接种率、含水量和pH值)为优化因素,通过单因素试验和Plackett-Burman试验,确定主要影响因素;再由最陡爬坡试验确定优化中心点,最后通过 Box-Behnken中心组合设计确定主要影响因素及其交互作用对固体发酵产酶的影响,并对其进行回归分析。【结果】由单因素试验和Plackett-Burman试验确定碳氮比,接种量和含水率为主要影响因素;最陡爬坡试验确定棉花秸秆与玉米粉的比例4∶1,接种量10%和含水率60%为中心点;Box-Behnken中心组合试验确定最佳发酵条件:棉花秸秆和玉米粉的比例为4.4∶1,接种量8.12%,含水率60%,发酵时间40 d,pH为4,此条件下羧甲基纤维素钠酶活最高,为310.885 U/mL;比未优化条件下的酶活207.496 U/mL提高了49.8%。【结论】确定黑曲霉ZD利用棉花秸秆固体发酵产纤维素酶的最优条件,为利用该菌制备棉花秸秆发酵饲料,降解棉花秸秆纤维素含量,提供了理论依据和工艺参数。