基于EDEM的谷物分离模拟与试验研究

为代替手工作业,降低劳动强度,以簸箕为原型设计一款水平振动的谷物分离装置,采用离散元软件EDEM对谷物分离过程进行模拟,并且运用响应面方法得到最佳振动参数,最后进行试验验证。仿真和试验结果表明:所设计的谷物分离装置可以较好地实现谷粒与茎秆的分离,所得谷粒体积浓度为99.90%。对振动参数的讨论得出,在二维响应面上,谷粒体积浓度为1的两条等高线所夹区域内任选一点,横纵坐标所对应的频率和振幅作为振动参数,即可实现谷粒与茎秆的完全分离。当振动频率为5 Hz时,振幅应在17.5～22.5 mm范围内选取;振动频率为6 Hz时,振幅可在12.5～20 mm范围内选取。所做研究可为谷物分离设备与工艺优化提供一定的理论参考。     

胡麻茎秆离散元柔性模型建立与接触参数试验验证

针对胡麻联合收获过程中茎秆位姿变化与运动特性等关键环节离散元研究缺乏柔性模型和接触参数的问题,本文以胡麻根部茎秆、中部茎秆、颈部茎秆为研究对象,以其本征参数为研究基础,计算得胡麻茎秆各部建模参数,采用离散元法bonding模型构建胡麻茎秆柔性模型,并以胡麻茎秆各部本征参数、接触参数试验值为水平值,通过Plackett-Burman试验和Central-Composite试验确定胡麻茎秆之间、茎秆与收获装备之间的接触参数,通过胡麻茎秆剪切试验与堆积角试验验证模型可靠性。结果表明：胡麻植株离散元柔性模型参数中法向刚度Kn为1.13×109N/m3,切向刚度Ks为5.6×108N/m3,法向临界应力σ为6.67MPa,切向临界应力γ为8.5MPa,粘结半径Rj为0.25mm;胡麻茎秆-收获装备间恢复系数、静摩擦因数、滚动摩擦因数最优值分别为0.33、0.28、0.14,胡麻茎秆-胡麻茎秆间恢复系数、静摩擦因数、滚动摩擦因数最优值分别为0.3、0.508、0.033;剪切试验中胡麻茎秆根部、中部、颈部剪切最大载荷与仿真结果相对误差分别为1.67%、3.09%、5.44%,堆积角试验中胡麻茎秆平均堆积角与仿真结果相对误差为0.31%,误差较小。胡麻茎秆柔性模型与接触参数和实际情况较为相符,可表征胡麻茎秆物理特性,为胡麻茎秆离散元仿真提供参考。     

空间柔性闭链机器人动力学建模与振动仿真

空间闭链机器人的柔性连杆在高速运行状态下产生的弹性变形对系统振动效应具有重要影响。为准确分析柔性连杆对空间柔性闭链机器人振动特性的影响,采用有限单元法对柔性构件进行离散,基于浮动坐标系法描述构件位移场,最后通过Lagrange方程建立空间刚柔耦合闭链机器人动力学模型及振动方程,并分析系统固有频率和振型函数。基于同等参数,利用ADAMS/Vibration模块建立了空间刚柔耦合闭链机器人的自激振动仿真模型,研究系统固有频率和对应模态的变化,以及不同激振力作用下的频率响应特征。结果表明:理论模型和仿真模型的动平台运动轨迹基本一致,并且理论模型与振动仿真模型的固有频率也具有一致性,验证了振动仿真模型建立的正确性。随着激振力幅值的增大,系统响应增强。同一激振频率动平台质心处Y方向响应最大,X方向次之,Z方向最小。其中,系统第11、12阶模态对应的系统变形量最大,对应的激振频率为40~60 Hz。     

果荚初期饲料油菜茎秆离散元接触模型参数标定

针对饲料油菜与不同材料的接触参数实测难度大、机械化收获离散元仿真模拟缺乏接触模型参数的问题，以果荚初期饲料油菜为对象，基于EDEM开展了饲料油菜茎秆颗粒离散元接触模型参数标定。测定了果荚初期饲用油菜茎秆本征参数，茎秆平均直径为20.4mm，密度为809kg/m3，茎秆弹性模量、剪切模量和泊松比平均值分别为115.73MPa、47.04MPa和0.23；以休止角为评价指标，应用Hertz-Mindlin基本模型和圆筒提升堆积法开展了饲料油菜茎秆颗粒堆积的虚拟二水平因子试验，结果表明饲料油菜茎秆与钢之间的碰撞恢复系数和滚动摩擦因数以及茎秆之间的碰撞恢复系数对休止角的影响较小，其值分别为0.60、0.10和0.60；通过最陡爬坡试验和响应面分析，确定了饲料油菜茎秆颗粒间静摩擦因数、滚动摩擦因数和饲料油菜茎秆-钢静摩擦因数的取值范围，建立了颗粒休止角的回归模型，以实测休止角与仿真试验休止角之间相对误差最小进行响应面分析和优化求解，确定其参数值分别为0.36、0.03和0.23。在接触参数最优组合条件下，根据回归模型计算得出的休止角理论值与实测值误差为2.15%，仿真试验得出休止角模拟值与实测值误差为1.83%，表明标定方法正确，标定参数准确。研究可为饲料油菜机械化收获过程的离散元仿真分析提供基本参数。     

往复切削式香蕉茎秆切片分离机设计与试验

针对我国现有香蕉茎秆纵向切片分离设备切片效率低、人工劳动强度大等问题,提出一种香蕉茎秆往复切片方案,设计了往复切削式香蕉茎秆切片分离机。整机由机架、茎秆推动装置、茎秆固定下压装置、茎秆切片分离装置、传送带构成。基于香蕉茎秆物理特性,确定该机关键部件的结构参数,得到该机最优工作参数,利用响应面分析法研究电机转速、茎秆待切割部分厚度、支撑板与切割刀片间距3个因素与香蕉茎秆切片合格率的作用模型。分析结果表明,电机转速为40r/min、茎秆待切割部分厚度为17mm、支撑板与切割刀片间距为5mm时,香蕉茎秆切片合格率为98.45%。样机试验表明最优工作参数情况下香蕉茎秆切片合格率为97.78%,验证响应面分析的可行性。该研究对香蕉茎秆切片分离机的设计具有重要技术参考价值。     

不同旋耕作业载荷下拖拉机动力输出传动系振动特性分析

为研究拖拉机旋耕作业载荷对动力输出传动系振动特性的影响，采用系统动力学建模、台架试验验证、田间试验与仿真分析相结合的方法加以分析。首先，在分析动力输出传动系结构的基础上，建立了描述其载荷传递机理的扭振耦合空间动力学模型，此模型详细考虑了横向和垂向的齿轮啮合传递效应。其次，利用拖拉机PTO加载试验台对模型的仿真结果进行试验验证，验证结果表明：横向和垂向的啮合频率误差最大分别为4.24%和5.12%，满足建模要求。然后，搭建了由无线扭矩传感器、北斗定位系统等组成的作业数据采集系统，分别采集了拖拉机在L1（2.07km/h）、L2（3.10km/h）、L3（5.29km/h）常用挡位下的田间旋耕作业数据，田间试验结果表明：旋耕作业的载荷水平和波动范围均随着作业挡位、行驶速度的升高而增大。最后，利用所建立的动力学模型仿真分析了不同作业挡位PTO负荷对齿轮传递特性的影响，结果表明：拖拉机旋耕作业挡位越高，由PTO载荷波动所引起的传动系振动位移越大，而且主要体现在横向振动。     

小麦茎秆粘弹性力学性质试验研究

由于小麦茎秆是具有粘性性质的生物材料,因此在研究茎秆作物优种生物力学评价指标时需要考虑小麦茎秆的粘弹性力学性质,即将流变性质作为应用生物力学方法评价作物优种的指标之一.为此,以小麦的茎秆为材料,试验研究了蜡熟期小麦茎秆材料应力松弛和蠕变等流变性质;同时,分析了不同品种小麦茎秆材料流变性质的差异性,并结合粘弹性力学理论进行了流变学分析,得到了两个小麦品种茎秆材料的应力松弛和蠕变模型.结果表明:不同品种小麦茎秆材料的流变性质不同;小麦茎秆材料的应力松弛特性和蠕变特性可分别用五元件的Maxwell模型和四元件(Burgers)模型来描述.     

基于双摆模型的油茶果冠层振动参数优化与试验

为研究振动参数对油茶果采摘的影响,本文建立了油茶“果实-枝条”双摆动力学模型,通过求解动力学模型得出系统固有频率为0.42、7.18Hz;根据对油茶果实和花苞受力分析,得出油茶果实和花苞振动脱落所需的平均加速度分别为427.15、1.936m/s2;利用ADAMS动力学仿真软件对油茶果冠层振动采摘进行了仿真试验,利用Design-Expert 11.0.4软件对试验数据进行分析和优化并进行田间试验验证,理论优化结果为振动时间8.09s、振动频率8.15Hz、振幅50mm时,油茶果实采收率为93.41%,油茶花苞损伤率为14.10%。田间试验结果表明,针对湘林210品种油茶树,当冠层振动时间8s、振动频率8Hz、振幅50mm时,油茶果实采收率和花苞损伤率平均值分别为92.37%、14.38%,与理论优化值的差值分别为1.04、0.28个百分点。     

基于横向和垂向动力学的整车模型与仿真

通过分析汽车行驶时转向运动和垂直运动的相互影响、协调作用及综合动力学特性，建立了基于横向和垂向动力学的整车非线性系统模型，并在此基础上进行系统解耦和仿真计算。仿真结果表明，该模型可较好地反映同时考虑横向和垂向运动时的汽车动力学特性。     

小麦茎秆机械强度的力学评价研究

农作物茎秆强度的研究对于农机研发、抗倒伏研究均具有重要意义,目前大多截取秸秆的一部分进行室内力学研究,这种方法破坏性强且难以表征作物在田间的实际生物力学特性。为此,以自然生长状态的小麦为研究对象,运用弹性梁弯曲理论,分析小麦茎秆在横向受迫条件下产生的回弹力T,并给出回弹力的具体表达式,发现回弹力T与反映小麦茎秆强度特性的弹性模量E、截面惯性矩I有关。同时,设计了单株小麦回弹力实验测量系统,在小麦收获期使用该测量系统进行实验验证,比较测量值与理论计算值之间的差异,结果表明测量曲线与理论曲线基本吻合,通过分析同一小麦茎秆不同作用点处回弹力的差异,可反映出不同茎节处的机械强度。研究表明:将回弹力作为小麦茎秆机械强度的综合评价指标是可行的,可为农作物茎秆力学特性检测仪器设计以及收获机械的设计提供理论依据。     

灌溉水平及灌溉间隔对大豆植株干物质积累的影响

采用桶栽方法,选用黑农48为试验材料,设计4个灌溉水平及4种干旱胁迫历时进行交叉试验,研究了灌溉水平及干旱胁迫历时对大豆干物质积累的影响。结果表明,花荚期大豆植株叶、茎、根和荚果更易受干旱胁迫历时影响,干旱胁迫历时越短越有利于植株生长,灌溉水平对植株的生长影响相对弱于干旱胁迫历时。植株各器官干质量的等高线图表明高灌溉水平、短干旱胁迫历时比低灌溉水平、长干旱胁迫历时有绝对优势,同时也表现出高灌溉水平、长干旱胁迫历时处理与低灌溉水平、短干旱胁迫历时处理之间具有相似性。     

影响感官检验棉花品级的因素探析

感官检验棉花的品级,这是农村常见的一种检测手段.它的一个主要特点就是存在不确定性.这是由于检验员的品级检验水平存在一定的差异,其中有很多因素制约着检验的结果.文章对影响感官检验结果的因素进行了系统的分析.     

迷宫流道转角对灌水器抗堵塞性能的影

以转角分别为45.0°、60.0°、67.5°和75.0°的齿形流道灌水器为研究对象,应用CFD流场速度数值分析、PIV颗粒运动轨迹线和速度观测对比以及浑水抗堵塞测试相结合的方法,研究了转角对灌水器水力性能和抗堵塞能力的影响.结果表明转角与流量系数及流态指数均呈负相关关系,而灌水器的抗堵塞能力随着转角的增加呈下降趋势.综合分析转角对水力性能和抗堵塞性能的影响,提出迷宫流道结构灌水器的合理转角为60.0°.     

摊铺机压实机构动态特性仿真

在摊铺机中,由熨平压实机构和压实介质组成的系统,为两个自由度的非线性动力学系统,压实介质简化为粘弹塑性体.建立熨平压实机构动态特性力学模型,利用计算机仿真,研究了熨平压实机构的动力学问题,分析了熨平压实机构动力学参数变化对该系统动态特性的影响.     

城镇供水优化调度的减灾效益分析

从灾害经济学的角度探讨了城镇供水优化调度的必要性和可能性，认为在缺水不可避免的情况下，对供水进行优化调度可以减小缺水带来的损失，产生较好的减灾效益，特别是可以大大减小严重干旱的灾害效应。并根据水资源的特性，提出了缺水损失的计算模式以及优化调度的原则和方法。     

PLC在泵站群计算机远动系统RTU终端中的应用

以某泵站群计算机运动系统为实例，分析由PLC构成的泵站远方终端RTU的特点及功能。     

番茄果实热导率测试装置参数实

微热探针法测试热导率系统已被广泛应用于食品材料热导率的测试中.但是,由于实验条件或实验设备的限制,基于理想的线热源瞬态模型测量原理得到的结果会产生某些测试误差.针对测试误差,从探针输入电压、加热时间和样品的径向尺寸等装置操作参数的选择着手,通过实验,得到装置系统测定中输入电压的最佳值为2.5～6.5V、加热时间最佳值为20～50s.最后通过实际测试,得到了番茄果实在不同成熟阶段的热导率变化规律.     

边坡安全监测点合理选择有限元计算分析

结合广东乐昌峡水利枢纽工程右岸坝肩边坡,通过有限元强度折减法计算分析,研究如何合理选择边坡位移监测点.首先通过建立有限元计算模型,针对竣工期工况,对边坡进行有限元降强度计算,获得了边坡破坏时的滑动屈服带;然后在边坡表面选择若干点,计算并绘制其位移随边坡降强度折减系数的变化关系.计算结果表明:在滑动区域表面的点,其位移随降强度折减系数不一定是单调变化的,即随着边坡破坏的发展,某些点的位移有可能单调增长,而有些点的位移则出现震荡现象.显然对于位移单调增长的坡面点,有助于通过位移的变化情况判断边坡的稳定性变化情况,可作为观测布置点;而对于位移震荡变化的坡面点,有待进一步研究.滑动体以外的坡面点的位移对折减系数的变化不敏感,对于监控边坡破坏作用不明显.这一研究结果对于边坡位移监测点的选择布置具有理论指导意义.     

滚筒精选机分选质量影响因素分析

影响滚筒精选机分选质量的因素很多.首先,介绍了滚筒精选机的基本结构与工作原理,然后分析了一些结构方面的影响因素,并通过对工作过程中物料颗粒的受力与运动进行分析,计算出滚筒的极限转速值,总结了该机的转速选择范围.     

机采棉清杂系统的钉床式荷电装置与试验

针对机采籽棉清杂工序中荷电效果不佳的现实问题,提出了一种钉床式荷电方法。以MCU为主控制单元,设计了一款钉床式荷电控制系统。在荷电极板面上均匀分布且垂直于极板面的长度为5cm的金属钉,控制器控制静电发生器产生高压静电,通过荷电极板上的金属钉放电,将平铺在极板间的机采棉荷电。试验结果表明:与无金属钉的荷电极板相比,机采棉荷电均匀,荷电速度提高了8%,效果良好。该研究可为机采棉静电清杂应用提供参考。