生物质热解柔性输送装置性能研究

为了解决生物质连续热解装置的螺旋绞龙与热解管因热变形而发生的机械干涉现象,研究了一种用于生物质热解的无轴柔性连续输送装置,设计了该无轴柔性螺旋叶片参数。以稻壳、木屑和黄豆为输送物料,探究了螺距、转速和有轴、无轴等因素对输送性能的影响。结果表明:柔性输送装置的输送能力随着螺距的增加而增强,在中低转速下,物料的处理量随着转速的增加呈线性增加,表明物料的输送量和通过时间可通过调节电机转速实现精准控制;无轴螺旋输送能力比有轴螺旋增加15%~30%,且输送过程平稳,避免了物料在输送装置与输送管之间发生挤压、进而出现死机的现象。     

基于EDEM的糖厂原料蔗滚筒除杂装置研究

切段甘蔗收获技术是我国甘蔗收获机械化的主推技术,入厂原料蔗含杂率较高,特别是机收原料蔗泥土含量较大,使糖厂产生抵触,影响机械化收获技术的推广。针对上述问题,设计了一种糖厂原料蔗滚筒除杂装置,并对所设计的滚筒除杂装置进行EDEM试验仿真。为了研究滚筒除杂装置的结构参数和作业参数对除杂率及质量流率的影响,采用3因素3水平正交试验对滚筒除杂装置进行除杂仿真。正交试验结果极差分析得出,影响除杂率指标的因素主次顺序为:除杂滚筒倾角、滚筒转速、螺旋输送导板螺距;最优因素水平组合为:滚筒倾角20°、滚筒转速12 r/min、螺旋输送导板螺距1800 mm。影响蔗段质量流率指标的因素水平主次顺序为:滚筒倾角、滚筒转速、螺旋输送导板螺距;最优因素水平组合为:滚筒倾角20°、滚筒转速12 r/min、螺旋输送导板螺距1600 mm。正交试验结果方差分析表明,对试验指标除杂率的影响,滚筒倾角因素和滚筒转速因素极显著,螺旋输送导板螺距显著;对试验指标质量流率的影响,滚筒倾角因素和滚筒转速因素极显著,输送导板螺距不显著。通过平衡分析得出,滚筒设计的最优参数组合为:滚筒倾角20°、滚筒转速12 r/min、螺旋输送导板螺距1800 mm。     

油菜联合收获机脱出物清选试验台

设计了一种离心气流清选和回转筛选组合式的风筛式清选试验台,论述了该试验台的基本结构和工作原理,分析确定了主要结构和运行参数。试验研究了离心风机转速、清选筛转速、筛面型式和提升螺旋输送器转速等主要影响因素与清选性能指标的关系,结果表明影响清选性能的因素主次顺序为清选筛转速、离心风机转速、筛面型式、提升螺旋输送器转速,且在离心风机转速为2200 r/min,清选筛转速为60 r/min,筛面体采用长对角线6.7 mm、短对角线4.0 mm的菱形孔网眼筛,提升螺旋输送器转速为1150 r/min时,清选性能指标达到最优。     

大白菜种子收获分离清选装置设计与试验

针对大白菜种子机械化收获时滚筒脱出物各组分农艺形态差异大、物理特性复杂等问题，设计了一种由内流式圆筒筛（内置螺旋输送器）、横流吸杂风机等组成的分离清选装置。阐述了该装置的结构组成和工作原理，通过理论分析确定了其关键部件的结构与工作参数。选取圆筒筛转速、内螺旋输送器转速和横流风机转速为试验因素，以含杂率和损失率为性能指标，结合单因素试验结果，开展正交试验，采用综合评分法优化得到了装置最佳工作参数组合并进行了试验验证。结果表明：影响装置清选性能指标的试验因素由大到小为：横流风机转速、圆筒筛转速、内螺旋输送器转速，装置的最优参数组合为：圆筒筛转速70r/min、内螺旋输送器转速200r/min、横流风机转速700r/min。在该参数组合下进行了性能验证试验，试验结果为含杂率2.75%，损失率0.62%，满足行业相关标准要求。     

预切种式甘蔗横向排种器设计与试验

为实现蔗种精准横向播种,设计了一种预切种式甘蔗横向排种器。通过对蔗种在排种器中的运动分析和基于Recurdyn软件的排种器运动仿真,探究排种器传送链轴转速、提升传送链倾角和集蔗箱倾角对排种性能的影响。利用自制的简易链式甘蔗排种器试验平台,对排种器的一级链轴转速、传送链倾角和集蔗箱倾角等参数进行试验研究,结果表明:传送链倾角和一级链轴转速对排种性能具有极显著的影响,集蔗箱倾角对排种性能的影响不显著;排种性能的最优参数组合为传送链倾角55°、链轴转速9.16 r/min、集蔗箱倾角45°。室内验证试验表明,排种器的合格率为92.6%、漏植率为5%、重植率为3.2%,说明排种器能有效避免排种过程的重植和漏植现象,减少播种过程的耗种量。田间验证试验表明,排种方向合格率93.37%,排种株距合格率90.33%,排种株距在33～49.5cm的合理株距范围内,实现了双蔗芽蔗种的精准横向播种。     

薯类收获提升输送装置研究现状与展望

随着农业生产机械化水平提高,薯类收获的重心从分段收获转变为联合收获。薯块提升输送技术是薯类联合收获机研发的关键技术之一,从而要求薯类联合收获机在收获过程中有适宜的提升输送速度,薯块在一二级输送带的传递过程中有合理的缓冲角度,提升输送机构的刮板有理想的倾角。为此本文在分析了根茎类作物一级输送、二级输送和多级输送的三种输送形式的基础上,阐述了国内外薯类收获提升输送装置的研究现状,并借鉴了立式环形输送、螺旋输送、夹持输送和振动输送等先进技术,依据现阶段研究情况对提升输送装置未来的发展进行展望。薯类收获提升输送技术研究与优化设计,对提高机械化收获薯类具有重要意义。     

槽式堆肥中搅拌螺旋输送能力的研究

针对深槽式堆肥系统的搅拌螺旋物料输送能力展开研究.在特定的工作倾角下,调整搅拌螺旋的旋转速度和横向移动速度,计量物料的输送状态.实验表明:在不同的横向运动方向上,搅拌螺旋的输送能力不同;较高的转速和较低的横向移动速度有利于物料输送.     

水稻秧盘育秧流水线供土装置的设计与试验

为解决水稻秧盘育秧流水线工作时底土和表土的提升与输送问题,针对带式输送装置的工作原理和关键部件,通过结构与工作参数优化,设计了一种具有检测和控制功能的带式供土装置。采用全因子试验研究了床土种类和提升高度对供土装置供土性能的影响,得出供土装置输送不同种类床土的能力由大到小依次为育秧土与基质的混合物、育秧基质、育秧土,供土装置的输送能力随提升高度的增大而降低。试验表明:具有检测与控制功能的带式供土装置满足现有水稻秧盘育秧流水线的供土要求,节省了劳动力。此研究为水稻秧盘育秧流水线供土装置的研制提供了参考。     

U型渠掘进衬砌一体机螺旋输送设计与仿真

以U型渠掘进衬砌一体机的施工土壤性质为条件,设计了螺旋输送机的叶片直径,通过经验公式确定了螺旋输土机构的转速.分析了螺旋输送机的物料运动学简图,得出螺旋输送机的最佳螺距.探讨了螺旋输送装置的倾角影响因素,最后确定最佳倾角为11°.计算了螺旋输送机构的驱动功率.利用EDEM离散元软件,模拟了螺旋输送装置工作过程,对螺旋输送装置的设计提供了建议.     

切碎玉米秸秆螺旋输送性能试验研究

在水平螺旋输送试验装置上对切碎玉米秸秆的螺旋输送性能进行了单因素试验和正交试验,研究了螺旋轴转速、填充系数和螺距对输送量和功率消耗的影响。单因素试验结果表明:螺旋轴转速、填充系数和螺距对输送量和功率消耗的影响显著;且随着螺旋轴转速、填充系数和螺距的增大,输送量和功率消耗都呈上升趋势。正交试验结果表明:因素对输送量影响的主次顺序是螺距、填充系数、转速;因素对功率消耗影响的主次顺序是转速、螺距、填充系数。采用综合平衡法最终得到的较优水平组合是A1B1C3,即螺旋轴转速56r/min、填充系数0.3、螺距3 0 0 mm。本试验可为提高玉米秸秆螺旋输送综合质量提供参考。     

免耕播种机无轴螺旋排肥输肥装置设计与试验

针对西南地区坡度较大、免耕地表秸秆及根茬等造成耕地平整度较差,驱动式破茬防堵免耕播种机作业时机具整体产生振动较大,导致排肥器排肥及导肥管导肥作业性能差的问题,基于螺旋输送原理,设计了一种柔性无轴螺旋排肥输肥装置。通过对肥料的螺旋输送以及物料临界输送速度分析,得出螺旋叶片最佳充肥尺寸以及转速范围。采用EDEM仿真进行二次回归正交旋转试验和响应曲面法分析无轴螺旋排肥输肥装置最佳工作参数：螺旋叶片内半径3mm、螺旋叶片外半径12.8mm、螺旋叶片转速319r/min以及螺旋间距24.5mm。田间测试结果表明,在地表平整度平均值以及地表坡度分别为8.9cm、16.1°时,无轴螺旋排肥输肥装置在作业速度1.5 m/s时,排肥精度误差、均匀性变异系数分别为1.87%、2.52%,满足国家施肥标准,播肥符合当地农艺要求。所设计的无轴螺旋排肥输肥装置满足免耕播种施肥要求,可为在地表平整度较差时排肥和振动较大条件下排肥器以及导肥管的设计与改进提供参考。     

小型甘蔗收获机刀盘螺旋提升装置对输送影响的研究

为了分析刀盘螺旋提升装置结构与工作参数对甘蔗输送顺畅性的影响,对不同结构设计方案进行仿真分析,并采用二次回归通用旋转组合试验研究刀盘螺旋杆高度、刀盘转速、相邻输送辊高度等3个因子对甘蔗输送率指标的影响。利用SPSS软件进行回归分析和响应面分析,研究单因素与交互作用对响应值的影响。综合非线性优化方法,得到最佳参数组合,即在刀盘转速为400r/min、螺旋高203mm、输送辊高236mm时最优输送通过率可达到97.72%。     

螺旋输送与筛筒组合式分离装置性能试验

大中型谷物联合收割机分离装置存在体积庞大、振动强等问题,小型谷物联合收割机分离装置缺乏对断茎秆的处理能力且分离能力较弱。为此,提出了一种螺旋输送与筛筒组合式分离装置。通过室内试验,研究了搅龙转速、装置倾角和分离筛孔尺寸对分离性能的影响,得出了最优结构和运动参数组合,实现了籽粒、颖糠及茎秆在输送过程中的有效分离,为清选装置在谷物联合收割机上的应用提供了依据。     

膜土分离与输送装置的设计及试验研究

膜土分离与输送装置是残膜回收机的重要工作部件,主要完成膜土分离和残膜输送等作业.设计一种膜土分离与输送装置,说明其设计要求与基本结构,通过试验研究该装置的几何参数和工作参数在不同组合时对装置性能的影响,并确定最优水平组合为圆盘直径105 mm、圆盘转速420 r/min、装置倾角40°.该膜土分离与输送装置结构简单,加工制造方便,工作性能良好.     

帆布带式马铃薯挖掘-残膜回收联合作业机设计与试验

为解决西北旱区大面积推广马铃薯大垄双行覆膜栽培模式所造成的田间残膜污染问题,设计了帆布带式马铃薯挖掘-残膜回收联合作业机,实现了马铃薯挖掘收获与残膜回收的一体化作业。通过对样机防缠绕装置、帆布带式送膜装置及浮动卷膜装置关键工作参数进行计算分析,确定影响联合回收机残膜回收率的相关试验因素及其取值范围。依照Box-Behnken试验设计原理,采用四因素三水平响应面分析方法,建立了作业机前进速度、卷膜驱动辊转速、输膜轴转速和输膜板倾角与残膜回收率之间的数学模型,并对各因素及其交互作用进行分析。试验结果表明:4个因素对残膜回收率影响的主次顺序为:卷膜驱动辊转速、作业机前进速度、输膜轴转速和输膜板倾角;联合回收机最佳工作参数为:作业机前进速度0.72 m/s、卷膜驱动辊转速303 r/min、输膜轴转速499 r/min、输膜板倾角29°。验证试验表明,联合回收机残膜回收率均值为92.1%,较优化前有明显提升;同时在此工作参数条件下,作业机明薯率为96.6%、伤薯率为2.2%,各项作业指标均达到国家和行业标准要求。     

螺旋式打瓜集条机的设计研究

集条是打瓜收获过程中的必要环节。本文设计一种螺旋式打瓜集条机,采用搅龙双向螺旋输送机理,将两侧打瓜收拢集中,有利于提高集条率,防止漏集。结合物料螺旋输送机理,理论分析推导出螺旋式打瓜集条机关键参数螺旋直径、螺旋转速、螺旋面升角的计算公式;为进一步优化设计建立数学模型,同时设计仿形机构,使搅龙在工作过程中随地面上下移动。该机具的设计研究可为其它瓜类的机械化收获提供理论参考。     

打瓜集条机设计与试验

打瓜是新疆地区重要的经济作物,研发适合新疆地区的打瓜收获机械,对提高打瓜收获效率、增加农民经济收益具有非常重要的意义。为此,设计了一种打瓜集条机,利用螺旋输送装置对田间自然分布的打瓜进行集条处理,为打瓜收获创造条件。通过建立数学模型的方式对打瓜集条机螺旋输送装置的转速、直径、螺旋升角等参数进行分析与设计,为打瓜的机械化收获创造条件。田间试验结果表明:在规定作业速度下,当螺旋转速达到120r/min以上时,集条率可达到90%以上;螺旋转速超过160r/min时,打瓜破损率接近或超过5%,破损率超标;当机具作业速度为4km/h、转速120r/min时,集条率为95.7%,打瓜破损率为4.5%,可以取得较好的集条效果,且打瓜破损率满足指标要求。     

小麦植株建模与单纵轴流物料运动仿真与试验

针对单纵轴流小麦联合收获机物料输送中出现的堵塞问题，对小麦在螺旋输送器、倾斜输送器和脱粒滚筒螺旋喂入头中的输送过程进行理论分析，确定了影响小麦输送性能的主要因素及参数范围；利用EDEM软件建立了收获期小麦植株离散元模型，并采用EDEM-Recurdyn耦合的方法，构建了小麦从螺旋输送器喂入、经倾斜输送器，直至到达脱粒滚筒的输送系统仿真体系，分析了小麦在连续输送过程中的迁移规律、轴向速度和局部物料质量流率变化情况。以喂入量、螺旋输送器转速、倾斜输送器主动轴转速和脱粒滚筒转速为试验因素，以物料输送时间为试验指标，进行四因素五水平的二次正交旋转中心组合试验，结果表明：各因素对输送时间的影响由大到小依次为喂入量、脱粒滚筒转速、螺旋输送器转速、倾斜输送器主动轴转速；当喂入量为7.52kg/s、螺旋输送器转速为308r/min、倾斜输送器主动轴转速为369r/min、脱粒滚筒转速为1083r/min时，输送时间为6.37s，输送时间最短，采用高速摄影技术拍摄物料输送情况，结果表明试验与仿真模拟误差为4.08%，验证了数值仿真结果的可靠性，为解决单纵轴流联合收获机输送系统的堵塞问题提供了理论依据。     

油莎豆收获机双层滚筒筛式果杂分离装置设计与试验

针对油莎豆机械化收获过程中块茎(果)与土壤草团(杂质)分离不彻底导致收获损失率与含杂率较高的问题,设计了一种双层滚筒筛式果杂分离装置,通过理论分析确定了该装置的主要结构参数与工作参数。建立了分离装置-收获物料互作的EDEM-MBD耦合仿真模型,以双层滚筒筛转速、分离螺旋输送器转速、柔性齿段长度为试验因素,以块茎分离率和含杂率为试验指标,依据Box-Behnken试验原理开展三因素三水平仿真试验。对试验结果进行方差分析,建立了分离率、含杂率与各显著因素之间的回归模型,利用回归模型进行参数寻优,结果表明：当双层滚筒筛转速为24.9 r/min、分离螺旋输送器转速为148.5 r/min、柔性齿段长度为1 277.8 mm时,分离率最大,为96.23%,含杂率最小,为25.55%。田间验证试验结果表明：最优参数组合下的果杂分离装置平均分离率为93.19%,平均含杂率为26.65%,与回归模型寻优结果基本一致;果杂分离装置与清选装置联合使用时,分离率增加1.05个百分点,含杂率降低9.97个百分点,可满足油莎豆收获生产需求。     

小麦联合收获机测产误差动态自校准方法设计与试验

为了进一步提高小麦联合收获机谷物测产系统的准确性与稳定性，本文在第1代基于光电漫反射原理的小麦联合收获机测产装置基础上，结合定量螺旋输送原理，设计了一套联合收获机测产误差动态自校准系统，提出了一种在联合收获机动态条件下，测产误差自动进行反馈校准的方法。该系统由谷物体积传感器、卸粮转速传感器、粮仓粮位传感器、数据采集与处理模块、显示终端和误差反馈校准软件组成。2020年6月在北京市小汤山国家精准农业研究示范基地分别进行了卸粮转速传感器性能试验、室内螺旋输送台架试验和室外田间动态自校准性能验证试验。卸粮转速传感器性能试验结果表明卸粮转速传感器相对误差小于2%。台架试验结果表明，在不同的卸粮转速下，系统监测值与实际输出值误差不大于2.5%，定量螺旋输送谷物瞬时流量与转速呈线性关系，R2达到0.9937。田间试验表明，采用测产误差动态自校准方法的测量误差在-2.95%~3.13%，比未使用该方法的测产装置测量结果降低了0.45个百分点，同时系统的误差波动减小。测产误差动态自校准方法为小麦田间产量信息的准确获取提供了一种新的测量手段。