气力输送技术在农业机械中的应用

气力输送技术可在很大程度对农业机械进行结构简化,降低成本和提高作业效率,越来越多地被用于播种、施肥和捡拾收获等物料输送装置中。了解气力输送技术的特性以及在农业机械中的应用现状,对于提高农机作业效率、促进先进农业机械化技术研发具有重要意义。为此,在农业物料气力输送特性、气力输送技术在农机领域的应用情况等方面进行大量文献调研分析和归纳总结。根据正负压输送的不同特点,对气力播种、施肥、收获捡拾机械装备的主要结构、工作原理和特点进行分析和阐述。在此基础上,指出农业领域气力输送应用和研究中存在的问题,包括：气力输送方式存在易堵塞、精度稍低的问题,能耗较大的问题以及相关基础研究不足的问题。针对以上存在的问题,提出针对性的建议：优化结构、配套监测系统,提高工作可靠性;改用效率较高的智能风机,降低能耗;加强基础研究,充分利用仿真等研究手段,进一步促进气力输送技术的应用。     

花生荚果力学特性研究

为深入研究花生的力学特性,减小花生在机械脱壳过程中的损伤,以大白沙、黑花生、两粒红、小白沙4种东北地区主摘花生品种为研究对象,设计了花生荚果静压力学特性实验;以花生荚果破损形式、破损力、变形量为实验指标,以花生品种、受力位置、含水率、加载速度为影响因素,对花生荚果损伤力学特性进行了分析。结果表明:受力位置、含水率对荚果的损伤形式有一定影响;含水率、放置方式、花生品种对花生荚果破壳力有显著影响;含水率、放置方式、加载速度对花生荚果变形量有显著影响。研究结论可为花生收获、脱壳等机械加工等工艺参数的优化设计提供理论依据和技术参考。     

花生捡拾收获机秧蔓输送装置设计与试验

针对花生捡拾收获机作业中因缺少高效顺畅残秧输送收集装置造成花生秧浪费的生产实际问题,设计一种秧蔓气力输送装置。阐述秧蔓气力输送装置的工作原理,确定秧蔓气力输送装置方程及关键参数间的关系,分析输送气流及关键结构对残秧速度的影响。通过Box-Behnken试验设计和DEM-CFD气固耦合仿真,分析左风机转速、主输送管高度、右风机转速对残秧输送效率的影响,仿真试验结果表明：输送效率影响顺序由大到小为左风机转速、右风机转速、主输送管高度。田间试验结果表明,当最优参数为左风机转速1 550 r/min、右风机转速1 200 r/min、主输送管高度2.08 m,秧蔓气力输送装置主输送管内可有效实现残秧与气流的均匀混合和高效输送,对应的青花6号和驻花2号平均输送效率分别为1 533.56、1 451.52 kg/h,比优化前分别提高9.57%、8.61%。     

基于CFD—DEM花生荚果管道输送过程数值模拟

为揭示花生荚果气力提升管道输送物料时内部气流和花生荚果复杂的流动特性以优化设计和指导运用,利用计算流体力学(CFD)和离散单元法(DEM),对管道内气固两相流动进行数值模拟。在分析物料运动规律基础上,对其进口风速、进料量、弯径比以及管径的不同变化做对比模拟。研究结果表明:数值模型可预测提升管道的输送性能以及最佳风速和喂入量;进料量对物料在管道内的体积分布影响较大,在最佳进口风速范围内,喂料量越大,出口处物料浓度越大,装置输送性能越好,但当超过一定阀值时,弯管处易发生堆积堵塞;弯径比对荚果颗粒平均速度有一定影响,弯径比越大,平均速度越小,但增大弯管长度,不易发生堵塞,可选用较大弯径比保证输送顺畅性。该研究可为花生荚果提升管道工作参数优化提供参考。     

花生荚果冲击力学特性试验

为深入分析不同花生荚果脱壳方式的脱壳机理和研究花生荚果脱壳冲击力学特性,选择品种、放置方式、冲击角度、含水率四个因素,以花生荚果破壳能量作为指标对带壳花生荚果进行冲击试验。结果显示:品种、含水率、冲击角度、放置方式对花生荚果破壳能量均有影响。对于花育23而言,其中含水率的影响最大,冲击角度影响次之,最后是放置方式。该研究对进一步研究花生荚果脱壳机理、脱壳方法、脱壳力学特性分析,设计新型花生脱壳机有重要意义。     

花生脱壳加工物理机械特性试验

为分析花生物理机械特性对脱壳设备脱壳性能的影响,优化脱壳工艺与优选设备参数,以四粒红、白沙花生为试验物料,对花生荚果的物理机械特性进行了详细测定与描述性统计分析,并开展了与花生机械脱壳相关的力学特性试验.结果表明:四粒红花生较白沙花生荚果外形规整,脱壳前需对白沙进行分级处理,主要影响设备参数选择的是果仁宽、厚尺寸;不同品种、受压部位、加载速率、含水率及硫酸预处理对花生荚果破壳力均有影响.     

花生捡拾联合收获机喂入输送装置的设计与试验

针对目前花生捡拾联合收获机捡拾台螺旋喂入与升运输送过程中秧果易拥堵而造成荚果破碎高等问题，设计了一种花生捡拾联合收获机喂入输送装置。通过动力学与运动学的秧果喂入和输送过程分析，开展花生秧果与搅龙输送装置、花生秧果与链靶升运装置的互作关系研究；通过理论分析与计算，确定秧果喂入和输送关键部件的结构和运动参数，并进行集成研究。以田间自然晾晒3～5天的花生植株为材料，以输送率、荚果破碎率为试验指标，以喂入量、喂入搅龙转速、喂入口输送间隙为因素进行台架试验，结果表明：当喂入量3kg/s、喂入搅龙转速150r/min、喂入口输送间隙90mm时，作业性能达到最优，输送率为99.83%,荚果破碎率为0.28%,输送过程稳定可靠，未发生堵塞现象，满足花生联合收获机的作业要求。     

气力输送系统应用的研究

气力输送是一项涉及流体力学等多领域的具有输送效率高、占地少、经济并且低污染等优点的技术。本文介绍了气力输送系统,概况了气力输送系统的分类以及各类型的应用领域和气力输送系统的特点。     

花生荚果离散元仿真参数标定

为保证花生荚果在仿真模拟试验时所用参数的准确性，通过实际物理试验与仿真模拟试验相结合的方法对离散元仿真参数进行标定。首先，通过实际物理试验测得花生荚果基本物理参数(外形尺寸、密度、含水率、容重、泊松比、弹性模量和剪切模量)，依据实际物理试验测得的各物理量结果确定仿真模拟试验参数取值范围，开展Plackett Burman试验，筛选出对堆积角存在显著性影响的因素为：花生荚果—花生荚果静摩擦系数、滚动摩擦系数，花生荚果—钢板静摩擦系数。进一步通过最陡爬坡试验确定显著性因素的取值范围。开展Box Behnken试验，建立堆积角与显著性因素之间的二次回归方程，并以实际物理试验堆积角(31.63°)为目标值对方程进行求解，得到最佳仿真模拟参数：花生荚果间静摩擦系数、滚动摩擦系数，花生荚果—钢板静摩擦系数分别为0.74、0.24和0.58。最后，对试验分析后确定的最佳仿真参数进行仿真模拟试验，对取得的仿真模拟值与实际试验值进行独立样本T检验得出P>0.05，表明实际试验堆积角与仿真模拟试验堆积角无显著性差异，且相对误差为2.877%，验证了仿真模拟试验的准确性。通过对比其他物料参数标定时所用方法及试验结果，进一步表明标定后的参数可为相关研究提供参考。     

轴流式花生捡拾收获机设计与试验

针对花生全喂入捡拾收获过程捡拾率低、荚果损失率高、生产率低等问题,基于花生生物学特点、荚柄脱离特性及荚果破损机理,设计了一种轴流式花生捡拾收获机。整机采用自走式底盘驱动,配套动力120 kW,主要由捡拾装置、输送装置、摘果装置、清选装置、底盘系统、集果装置等组成,可一次完成对田间条铺花生植株的捡拾、输送、果蔓脱离、果杂清选、提升集果等功能。在分析整机工作原理的基础上,进行了关键部件结构设计及参数确定,通过动量守恒原理和赫兹接触理论建立捡拾过程的碰撞模型和摘果装置关键参数方程,并对荚果破损和荚柄分离力学模型进行了定量分析,确定以弹齿转速、摘果滚筒转速、机具前进速度为主要影响因素,并针对“开农61”品种花生进行试验研究。结果表明,最优参数组合为弹齿转速68 r/min、摘果滚筒转速447 r/min、机具前进速度1.4 m/s,对应的捡拾率为98.62%、荚果损失率为2.11%、生产率为0.61 hm^2/h,捡拾率、生产率比优化前分别提高了2.1、4.5个百分点,荚果损失率比优化前降低了0.9个百分点,综合性能明显提高。     

长距离大运量气力输送系统的可行性研究

气力输送是一项利用气体输送固体颗粒的技术,迄今已有100多年的历史,被广泛应用于电力、建材、煤炭、化工和粮食等行业,其工作原理是物料经供料斗进入仓内,一定高度时,关闭进料阀,此时压缩空气由进气阀进入仓泵,使料和气混合形成料和气流,再打开出料阀,料和气流就可以经输送管道送到储料库。为了满足在生产实际中人们对气力输送系统的长距离、大运量化的要求,文章提出一种高输送压差,低气流速度同时伴有高固气混合比的气力输送优化方案,并介绍了这种新型气力输送方式的结构组成、性能特点。     

打击揉搓式花生脱壳设备作业质量制约因素与提升对策

以打击揉搓式花生脱壳设备脱壳效果为主控目标,分析花生荚果物理特性、脱壳设备结构参数及运动参数、脱壳工艺对脱壳效果的影响,并结合花生脱壳生产实际,从品种、机具及工艺方面提出提高花生脱壳机脱壳质量的对策。     

纵轴流花生摘果系统喂入装置的设计与试验

为解决花生捡拾联合收获机摘果喂入过程中荚果易破碎、秧果易拥堵等问题,设计了一种用于花生捡拾联合收获机摘果系统的螺旋喂入装置。通过对花生植株喂入输送过程分析,确定了摘果滚筒螺旋喂入头、锥形套筒的设计参数。以挖掘条铺并经田间自然晾晒3天的花生植株为试验对象,以荚果破碎率为试验指标,以摘果滚筒转速、喂入量、喂入间隙为试验因素进行试验台试验。试验结果表明:当摘果滚筒转速483.962r/min、喂入量3.176kg/s、喂入间隙9.529mm时,破碎率达到最小值为0.228%。经田间试验验证,整机花生荚果破碎率≤1.2%,满足花生低损收获要求。研究可为我国花生捡拾联合收获机喂入及摘果系统的研究提供理论和实践依据。     

花生除杂(清选)分级机的设计与研究

在花生的生产工作中,花生荚果的除杂与分级是一项重要的产后处理工作。为此,针对目前我国对花生除杂和分级机械研究缺乏的现状,设计了一种花生除杂(清选)分级机。工作时,采用基于重力和外形特点的花生荚果除杂(清选)技术与花生荚果分级技术,使其除杂分级后的花生荚果不仅除去了花生中的有机杂质和无机杂质,而且得到了不同尺寸的花生果。试验表明:当花生喂入量为1 000kg/h、风机风速为6～7m/s、除杂筛与水平夹角为24°～25°、导向螺旋螺距为160mm、分级筛筒转速为35r/min时,除杂和分级效果最佳,总体获得最优的结构参数配比。     

生物质固化燃料成型车输送系统的设计与研究

针对4FY—0.8B型生物质固化燃料成型车输送系统中,标准式旋风分离器占用空间大和输送管道等输送部件输送不通畅的问题,分析生物质原料颗粒在气力输送过程中不同风量对输送效率的影响,设计并改进其输送系统的结构和参数。通过试验仪器测定生物质原料的基本物理特性参数,验证生物质原料气力输送的基本条件;基于风机风量理论分析及试验验证,最终确定最佳风量以及分离器等其他输送部件及参数。其结果为最佳风量为700m3/h左右时,生物质固化燃料成型车输送系统的输送效果最佳;生物质固化燃料成型车输送系统中分离器的设计尺寸为筒体直径350mm、总高1 130mm;钢制输料管直径为160mm;配备功率2.2kW的离心风机,提供1 264m3/h的风量,3.596kPa的压力;配备功率为0.75kW关风机,容积为4L/r。     

中低压稀相气力输送在米糠工程中的应用

结合所设计输送米糠的气力输送系统工程实例,介绍了气力输送的基本原理,阐述其特点;分析系统设计方案,确定了中低压稀相气力输送在米糠工程中的应用。     

滚筒筛式花生荚果复收机的设计与试验研究

针对花生收获漏果、掉果严重且缺少有效的花生复收机问题，为进一步减小花生收获损失率、提高收获效益，设计了一种牵引式花生复收机。复收机主要由挖掘装置、滚筒式分离输送装置、集果箱、机架及限深装置等组成，能够一次性完成花生荚果的挖掘、输送、除杂去土及收集等作业过程。其中，挖掘铲采用封闭铲面及栅杆结构，有效降低了挖掘阻力，提升了挖掘效果；采用滚筒式分离输送装置，实现了花生荚果的有效抬升及碎土清土，有效降低了花生荚果的含土率及破损率。田间试验结果表明：机具收获效果好，工作性能稳定，收获含土率低于4%,破损率低于2.5%,漏果率低于0.25%,生产效率达到0.21～0.37 hm²/h,可为进一步开发设计高效的花生复收收获机械提供参考。     

我国花生机械化生产发展问题与对策研究

花生是我国的四大油料作物之一,其产量约占油料作物总产的50％。随着花生机械化生产水平不断提升,在花生机械化生产效益逐渐凸显的同时,也出现了阻碍机械化生产发展的一些问题。系统介绍了花生生产各环节作业机械的发展水平和应用情况,从花生生产田间技术要求、装备技术水平和质量、农机农艺融合、机械化生产保障和技术服务及经营效益等方面,分析了目前机械化生产发展中存在的主要问题,提出了对策与建议,为花生机械化生产发展提供参考。     

两垄四行花生联合收获机横向输送装置的设计与试验

为解决目前两垄四行花生联合收获机中清选装置重复设置的问题,设计了一种横向输送装置,用以实现花生果在夹持输送工序后的汇集,进而落入同一清选装置完成荚果与杂质的分离,达到节省资源降低功耗的目的。该装置主要由联轴器、轴、轴承座、链轮、链条、刮板、栅条底板和机具护罩等组成。同时,通过试验与分析确定了输送装置刮板的最优结构参数:刮板高度42mm,刮板安装角度70°,刮板长度650mm。优化后的输送装置作业效果明显提高。     

不同含水率下花生荚果静摩擦系数测定

为研究含水率对花生荚果静摩擦系数的影响,以花生主产区主要种植品种宛花2号、大白沙171为试验物料,利用DGF30/7-IA型电热鼓风干燥箱对花生荚果进行含水率调控(10.18%、13.57%、16.28%、20.66%、25.85%);利用静力学原理构建的静摩擦系数斜面仪测定花生荚果的静摩擦系数;采用单因素试验,分别分析花生品种、接触材料、荚果含水率对花生荚果静摩擦系数的影响。试验结果表明在含水率各水平下不同品种花生荚果与Q235钢板、大孔筛、小孔筛的静摩擦系数变化趋势相同;花生荚果静摩擦系数随含水率的增大而增大,宛花2号在不同含水率下与Q235钢板、大孔筛、小孔筛的静摩擦系数变化范围分别为0.388~0.611、0.494~0.819、0.553~0.975,大白沙171在不同含水率下与Q235钢板、大孔筛、小孔筛的静摩擦系数变化范围分别为0.42~0.622、0.608~0.822、0.619~0.892。在含水率各水平下花生荚果与不同接触材料的静摩擦系数变化趋势相同,其中大白沙171的静摩擦系数小于宛花2号;大白沙171花生荚果的流动性较好;研究结果可为花生循环干燥设备仿真模拟参数设置及优化设计提供参考依据。