铁路高立式芦苇沙障防风阻沙的现场测试与流场模拟计算

[目的]调查在建库格铁路沿线布设的高立式芦苇沙障的阻沙与防风效果,判断高立式芦苇沙障能否满足防风阻沙的工程需要,为风沙灾害防治提供相关的科学依据。[方法]在沿线试验段进行了高立式芦苇沙障的阻沙率测试与梯度风监测,并采用数值模拟计算手段深入分析了高立式芦苇沙障的流场分布特征以及阻沙控沙规律。[结果]①现场测试发现单道芦苇沙障的阻沙率为93.85%,铁路沿线通常设置多道阻沙沙障,风沙流经过多道阻沙沙障后,基本被净化。②在单道芦苇沙障的作用下,风沙流在其周围的速度分布明显,沙障后形成的减速区较为均匀且没有涡流区的出现;芦苇沙障芦苇束的透隙率为36.5%,对风沙流的削弱影响区主要分布在沙障前3.5H(H=200 cm)和沙障后17H水平距离范围内,对来流的平均削弱程度为29.7%,最大值为48%。③当风速超过沙粒起动风速后,风沙颗粒主要分布在芦苇沙障前0.2H范围内,风沙流经过沙障后沙通量急剧降低。[结论]通过现场试验及数值模拟,揭示了高立式芦苇沙障的阻沙控沙规律。高立式芦苇沙障具有类似网式沙障的优良控沙能力,可在铁路沿线进行推广使用。     

切割式红花收获机滚刀轴的应力分析

【目的】为了提高花丝采摘效率和花丝质量,设计一种切割式红花收获机,并对其关键部件滚刀轴进行分析与优化.【方法】利用Solidworks软件对滚刀轴进行三维实体建模,并导入ANSYS Workbench软件中进行有限元分析及模态分析.通过有限元分析得出不同转速下主轴与滚筒联接处的位移量,通过结构静力学分析得出主轴的最大弯曲应力、最大变形量及其发生的部位,通过模态分析提取出主轴1至6阶的固有振动频率及各阶频率所对应的振型.通过以上分析,会得到滚刀轴的优化结果,最后将优化后的红花收获机进行田间试验.【结果】利用胀紧联结套解决主轴与滚筒联结处产生的间隙,避免振动的发生;通过改变主轴转速、强化易变形的部位及增大轴肩处圆角半径来降低应力集中,提高红花收获机整机的使用寿命,提高了采摘花丝过程中的稳定性与可行性.【结论】该研究可以为红花收获机装置的设计提供依据.     

对辊气吸式红花采收装置储花室的设计及流场模拟

【目的】研究对辊气吸式红花采收装置不同结构的储花室和不同气流速度,对红花运输效果和红花完整度的影响.【方法】对储花室一个进气口和两个进气口,圆柱形储花室和圆锥形储花室,进花口垂直分布和水平分布,圆柱形进花口和圆锥形进花口,圆柱形出花口和圆锥形出花口组合的内部流场进行了模拟仿真,确定一种最优的储花室结构;并设置3,5m/s两种气流速度,分别对不同气流速度的储花室内部流进行流场模拟仿真,最后进行田间试验.【结果】根据对比分析流场模拟仿真和田间试验结果得出:进花口个数及形状、储花室形状、出花口形状、气流速度对红花的运输质量和红花的完整度都有不同程度的影响.【结论】两个垂直分布的圆锥形进花口、圆锥形储花室、圆锥形出花口的储花室在气流速度在5m/s时,工作性能处于最佳状态.研究结果为对辊气吸式红花采收装置的设计提供了依据.     

棉秆粉碎收割机的设计

虽然棉秆具有多种利用价值,但由于不能得到机械化回收,使其作用尚未得到充分发挥.为此,提出一种棉秆收割、粉碎、收获为一体的机械设计方法,包含了工作原理、方案设计、传动设计和主要零部件设计.该机采用立式滚筒刀组切断与横式滚筒粉碎相结合的方法,可方便地控制棉秆的粉碎程度.该机的研制成功将为发展绿色农业、实现农业的深加工提供充足的和必需的原材料.     

库尔勒香梨振动模态的有限元分析及坚实度评估

为了实现香梨坚实度的可靠评估,该文采用有限元法对香梨振动模态分析,以明确库尔勒香梨果形对固有频率的影响,并建立更适于香梨坚实度评价的指标。研究结果表明：香梨梗端和萼端是振动信号激励和感测的适宜位置,其扭转模态、弯曲模态、拉压模态的固有频率?可用于香梨坚实度评估;采用香梨固有频率?、质量m、密度ρ及描述果形的纵横比q建立的公式?2m2/3ρ1/3qt能够有效评估香梨坚实度,各模态的固有频率?对应的t值分别为：扭转模态时,t=1.19;弯曲模态时,t=1.47;拉压模态时,t=0.47。这可为香梨内部品质的振动检测提供研究依据和实践指导。     

直角坐标红花采摘机器人的设计与试验

针对红花采摘仍以人工采摘为主、采摘效率低下、费时费力等问题,结合红花物理生长特性及红花种植模式设计了一种直角坐标红花采摘机器人.对直角坐标采摘系统进行参数计算,确定直角坐标采摘系统X轴总长为900 mm,Y轴总长为700 mm,Z轴的行程范围为698 mm.由静力学仿真试验可知:在采摘过程中应用普通碳钢应变最小为6.5...     

干红花收获机立式辊刷采摘装置设计与试验

针对旱地干红花人工采收时不易捏取导致采摘效率低、掉落率高等问题,该研究结合红花的物理特性和种植模式,设计了立式辊刷干红花收获机采摘装置。根据机具结构对刷丝排布方案进行理论分析,确定刷丝排布方案为螺旋式,螺旋升角为30°,旋向为右旋。对辊刷采摘干红花进行力学分析,得出使花丝脱离果球的关键作用力为法向力F_N。采用Hertz弹性接触理论对F_N进行分析,并建立刷丝-果球接触力学模型,揭示干红花的采摘原理,明确影响采摘质量的主要因素为刷丝材质、丝径、长度和辊刷转速,进一步对立式辊刷结构与运动参数进行分析,得出采摘装置优化参数组合为：辊刷长度300 mm,辊刷直径100 mm,辊刷转速360 r/min,刷丝材质为聚酰胺610(PA-610),刷丝长度30 mm,刷丝丝径0.3 mm。通过植株通过率试验确定立式辊刷与栅条架的间隙为12 mm。田间采摘试验表明,该装置的红花采摘率和伤果率分别为87.04%和4.19%,机具采摘效率为人工采摘效率的7.71～10.92倍。研究结果可为辊刷式干红花收获机的设计与优化提供参考。     

对辊式红花采收实验台的设计与研究

为满足红花收获机械的发展要求,在消化吸收我国现有的红花收获机及对辊式收获技术的基础上,创新设计了对辊式红花收获试验台。以采摘机采摘头为对象,通过对采摘头工作原理及参数的分析,确定了该试验装置的基本结构参数,试制了该对辊式红花收获验台。整机包括支撑滑动机构和调整机构,重点对间隙调整机构进行了设计,利用该装置可以完成对辊间隙、胶辊直径和胶辊转速的调节,并以此为影响因素,对采净率、破碎率等评价指标进行分析及优化,旨在为辊式采收机具的设计提供参考依据。该装置为红花采收机的研制及采收性能的分析提供了实验测试平台,对实验台关键受力部位进行了受力分析,并对实验流程提出了合理建议。经验证,该采收实验装置工作性能稳定,对采收机采摘头的设计具有实际指导意义。     

收获期红花丝力学特性与形态特性测定与分析

红花不仅是重要的中药材,还是理想的食用色素。随着红花产业的发展,迫切需要红花收获机械代替人工采收。在设计红花采收机械时,红花丝收获期物料特性可以为设计者提供必须的基础理论数据。由于红花在品种、土壤条件、气候及其他方面的差异,其物料特性也有较大的差别。为此,主要针对新疆广泛种植的裕民无刺红花进行收获期生物力学特性的测定与分析,获得了红花盛开后不同开花天数花丝的力学特性与形态特性参数,统计分析了花丝含水率-分离力的变化规律。结果表明:红花丝的含水率与红花丝的成熟度直接相关;而分离力和悬浮速度均与含水率相关;随着红花丝成熟度的增加,分离力和悬浮速度都在逐渐减小。     

香梨静压接触应力测量及损伤预测

为了实现香梨果实静压损伤面积的准确评估和预测,该文采用Prescale感压胶片对香梨不同静压水平下的接触应力分布进行测量分析和有限元模拟。研究结果表明,当香梨50～200N静压时,50N时香梨无肉眼可辨的损伤,感压胶片测量的峰值应力0.5～0.6MPa,其应力面积在香梨损伤面积中所占很小;感压胶片测量的接触应力分布中只有≥0.2MPa范围的应力面积非常接近香梨损伤面积,因此可作为香梨损伤面积的应力阈限。当该应力阈限用于香梨静压有限元模拟的损伤面积预测时,100和150N压力下的相对误差率约6%,200N压力下的预测误差为13%,这说明有限元法能够较准确地预测香梨静压损伤面积,从而可为今后香梨采收、分级和包装装置的减损结构优化设计提供依据。