生猪养殖设施工程技术研究现状与发展分析

生猪养殖业是我国畜牧业的支柱产业,随着生猪养殖从分散养殖向规模化养殖的发展,对生猪养殖设施工程技术的需求日渐增加。为了向生猪养殖业发展提供参考与支持,对生猪养殖关键设施工程技术的研究与发展状况进行了总结和分析。重点对猪舍、育仔、饲喂、粪污处理设施工程环节进行研究与发展分析。目前,我国已初步形成了适合国情的生猪养殖设施工程技术体系,但与国外发达国家的生猪养殖设施工程技术还存在一定差距,存在养殖设施工程各环节发展不均衡,养殖工程的机械化、自动化、智能化技术水平较低,关键养殖设施工程技术的基础性研究体系不健全,养殖设施配套性差,养殖机械的适用性和可靠性较低等问题。建立健全的生猪养殖设施工程技术的研究体系,加强养殖、饲料、设施工程、资源环境等方面相互融合与协作、深入与系统的研究,开展适于我国南北方配套应用的生猪养殖设施与设备研发,实现生猪养殖过程的健康/福利化、生态化、自动化及至智慧化,将是我国生猪养殖设施工程技术的发展方向。     

保育猪饲喂器设计与排料性能试验

为促进我国生猪养殖业的规模化发展,改善保育猪饲喂器排料均匀性及单位时间内排料量,在保证饲料以整体流方式排料的情况下,设计了一种保育猪饲喂器。阐述了总体结构组成和工作原理,对出料口盘和排料拨片进行了动力学与运动学分析。以影响饲喂器排料性能的主要因素为试验因素,以饲喂器排料均匀性指标变异系数和排料能力指标流量为评价指标,应用EDEM软件进行虚拟正交试验,并基于Design-Expert8.0.10软件对模型进行多目标优化获得最优参数组合,结果表明:当主轴转速、出料口直径、斗壁倾角和充满系数分别为45r/min、110mm、65°和65%时,变异系数和流量分别为3.96%和165.93g/s。依据以上优化参数研制饲喂器,并经试验表明:颗粒饲料流动方式为整体流;变异系数为3.62%,流量为149.13%,饲槽内颗粒饲料分布均匀且排料效率较高。     

1DSZ-350型悬挂式水田单侧旋耕镇压修筑埂机的设计与试验

为提高水田筑埂作业质量与效率,减轻作业劳动强度,结合东北地区水稻种植农艺要求,研究设计了1DSZ-350型悬挂式水田单侧旋耕镇压修筑埂机。阐述分析了机具整体设计方案与工作原理,对其关键部件偏牵引悬挂仿形调节系统、旋耕筑埂深度可调式传动总成、旋耕集土刀辊总成和镇压筑埂圆盘总成进行了理论分析与结构设计。为获得修筑埂机最佳工作参数组合,以机具前进速度和旋耕工作转速为试验因素,田埂平均坚实度和高度变异系数为试验指标,进行了多因素二次通用旋转组合台架试验,运用Design-Expert 6.0.10软件建立因素与指标间数学模型,采用多目标参数优化确定机具最佳作业状态。试验结果表明,当机具前进速度为1.33 km/h,旋耕工作转速为525 r/min时,筑埂作业性能最优,满足旋耕集土及镇压筑埂要求,其所筑田埂平均坚实度为2 160 k Pa,高度变异系数为4.01%。田间试验表明,该机具作业性能稳定,所筑田埂质量良好,各项指标均满足筑埂作业要求。该研究为水田机械化筑埂机具的创新研发与优化提供理论支撑和技术参考。     

SYJ-3深施型斜置式液肥穴施肥机设计与试验

针对深施型液肥穴施肥机存在损伤作物、穴口宽度大和喷肥效率低等问题，设计了一种深施型斜置式液肥穴施肥机。基于斜置式扎穴和参数反求求解设计思想，借助人机交互平台，设计关键部件扎穴机构，优化了机构的结构与工作参数，分析了喷肥针进肥接口运动轨迹。根据喷肥针入土、出土喷肥技术特点，运用差动轮系传动和空间凸轮机构的组合传动形式，设计了关键部件液肥分配机构，减少了输肥管路复杂的连接配置，构建了出肥软管接口运动模型，解析了满足于进肥软管接口协同运动机理。进行了深施型斜置式液肥穴施肥机田间性能检测试验，结果表明，该机扎穴性能优越，肥料喷射均匀，对作物的机械损伤小，穴口宽度、作物损伤率、施肥量和施肥深度分别为45.0mm、0.3%、28.5mL/次和102mm，各项指标与前期设计差异较小，且符合农艺要求。     

保育猪饲喂器设计与排料性能试验

为促进我国生猪养殖业的规模化发展,改善保育猪饲喂器排料均匀性及单位时间内排料量,在保证饲料以整体流方式排料的情况下,设计了一种保育猪饲喂器。阐述了总体结构组成和工作原理,对出料口盘和排料拨片进行了动力学与运动学分析。以影响饲喂器排料性能的主要因素为试验因素,以饲喂器排料均匀性指标变异系数和排料能力指标流量为评价指标,应用EDEM软件进行虚拟正交试验,并基于Design-Expert 8.0.10软件对模型进行多目标优化获得最优参数组合,结果表明:当主轴转速、出料口直径、斗壁倾角和充满系数分别为45 r/min、110 mm、65°和65%时,变异系数和流量分别为3.96%和165.93 g/s。依据以上优化参数研制饲喂器,并经试验表明:颗粒饲料流动方式为整体流;变异系数为3.62%,流量为149.13 g/s,饲槽内颗粒饲料分布均匀且排料效率较高。     

转轮式日粮混合机叶板结构优化设计

试验旨在对有效容积为0.5 m3的转轮式日粮混合机的叶板结构进行优化设计,以提高其混合均匀性。利用Solid works软件建立整机模型,通过改变搅拌架叶板形状的方式进行优化设计,分别将优化前后的模型导入ANSYS软件进行有限元分析和利用EDEM软件进行离散元仿真分析;并搭建台架试验,通过叶板所承受最大转矩及离散系数两个评价指标来验证优化的可行性。有限元分析结果表明：叶板形状优化后最大应力较优化前下降40.38%;最大结点位移较优化前下降40.42%;对优化前后的转轮式日粮混合机进行离散元仿真,计算优化前后的离散系数。从整体数据上看,优化后结构的离散系数较小,即优化后日粮混合机的混合均匀度更高,且进行台架试验得出的结果符合上述分析。得出优化后结构的刚度和混合均匀性均优于优化前,验证了结构优化的可靠性。     

桨叶式日粮混合机机理分析与参数优化

为了促进全混合日粮(简称日粮)饲喂技术的推广应用,设计了一种桨叶式日粮混合机,并对该混合机进行了性能试验与参数优化。利用桨叶式日粮混合试验装置,对混合室内日粮的混合过程进行分析,将混合室内日粮分布区域划分为积料区、提料区、滑落区和塌落区,各区域混合方式为:积料区与提料区主要发生剪切混合与对流混合,滑落区与塌落区以较强剪切混合与扩散混合为主;以混合时间、转子转速和桨叶安装角为试验因素,以变异系数与净功耗为评价指标,采用三因素五水平二次回归正交旋转组合试验方法进行试验,获得了该机试验因素对混合均匀度及净功耗的影响规律。试验结果表明:在填充率为65%时,最优参数组合为:混合时间5. 3 min、转子转速8. 6 r/min、桨叶安装角34°,对应的变异系数为7. 01%、净功耗为51. 02 k J。该日粮混合机满足日粮的混合要求,性能较优。     

液肥深施机差动式双向供肥分配装置设计与试验

针对深施型液态施肥机分配器工作效率低及液肥能量损失大问题,设计了与斜置式扎穴机构相配套的差动式双向供肥分配装置。为了避免差动式双向供肥分配装置与斜置式扎穴机构之间连接的软管发生缠绕,采用双行星轮-内齿圈组合机构的传动原理,并根据斜置式扎穴机构喷肥针肥路接口的运动特性,确定差动式双向供肥分配装置各组件的传动比;为满足喷肥针入出土即刻喷肥特性,进行了差动式双向供肥分配装置空间凸轮的设计,得到相应的结构参数:推程运动角31.8°、回程运动角25.6°、平均圆柱半径100 mm、行程最大值6 mm。对行星轮进行运动学分析,得到行星轮的运动轨迹方程。进行差动式双向供肥分配装置性能试验,记录在一个工作周期内差动式双向供肥分配装置与斜置式扎穴机构每次间隔旋转45°时的输肥软管运动状态,验证软管会否发生缠绕;以液压泵压力为影响因子,分别测得不同水平下每5 s内的施肥量,求得喷肥针与液压泵出口处的流速,并得到差动式双向供肥分配装置液肥能量损失值及节能损失规律,分配装置具有高效率的喷肥性能。     

多功能烟草田间管理一体机底盘优化设计

针对现有烟草田间管理机械体积大、质量大、移动不灵活等问题,设计了一种自走式烟草田间管理一体机底盘,通过对车架、转向机构及底盘液压动力系统的优化设计以及车架应力分析,结果表明,优化后的底盘降低了车体质量,使传动更平稳、响应更迅速、安装更便捷、移动更灵活、布置更紧凑,为烟草打顶抑芽机械底盘的设计提供参考。     

单侧筑埂机镇压筑埂装置工作动力学参数测试与试验

为获得筑埂作业时土壤对其关键部件镇压筑埂装置的作用力,以1DSZ-350型悬挂式水田单侧旋耕镇压修筑埂机筑埂装置为研究载体,采用应变传感器设计了镇压筑埂装置动力学参数测试系统,并搭建动力学测试试验台。对镇压筑埂装置的工作参数进行测试,以镇压筑埂装置前进速度和转速为试验因素,以田埂成型过程中土壤对弹性羽片作用力和田埂坚实度为性能指标进行单因素试验,获得弹性羽片受土壤作用力、田埂坚实度与镇压筑埂装置前进速度、转速之间的关系。试验结果表明:当镇压筑埂装置转速一定时,随着机具前进速度的增加,土壤对弹性羽片作用力平均值增大,田埂坚实度减小,变化范围分别为:2 838.1~5 695.2 N和2 250~1 680 kPa;当机具前进速度一定时,随着镇压筑埂装置转速的增加,土壤对弹性羽片的作用力平均值与所筑田埂坚实度均增大,变化范围分别为:3 203.8~5 990.3 N和1 460~2 180 kPa。经试验验证,工作参数测试系统的设计符合实际要求,为类似结构装置的相关参数测试提供了参考。