马铃薯碰撞损伤试验与碰撞加速度特性分析

针对收获过程中马铃薯破皮损伤率高的问题,以新鲜马铃薯为研究对象,借助马铃薯碰撞试验台,通过正交试验分析试验因素对马铃薯碰撞损伤体积的影响;结合马铃薯碰撞加速度变化曲线,分析马铃薯与杆条的碰撞压缩过程;选取初始高度和马铃薯质量为试验因素,考察碰撞加速度峰值随各因素水平的变化规律并建立回归模型,最后测试马铃薯碰撞损伤临界值。试验结果表明:影响马铃薯碰撞损伤体积因素的显著性由高到低依次为初始高度、马铃薯质量、马铃薯温度和碰撞材料;马铃薯与杆条碰撞经历了粘弹性压缩、弹塑性压缩、弹性恢复、与杆条分离等4个阶段;加速度峰值随初始高度的增加而增加,随马铃薯质量的增加而减小;马铃薯温度分别为5、15、23℃时与65Mn钢杆碰撞产生损伤的初始高度分别为50、80和250 mm,对应的碰撞速度和加速度峰值分别为0.99、1.253、2.506 m/s和434.154、674.437、1 249.794 m/s~2;马铃薯温度为15℃时与65Mn-塑料和65Mn-橡胶碰撞产生损伤的临界高度分别为320和280 mm,对应的碰撞速度和加速度峰值分别为2.506、2.344 m/s和1 589.528、1 409.697 m/s~2。     

摆动分离筛薯土分离机理分析与参数优化试验

针对摆动分离筛薯土分离机理不明确,作业参数匹配不合理导致明薯率与马铃薯破皮率矛盾突出等问题,利用高速摄像机实时拍摄不同曲柄转速、筛面倾角和机器前进速度时摆动分离筛上薯土混合物的分布状态,统计并分析薯土混合物分布高度的变化规律,揭示薯土分离机理,并获得影响分离筛性能主要因素的取值范围。以明薯率和破皮率为评价指标,采用Box-Behnken响应面试验方法进行试验,建立各指标与因素间的回归数学模型,对影响摆动分离筛性能的结构与工作参数进行优化。结果表明,各因素对明薯率、破皮率影响由大到小为曲柄转速、筛面倾角、机器前进速度。摆动分离筛优化参数组合为:曲柄转速230 r/min,筛面倾角21.1°,机器前进速度2.03 km/h,优化后明薯率和破皮率分别为98.94%和0.21%,明薯率较优化前提高1.68个百分点,破皮率较优化前降低9.6个百分点,参数优化试验结果满足国家标准要求。     

马铃薯相对分离筛运动位移分析与分离筛性能试验

为解决摆动分离筛薯土分离机理不明确,分离筛参数匹配不尽合理的问题。通过田间试验,获得了无土和有土筛面上马铃薯相对分离筛的位移随曲柄转速、筛面倾角和机器前进平均速度等参数的变化规律,以及分离筛性能指标随参数的变化关系。试验结果表明:马铃薯相对分离筛位移的波动幅度随着曲柄转速的升高而先增大后减小,筛面倾角越大马铃薯相对分离筛位移的波动幅度越小,机器前进平均速度越大位移的波动幅度越大;有土筛面上马铃薯相对分离筛位移的波动幅度较无土筛面上马铃薯位移的波动幅度大;明薯率和破皮率随着曲柄转速的增加而先增大后减小,随着筛面倾角的增大而先减小后增大;机器前进平均速度对明薯率影响不明显,破皮率随着机器前进平均速度的增加而先减小后增大。     

基于高速摄像技术的马铃薯在分离筛上运动特性研究

为了研究马铃薯挖掘机在收获过程中马铃薯在分离筛上的运动特性、改善马铃薯挖掘机工作性能、提高薯土分离效果及降低马铃薯的损伤,采用室内试验和室外试验研究的方法,对马铃薯在分离筛上的运动规律进行研究。利用红外高速摄像技术,采集室内和田间马铃薯在分离筛上的运动情况的数据。利用高速摄像分析软件(TEMA)对采集到的摄像数据进行处理,绘制出马铃薯的分离筛上的加速度时间历程曲线,总结出马铃薯在筛面上的运动规律。最终得出马铃薯在分离筛上的运动特性,为马铃薯收获机的分离筛参数的优化提供参考。     

基于UG与MatLab马铃薯挖掘机分离筛仿真与优化

针对升运链—分离筛式马铃薯挖掘机工作时薯土筛分不彻底及马铃薯破损率高的缺陷,提出了一种优化方案。首先,采用理论分析与虚拟仿真技术结合的方式对分离筛的摆杆与筛条的长度进行研究,根据研究结果对摆杆与筛条长度做出修改;其次,采用优化设计的方法寻找目标函数,确定影响目标的边界条件,从中寻找最佳方案对马铃薯挖掘机分离筛进行改进。结果表明:适当的缩短分离筛筛条的长度,加长分离筛后摆杆的长度有利于降低马铃薯的损伤率、提高分离率,最终优化确定摆杆的长度为420mm,二级分离筛筛条长度为495 mm。     

摆动分离筛上马铃薯运动速度分析与试验

研究马铃薯挖掘机摆动分离筛上马铃薯的运动过程和马铃薯运动速度对分离筛性能的影响。对马铃薯相对分离筛的运动过程进行理论分析,并推导出马铃薯绝对运动速度公式;采用高速摄像技术对薯土分离过程中马铃薯相对分离筛的运动情况进行试验研究,并通过田间试验测试出分离筛在沙土和黏土中作业时马铃薯的绝对运动速度,将试验值除以理论值得到速度修正系数。结果表明:马铃薯相对分离筛要经历正向滑动和反向滑动的连续运动过程,高速摄像试验结果与理论分析结果吻合;沙土中马铃薯绝对运动速度试验值大于理论值,速度修正系数为1.02,黏土中马铃薯绝对运动速度试验值小于理论值,速度修正系数为0.89。     

马铃薯在分离筛上运动规律的试验研究

对马铃薯相对分离筛的运动规律进行了试验研究。将马铃薯在分离筛上的运动划分为碰撞运动与相对滚动两种运动形式,在碰撞理论与定常理论的基础上,利用高速摄像技术分析了马铃薯在分离筛上的运动规律,并在田间试验得到验证。试验结果表明:马铃薯与分离筛的碰撞恢复系数随着筛面倾角的增大而增大;马铃薯在分离筛上向后滚动的最大加速度随曲柄转速的增大而逐渐增大;相同曲柄转速时马铃薯在分离筛面上的向后运动为加速运动;随着筛面倾角的增大,马铃薯向后滚动的最大加速度和前后滚动距离均增大。     

马铃薯恢复系数测定试验分析

针对马铃薯与收获机摆动分离工作部件间的碰撞模型参数缺失问题,选择"费乌瑞它"、"克新1号"、"大西洋"和"甘农薯5号"作为试验对象,研究下落高度、碰撞材料、碰撞材料厚度和马铃薯硬度等相关因素对马铃薯恢复系数的影响。结果表明影响马铃薯恢复系数程度的主次顺序为马铃薯硬度、碰撞材料、下落高度和碰撞材料厚度。马铃薯恢复系数随下落高度、碰撞材料厚度和硬度的回归方程研究结果表明恢复系数随65Mn钢、铝合金、木板和橡胶等材料依次减小,随马铃薯下落高度的增加递减,并随着硬度和碰撞材料厚度的增加而增加。本研究可为马铃薯挖掘机摆动分离筛等工作部件的设计和优化提供参考。     

螺旋输送装置输送玉米秸秆功耗研究

为了降低螺旋输送装置的输送功耗,提高输送效率,通过理论分析和试验研究,建立了不同输送条件下螺旋输送粗饲料功耗的数学模型,试验研究了螺旋转速及喂入量对输送装置的输送功耗和比能产量的影响。试验结果表明:转速每增加10r/min(喂入量为定值),输送装置的输送功耗增大5~9W,喂入量每增加0.1kg/s(转速为定值),输送功耗增大10~12W;同时得知:输送含水率约24%的揉碎玉米秸秆(揉碎玉米秸秆的应用场合所要求的含水率范围为23%~75%)的最佳转速为120r/min,最佳喂入量为0.88kg/s,此时的比能产量为最高0.704~0.714kg/W。在此基础上,研究被输送物料的力学特性随含水率的变化情况及对输送功耗的影响。研究结果表明:物料的含水率每增加10%,其滑动摩擦角增大3°~5°,内摩擦角随含水率的增大呈先增大再减小的变化趋势,在一定的喂入量和转速下输送时输送功耗增大7~9W。