压力磨盘式薏苡脱壳装置的设计与试验

为提高薏苡脱壳质量,运用柔性剪切揉搓脱壳原理,设计了一种压力磨盘式薏苡脱壳装置。装置主要由进料搅龙、动磨盘、压力磨盘和压力调节装置等部件组成。工作时,薏苡随进料搅龙进入脱壳空间,依靠两磨盘之间的压力和摩擦力对薏苡进行揉搓脱壳,当压力磨盘受力大于薏仁破碎力时被顶起,以增大脱壳间隙,保护薏仁。对薏苡在导流区、破壳区和分离区的受力进行分析,确定影响薏苡脱壳质量的主要因素为薏苡含水率、脱壳转速、脱壳间隙和预紧力。以脱净率、破损率为试验指标,通过单因素试验确定薏苡脱壳装置的最佳参数范围;基于单因素试验结果,选取含水率为7%的薏苡,以脱壳装置的转速、脱壳间隙和预紧力为试验因素,脱净率和破损率为响应指标,进行三因素二次回归正交旋转组合试验,结果影响薏苡脱净率的主次因素依次为预紧力、脱壳间隙、脱壳转速,影响薏苡破损率的主次因素依次为脱壳间隙、预紧力、脱壳转速;基于响应曲面法对回归模型进行多目标优化,优选出脱壳装置的最佳作业参数组合为脱壳转速513.625 r/min、脱壳间隙2.061 mm、预紧力119.628 N,薏苡脱净率为91.731%、破损率为9.612%。将优化参数圆整,对薏苡进行连续脱壳作业,测得薏苡脱净率为91.12%,破损率为8.93%,可满足实际生产要求。     

立锥式小区花生脱壳装置的优化与试验

花生科研涉及的小区种植试验具有品种多、处理多、重复多等特点,而每个小区需单独脱壳处理。因尚无满足要求的小区花生脱壳机,科研人员只能手工花生脱壳,工作十分繁重且影响花生科研效率。为研制出适应花生科研的小批量、破损率低、清种方便的小区花生脱壳机,在已研制的立锥式小区花生脱壳机及其试验基础上,重点进行了脱壳装置主要结构及参数优化,加工出第二代样机并进行了验证试验。针对原有立锥式小区花生脱壳装置存在的荚果下移速度较慢、环锥形脱壳间隙上端间隙过大、脱壳强度较小和脱壳损伤率与脱壳效率有待提高等问题,经过理论分析和综合判断,对脱壳装置的锥凹板和锥滚筒结构参数、环锥形脱壳间隙和锥滚筒的脱壳棱筋参数等进行了优化,同时将均料锥的螺旋叶片数从6个减少到4个。根据优化后的参数研制出新一轮样机,进行了验证试验。以四粒红品种为试验对象,以脱净率和破损率为指标,以锥滚筒转速n、锥凹板半锥角α和脱壳棱筋升角β为因素进行三因素三水平试验及响应面分析。结果表明:锥滚筒转速、锥凹板半锥角和脱壳棱筋升角对试验指标的影响极为显著。经双目标优化得到最优参数值,参数圆整后的样机试验表明,在转速320r·min~(-1)、锥凹板半锥角30°、棱筋升角45°时脱壳综合指标最优,脱净率97.34%,破损率2.27%,优于行业标准,较好地满足了小区育种花生脱壳要求。该研究为科研小区种植试验用花生脱壳机的设计及优化提供了有效途径。     

苦荞麦非热脱壳机试验研制

为克服传统的熟化脱壳工艺中热处理造成苦荞麦营养损失严重的问题,基于对苦荞麦结构特性和现存脱壳机缺点的分析,提出苦荞麦动态调压磨削非热脱壳方法,并研制了脱壳机。该机具有脱壳室压力动态调整机构。通过单因素试验,明确了影响因素的取值范围,在此基础上采用二次正交旋转组合试验分别建立了脱壳率和整仁率与各因素的回归模型。采用多指标优化,确定的最佳参数组合为:磨削间隙2.6mm,磨削气囊压强22.3kPa,揉搓间隙4.0mm,揉搓气囊压强5.1kPa,主轴转速470r/min。在最优参数组合条件下进行验证试验结果表明,整仁率为31.8%,脱壳率为88.1%。脱壳效果不理想的主要原因是脱壳室压力动态调整机构不灵活。     

油茶果脱壳装置设计及试验

为提高油茶果脱壳率和降低茶籽破损率,采用撞击、搓擦原理,设计了一种油茶果脱壳装置。该装置由喂料斗、脱壳装置、动力传输部件、机架等构成,通过立式甩盘的撞击以及脱壳室内齿圈的搓擦进行脱壳,能适用含水率在65%以下的油茶鲜果脱壳。确立了影响脱壳的主要因素是甩盘转速和喂料量,并进行了脱壳试验。结果表明,随着甩盘转速的增大,脱壳率及破损率显著增加,而随着喂料量的增大,脱壳率先增加后降低,破损率变化相对较小。该脱壳装置适宜的工作参数为:甩盘转速为700 r/min左右;喂料量控制在500 kg/h左右,在此条件下,脱壳率能达到85.3%,破损率为6.5%左右。     

条缝筛式花生果仁分级试验台的设计与试验

针对现有花生脱壳清选装置只是实现脱壳清选功能,而对脱壳后花生果仁分级研究尚显不足的现状,通过分析测定花生脱壳脱出物主要物理特性,包括花生果仁长度、直径、厚度形态尺寸及果仁和花生壳漂浮速度参数,设计了条缝筛式花生果仁分级试验台。分析研究了花生脱壳脱出物主要物理特性差异,利用其差异设计了主要由风选筛分组合式花生果仁分级试验台,结合整机设计尺寸,首先对轴流风机轮毂比及叶片外径尺寸进行理论分析研究,确定最优设计参数,其次对条缝筛格栅间隙和长度等关键设计参数进行理论分析研究,设计确定缝格栅间隙为8mm、条缝筛长度为1140mm,并对分级原理进行理论分析研究,最后利用ANSYS Workbench分析软件对条缝筛进行模态分析,得到其固有频率;选取对分级性能影响较大的风机转速、电机转速、条缝筛安装倾角为试验因素,以清洁率、损失率、饱满果仁获取率、分级效率为试验目标,开展单因素试验;根据单因素试验结果,为控制清选损失率在3%以内,确定风机转速为1550r·min^-1、电机转速为950r·min^-1、条缝筛安装倾角为10°时进行综合性能试验研究。试验结果表明：...     

振动式三七根土分离装置的运动学分析及优化设计

【目的】设计一种振动式三七根土分离装置,以实现三七根土复合体的根土分离。【方法】将三七根土分离装置简化为曲柄双摇杆机构,并对振动筛上的物料进行运动学分析,确定物料运动的影响因素,验证其运动参数设计的合理性;利用ADAMS对该装置进行运动学仿真,选取振动筛前后端点及质心作为研究对象,得到各点的合位移、合速度曲线并分析各曲线的变化规律,验证结构设计的合理性;以人工采挖的三七根土复合体作为试验材料,采用三因素三水平正交组合试验设计,分析各因素对根土分离率及三七损伤率的影响。【结果】在试验参数范围内,通过Design-Expert软件得到了最佳的工作组合为:曲柄转速295r/min、筛面倾角8°、筛面长度620mm。验证试验表明,最佳组合条件下根土分离率为95.7%,三七损伤率为1.9%。【结论】所设计的三七根土分离装置满足设计要求,为后续三七收获机的设计提供了依据。     

基于两段收获的螺杆弓齿轴流式花生摘果装置研究

针对现有花生摘果装置普遍存在损伤率高且秧蔓易缠绕、堵塞和排秧困难等问题,以及满足我国两段式花生收获的捡拾摘果联合收获机摘果装置研究需要,提出了基于两段收获的螺杆弓齿轴流式花生摘果机方案并设计研制出摘果样机,螺杆以及焊接其上的弓齿与摘果滚筒母线之间均设计为一定的夹角,使花生植株在摘果过程中受到轴向力作用而不断向排草口运动;确定了弓齿齿迹距、齿间距等结构参数以及弓齿的排列方式;为了及时、顺利地完成摘果功能,根据花生荚果外形尺寸、花生随滚筒转动而产生的荚果惯性力、摘果部件的主动力和凹板筛的约束力等因素,设计了凹板筛整体形状与半径大小、筛孔的形状与大小;通过调整伸入套管之中的滚筒轴连接杆相对伸入量,实现摘果间隙在20~40mm之间可调。为检验摘果装置性能与设计合理性,选取晾晒3d的花育30为研究对象,以喂入量、摘果间隙和滚筒转速为试验因素,以摘净率和损伤率为试验指标,采用正交试验方法对摘果样机进行性能试验。试验结果表明:当喂入量为0.5kg·s-1、摘果间隙为25mm、滚筒转速为550r·min-1时,摘净率为99.13%,损伤率为1.56%,符合农业部发布的花生行业标准(NY/T 993-2006),满足实际生产要求。本研究结果可为深入研究花生摘果装置,实现花生两段收获提供重要参考价值。     

龙眼柔性对辊剥壳机的设计与试验

目的 龙眼剥壳是其深加工中的关键工序,针对人工剥壳效率低、机械剥壳损伤大及果肉完整性差等问题,设计了柔性对辊剥壳装置。方法 根据典型龙眼鲜果的物理机械特性,提出了一种先破壳后采用柔性对辊脱壳的方法,对龙眼剥壳机的破壳机构、送料盘、剥壳对辊等关键部件的结构进行设计,其中,破壳刀具切割深度和脱壳柔性对辊的间隙可调。以广东‘储良’龙眼鲜果为研究对象,通过正交试验分析,以对辊间隙、辊子转速和果壳破口为试验因素,剥壳成功率、剥壳损失率和果肉完整性系数为试验指标,进行优化试验。结果 装置中,方便可调的对辊间隙能满足分级后不同直径龙眼的剥壳加工,剥壳装置对不同大小龙眼鲜果的适应性好。对辊间隙对剥壳性能有显著影响,随着对辊间隙由3 mm增至5 mm,龙眼脱壳后的果肉完整性逐渐变差,其损失率由约7%升至18%。各因素对剥壳性能的影响依次为对辊间隙>对辊转速>果壳破口,当对辊间隙为3 mm、对辊转速为13.5 r/min、果壳破口为90°时,龙眼剥壳性能达到最优。结论 该研究为龙眼等柔性果机械剥壳获取灯笼状果肉的深加工研发及剥壳机参数优化提供了参考。     

典型花生种子脱壳特性试验及有限元仿真研究

为研究花生种子机械脱壳变形和等效应力变化规律,改进脱壳装备设计,以辽宁地区主栽品种花育23和鲁花1号花生种子为研究对象,以破壳力和变形量为试验指标,加载速度、含水率、加载方式和品种为影响因素,对花生种子作单因素试验分析,建立花生壳和花生仁有限元模型,采用ANSYS软件对其静力学仿真。结果表明,加载速度、含水率、加载方式和品种对破壳力均影响显著(P0.05);加载速度增加25%,破壳力和变形量下降7.54%及2.11%;含水率增加6.6%,破壳力和变形量上升19.7%及8.5%。花生壳不同加载方式有限元仿真最大变形量分别为2.34、3.23和3.86 mm,变形量与压缩载荷之间存在非线性关系,花生仁最大变形量约为花生壳的32%,试验结果与有限元仿真相近。研究为优化花生种子脱壳设备关键部件设计,降低脱壳破损提供参考。     

麻风果脱壳机的设计与试验研究

为了适应麻风果深加工产业化,实现机械化脱壳工艺,作者自行研制了一种高效、可靠的麻风果脱壳机.并通过以脱壳率和破损率为试验测量指标,进行了麻风果初始含水率、挤压滚轮转速、挤压间隙三因素三水平正交试验,采用综合评价法对所选的参数进行优化和试验对比.分析结果表明,含水率和挤压间隙在显著性水平α=0.01的水平下对综合评价值影响极显著;辊轮转速在显著性水平α=0.05的水平下对综合评价值影响显著.其影响主次因素依次为:挤压间隙→麻风果含水率→辊筒转速.最佳组合为:麻风果初始含水率20%、辊筒转速300 r/min、挤压间隙5 mm.经过参数优化后,可得到脱壳率大于85%,而破碎率可控制在10%以内的脱壳效果.     

水稻钵苗移栽机构的设计与试验

[目的]相较于毯状苗移栽,钵苗移栽能够提高水稻的产量和品质.移栽装置作为水稻钵苗移栽机的核心部件,其质量直接决定整机工作性能.结合钵苗移栽的特点,提出了一种新型的曲柄摇杆夹持式水稻钵苗移栽装置,为水稻钵苗移栽机的研制提供设计依据.[方法]设计了取秧机构、横向移箱机构和纵向送秧机构,通过SoildWorks建立了相应的虚拟模型,利用ADAMS软件对取秧机构的运动特性进行了仿真分析.试制了移栽装置样机,以漏拔率和伤秧率为指标进行了取秧性能试验.[结果]在ADAMS中对移栽装置进行运动学仿真,得出秧夹夹持点运动轨迹和位移曲线,且取秧机构在相应位置取放秧时,其左右秧夹夹持点之间距离分别为11.7 mm和0.5 mm.取秧性能试验,观测得到秧苗漏拔率(漏栽率)和伤秧率.随着取秧频率的增加略有增加,取秧频率为50次/min时取秧效果较好,移栽装置的伤秧率和漏拔率分别为2.14％和3.57％.[结论]曲柄摇杆夹持式水稻钵苗移栽装置各机构之间运动平稳,其取秧时伤秧率和漏拔率接近行业标准,基本满足移栽要求,后期将依照试验对机构进一步改进和完善,进而获得较好的移栽效果.     

油葵脱粒清选装置的设计与试验研究

为提高油葵脱粒装置的脱净率,降低清选装置的含杂率,设计了一种横轴流油葵脱粒清选装置并开展了试验研究。使用正交试验法对未脱净损失率和含杂率开展了优化,确定了脱粒清选装置工作参数的较优组合。试验表明,影响未脱净率的较优组合为滚筒转速450r/min、脱粒间隙20mm,脱净率可达98.86%;影响含杂率的较优组合为曲柄转速160r/min、风机倾角18°、风机转速1 000r/min,清洁率可达93.75%。     

手动银杏脱壳机的设计与试验

针对银杏物料特性和脱壳要求,分析对比了主要的脱壳方法,设计了一种手摇链传动碾搓式银杏脱壳机.通过对不同预处理银杏的脱壳对比试验,发现脱壳效果主要取决于动、定碾搓砂轮之间的间隙和动砂轮的转速.当碾搓砂轮外缘间隙12 mm,转速50～60 r/min时,分别经水煮、微波、晒干处理和未经预处理的银杏破壳率接近100%,整仁率分别为58%、73%、45%和43%.     

人力花生脱壳机的设计

[目的]减轻农户劳动强度,提高花生生产的经济效益。[方法]根据江西山区和丘陵地区的自然条件和经济欠发达的实际情况,通过分析和试验计算出最佳的脱壳工作部件参数值,设计了人力、机力两用的花生脱壳机。[结果]脱壳工作部件按纹板倾角50°、沟槽倾角45°、纹板宽度50mm、2块对称纹板、踏板速度60～80r/min、剥壳间隙6mm、凹板间隙9～12mm设计,当花生最佳含水率为13%～16%时,设计出的花生脱壳机剥壳率为90.9%,破碎率为43.4%,且人力和机力两用,省力、人体不易疲劳,价格低廉。[结论]该研究设计出的花生脱壳机基本上满足了农民的要求,为江西省花生生产提供了新型农机具。     

两移动两转动振动筛驱动机构设计与分析

为提高物料在振动筛筛面上透筛效率,基于曲柄摇杆与平面四杆机构工作原理,设计两移动两转动振动筛驱动机构。采用解析法作机构运动学分析,运用Matlab数值模拟筛面各点运动特性。采用CFD-DEM耦合方法研究振动筛筛分性能,选取曲柄转速、横向转速、横向摆角为试验因素,以振动筛筛分效率和籽粒损失率为性能指标,设计二次正交旋转回归试验。运用Design-Expert作试验数据方差分析与响应面分析,得到影响因素与性能指标之间数学模型,并多目标优化数学模型。结果表明,振动筛机构最优参数组合为曲柄转速270 r·min-1、横向转速为240 r·min-1、横向摆角为1.7°,振动筛筛分效率为85.46%,籽粒损失率为1.98%,符合玉米籽粒收获机质量评定技术规范规定收获标准。     

半喂入式花生摘果机的设计与性能测试

为满足花生分段收获机械化生产的需要,在对中国现有花生摘果装置系统分析的基础上,设计一种半喂入式花生摘果机。该机传动系统采用柴油机为动力源,具有2条传动系统分支,分别为夹持输送装置传动系统和摘果装置传动系统;摘果装置为叶片式双辊筒差相组配结构形式,倾斜配置安装;夹持输送装置采用单夹持链与输送导轨相夹紧的结构。通过摘果性能试验,测试摘果滚筒转速大小、夹持输送速度对花生荚果摘净率、破损率的影响。测试结果表明:摘果滚筒转速对摘净率及破碎率影响均极为显著,夹持输送速度对摘净率的影响为极显著,而对破损率影响不显著,设计的摘果机在作业条件下,各项性能指标均能较好地满足半喂入式摘果机具的质量要求。     

气吸式花生壳仁清选装置仿真分析与试验

针对花生脱壳后花生仁与花生壳分离不彻底的问题,设计出一款负压风机-筛网组合清选装置.对影响清选效果的因素进行全面分析,排除了影响其作业效果的不可控因素,同时对重复影响清选效果的因素进行了梳理和分析,确定了影响清选的主要因素:含水率、辊筒转速、风机转速,并根据样机设计了花生脱壳试验.为分析气流在清选室内的分布特性及对仁-...     

面向温室大棚辣椒的幼苗全自动移栽方法研究

【目的】温室大棚中蔬菜的人工移栽存在工作量大、稳定性差、操作复杂等问题,劳动力成本占据蔬菜生产成本的50%以上,研制全自动温室大棚钵苗移栽机可提高劳动生产率、保证秧苗栽植质量并减轻农民劳动强度。【方法】(1)温室大棚钵苗移栽机采用曲柄摇杆作为夹取机构,以步进电机作为曲柄的动力来源,曲柄摇杆配合摇杆前端的夹取爪与顶出装置,将钵苗夹取至投苗筒,再由投苗筒完成栽植工作;(2)通过计算与实验,确定了曲柄、连杆、摇杆、夹取爪材质、复位弹簧劲度系数等各项数据。【结果】通过实验,得出该设备针对辣椒幼苗移栽的最适宜土壤含水量为20.45%,最佳移动速度为0.4 m/s,移栽成功率达到90%。【结论】移栽机对于不同规格、含水率的钵苗有良好适应性,对钵苗夹取损伤小,相较于人工移栽与半自动移栽机性能可靠、标准化程度高,工作效率有较大提升。蔬菜移栽机构工作稳定可靠,操作简便,可满足自动化的钵苗移栽工作,为进一步研究经济作物从育苗到移栽提供了技术支持。     

双轴全混合日粮混合机的试验研究

优化本研究设计的双轴卧式全混合日粮混合机的结构与加工工艺参数.采用二次回归正交旋转组合试验设计对影响该机剪切、揉搓及混合功能的各因素进行试验,得到了其结构与加工工艺参数的合理组合切刀数量16个,叶板角度35°,齿杆4排,转子间隙11～13 mm,齿杆角度50°～10°,揉搓转子转速45～50 r/min,剪切转子转速60～65r/min,加工时间6～10 min,充满系数0.2.按上述参数组合采用双轴全混日粮混合机搅拌加工全混合日粮,变异系数为8.6%～11.6%,粗饲料揉丝率51.2%～53.6%,粗饲料长度12.4～12.8mm,满足全混合日粮加工质量要求.     

牵引式花生落果捡拾复收机设计与试验

针对花生机械收获落果率高且回收难等问题,设计了1款牵引式花生落果捡拾复收机。通过理论计算确定了挖掘、输送、清选等关键装置的结构参数及关键作业参数;设计了1种新型偏心传动机构,在建立其等效六杆机构运动学模型的基础上,基于Adams/Insight多目标优化方法对机构参数进行优化求解,优化后筛体后端纵向振幅降低了43.6%,筛面质心最大水平加速度降低了4.5%,有助于促进果土分离透筛和减少落果溅出。通过台架试验得到影响清选效果的作业参数的取值范围;以偏心轮转速、偏心距、上筛安装倾角为试验因素,作业捡拾率、含土率为评价指标,利用Box-Behnken试验建立了评价指标与试验因素的回归模型,得到较优工作参数组合为上筛安装倾角2.82°、偏心轮转速244.61 r/min、偏心距25.54 mm;田间试验表明,壤土环境下机具的作业捡拾率、含土率分别为93.7%、28.5%,可满足落果复收要求。