立式有机肥螺旋撒肥装置设计与试验

针对有机肥黏度大、流动性差、粘结成块后抛撒困难的问题,该研究设计了一种带撒肥叶片的立式有机肥螺旋撒肥装置。通过建立有机肥在抛撒过程中的运动学模型,对撒肥距离、撒肥幅宽进行分析,确定影响撒肥效果的主要因素。以撒肥均匀度和撒肥幅宽为试验指标,以螺旋轴转速、撒肥圆盘倾斜角度、螺旋叶片螺距为试验因素进行旋转正交试验。运用Design-Expert软件对试验结果进行参数优化,通过验证试验对优化后的参数进行验证,结果表明：当螺旋轴转速为385.0 r/min,撒肥圆盘倾斜角度为16.0°,螺旋叶片螺距为360.0 mm时,撒肥均匀度横向变异系数为14%,撒肥幅宽为8.1 m,满足有机肥撒肥机作业标准及田间作业要求。该研究可为有机肥撒肥机的设计和优化提供参考。     

马铃薯联合收获机立式环形分离输送装置设计与试验

为了解决目前国内马铃薯联合收获机分离输送装置存在的分离输送效果差、操控不灵活等问题,设计了一种立式环形分离输送装置。通过对该分离输送装置进行理论分析,确定了其关键零部件的结构和工作参数。以机组前进速度、横向拨送皮带线速度和环形轨道圈转速为试验因素,伤薯率和含杂率为试验指标进行了三元二次通用旋转组合试验,建立了各试验因素与指标之间的数学模型并进行了参数优化。结果表明：影响伤薯率大小的因素顺序依次为环形轨道圈转速、横向拨送皮带线速度和机组前进速度;影响含杂率大小的因素顺序依次为环形轨道圈转速、机组前进速度和横向拨送皮带线速度;且当机组前进速度为1.1 m/s、横向拨送皮带线速度为1.5 m/s、环形轨道圈转速为7 r/min时,马铃薯收获质量、土薯及杂质分离效果最好,平均伤薯率和含杂率分别为1.28%和2.41%。在最优参数条件下的田间验证试验结果表明,平均伤薯率和含杂率分别为1.46%和2.57%,理论值和试验值相近,符合马铃薯联合收获质量要求。     

地热农副产品干燥装置的设计和中间试验

本文根据干燥过程的理论分析和试验研究结果,提出了热风式干燥器设计参数的选择原则,给出一套有一定参考价值的干燥系统的计算方法。该方法概念清楚,不必计算废气排热损失,简化了计算过程。依此,我们设计制造了一套地热干燥中间试验装置,它利用60～70℃的地热水作热源,一次可投湿物料200kg,对于像白菜这类初含水率在90％以上的物料,其每小时最大干燥脱水量超过30kg,平均热效率达到53％。试验结果表明:只有当物料的含水率在90％以上,且表面结合水多的情况下,实际过程才会出现等速干燥阶段。     

鲜活黄鳝剖切装置设计与试验

针对目前鳝鳅类淡水鱼类人工剖切劳动强度大、工作效率低、安全性差等问题,该研究以黄鳝（Monopterus albus）为试验对象,基于黄鳝生活习性及鱼体特征,在黄鳝鱼体夹持受力特性分析的基础上,开展了黄鳝鱼体头尾及腹背定向和鱼体夹送剖切方法研究,设计并研制了鲜活黄鳝剖切装置。剖切装置由倾斜料斗、进鱼通道、夹持对辊、剖切刀盘等组成,其中进鱼通道长180 mm,入口处直径28 mm;夹持辊边缘为上宽下窄的锯齿状结构;剖切刀盘直径114 mm。以夹持辊直径、夹持辊初始间隙、夹持辊转速、刀盘露出高度为影响因素,以剖切可接受性评分为评价指标开展相关试验,通过单因素试验探究了各因素对黄鳝剖切效果的影响。试验结果显示,当夹持辊直径为180 mm时夹送效果较好;夹持辊初始间隙为8 mm时鱼体腹部剖面感官评分最高;夹持辊直径一定时,高转速下的夹送效果明显优于低转速;随着刀盘露出支撑面高度的增加,黄鳝腹部剖切效果的感官评分逐渐增加。正交试验结果表明：夹持辊转速为180 r/min、刀盘露出支撑面高度为22 mm、夹持辊初始间隙为8 mm时,黄鳝腹部剖切效果的感官评分最高;通用性试验结果表明：该装置能够较好地适用于不同规格大小的黄鳝,满足实际加工要求,生产量可以达到24.3条/min。研究结果可为鳝鳅类淡水鱼剖切装置的研发提供参考。     

非对称式大小圆盘开沟装置设计与试验

为解决东北一年一熟区玉米秸秆覆盖地免耕播种玉米存在的秸秆覆盖量大导致机具堵塞严重和双圆盘开沟器入土困难等问题,该文设计了一种非对称式大小圆盘开沟装置,该装置采用大、小圆盘一前一后非对称设置,大圆盘预先切割秸秆、残茬,小圆盘完成秸秆拨离并开出种沟,为玉米免耕播种提供清洁种床。无秸秆覆盖下的EDEM离散元仿真试验和田间试验,预先验证了开沟装置的作业性能。秸秆覆盖下的田间试验表明:该装置在秸秆覆盖条件下仍可实现较为稳定可靠的开沟效果,平均开沟深度为71.41 mm,平均开沟宽度为38.27 mm,满足玉米免耕播种作业要求;不同秸秆覆盖条件下,该装置作业流畅、种沟整洁,无明显堵塞和连续晾仔、断条现象,切茬、入土性能良好。该研究可为玉米少免耕播种开沟装置的改进及研发提供理论支持和技术基础。     

鸡舍排出空气过滤清洗装置设计与试验

为降低鸡舍排风对场区环境和生物安全的影响,规模化鸡场开始普遍采用在鸡舍排风机外侧设置过滤网的方式拦截羽毛和过滤粉尘。羽毛和粉尘在过滤网积聚易导致鸡舍通风效率降低,因此需要定期进行人工清洗,既费工费时又危害清洗人员呼吸道健康。为实现鸡舍排出空气的自动化高效净化,该研究设计了一种由过滤机构、清洗机构、驱动机构和控制机构组成的鸡舍排出空气过滤清洗装置,并进行了试验验证和运行能耗及成本核算。根据鸡舍排风污染物特性和过滤清洗需求,确定了过滤网材质及孔径、冲洗杆喷头选型及布置方式,以及驱动小车电机选型和车轮直径等关键参数,编写了装置运行控制程序。该装置通过自走式小车沿导轨往返运动驱动连接在过滤网内外侧竖直布置的冲洗杆和收集槽同步运动,冲洗杆采用喷水反向冲洗的方式,将过滤网内侧积聚的羽毛和粉尘冲洗至收集槽中,再排放至鸡场废水收集系统,从而实现过滤网的定期自动清洗功能,保证过滤效果的同时减少人力投入。试验验证结果表明,该装置运行可靠、控制简单,能够过滤拦截收集鸡舍排出空气中的羽毛,对鸡舍排出空气中粉尘的去除率可达到55.0%;运行能耗及成本核算结果表明,装置耗水量为2.17 L/(次·m2),耗电量为0.001 7 (kW·h)/(次·m2),运行成本为0.020 6 元/(次·m2),为实现规模化鸡舍排出空气净化处理的工程应用提供了技术支撑。     

马铃薯种薯切块机分级装置的设计与试验

针对传统马铃薯种薯切块机存在的切块均匀性差、不便于直接进行播种的问题,设计了一种安装在马铃薯种薯切块机上的分级装置。对分级装置的结构和工作原理进行了阐述,通过力学分析和运动分析确定了分级装置分级辊拨轮各部分的结构参数。选取分级辊组组数、分级辊组转速、上料量为试验因素,分级精度为试验指标进行正交试验,并用Design-Expert 8.0.6软件对试验结果进行分析,确定较优参数组合为分级辊组组数为7,分级辊组转速为110 r/min,上料量为40 t/h,并对较优参数组合进行了验证试验,验证试验结果表明在较优参数组合下的分级精度为98.7%,能够满足分级要求,本研究提供了一种用于马铃薯种薯切块机上的高效率、高分级精度的分级装置。     

立式驱动浅旋耙设计与参数优化

针对中国黄淮海地区保护性耕作少免耕作业、表土耕作时对地表平整度、表层碎土效果要求较高的特点。研究设计了一种立式驱动浅旋耙,通过对由作业机构参数进行设计优化、刀具的运动学分析与动力学分析,得出了影响土壤受力的因素为机具前进速度与刀具转速,并采用离散元仿真分析对影响因素进行进一步分析。通过田间验证试验,以碎土率、土壤容重、地表平整度为试验指标,对立式驱动浅旋耙进行性能优化试验。结果表明:在前进速度为1.4 m/s,刀具转速为350 r/min时,其碎土率为95.4%,土壤容重为0.82 g/cm~3,土壤平整度为16.3 mm,满足少免耕作业前碎土及秸秆覆盖要求。该研究为少免耕播种前的地表浅旋作业机具提供了参考。     

小型活体水产运输箱电解水增氧装置设计与试验

水产长距离运输保证鲜活需要保持水产原生存环境的压力、水质、溶氧度等条件,其中溶氧度直接关系水产的存活,因此增氧装置的设计成为活体水产运输的关键技术之一。为了解决电解水增氧方式能耗大、难以小型化的问题,该研究设计了适用于小型水产运输箱的电解水增氧装置。首先根据计算流体力学软件仿真计算结果设计了装置中可在正负电极间产生恒稳均匀流场的整流结构参数;然后通过试验探索水溶氧和装置总能耗在电解电压与水交换流量影响下的关系。试验结果表明:在容积为8×10^-3 m³的箱体内,采用直流电解,当电解电压为37V、水交换流量为6.97×10^-5m³/s时,总能耗最低为39.39 kJ。该装置设计和试验结果可为电解水增氧方法在水产运输和养殖中的实际应用提供了依据。     

油菜无人机飞播装置设计与试验

针对丘陵山区油菜种植面积逐步扩大和平原地区稻油茬口矛盾突出的生产现状,结合无人机飞播作业不受地形限制、作业速度快、工作效率高和适用范围广等优点,该研究开发了与极飞P20四旋翼无人机平台配套的油菜无人机飞播装置和控制系统。分析确定了飞播装置种箱、充种漏斗、槽轮等的结构参数,并研制了相应的控制系统。在分析无人机飞播质量影响要素基础上,建立了无人机旋翼气流场仿真模型,并以充种漏斗长度和槽轮转速为试验因素开展台架试验。仿真分析和台架试验结果表明,旋翼气流场对油菜种子的空中漂移运动轨迹有较大影响,根据获得的无人机飞行速度与槽轮转速关系模型,确定了旋翼气流场对种子影响较小的参数组合：导种管出种口与无人机旋翼距离300 mm,充种漏斗长度53 mm,槽轮转速10～50 r/min、无人机飞行速度2～4 m/s。场地试验表明：导种管出种口横向距离为1.1 m,无人机飞行高度为2～2.5 m时,无人机有效作业幅宽2.15～2.45 m,种子分布均匀性变异系数为32.05%～34.78%,装置作业性能较好,满足油菜农艺种植要求。研究结果可为油菜无人机飞播配套装置设计提供参考。     

谷物干燥机干燥性能的条件修正系数的探讨

依据当前粮食干燥的相关理论,结合多年工作经验及科学研究,对ISO 11520《农业谷物干燥机 干燥性能的测定》国际标准给出的条件修正系数公式以及用于计算修正系数的“模型数据表”的误差和实用性提出探讨,对该标准的具体应用和未来修订提出意见。     

摩擦型立式圆盘精密排种器的设计与试验

为了解决机械式排种器种子充填力小、充填极限速度低的问题,该文提出了一种新的摩擦式精密排种器的结构,并研究了种子在充种空间内的受力、运动机理,该结构依靠摩擦式排种盘对种子的摩擦力驱使种子流动,增大种子充填力,改善充种效果。样机台架试验表明,在粒距为10 cm,种床带速为10.1 km/h时,排种盘型孔的极限线速度达到0.66 m/s,此时合格指数>95%,重播指数<5%,漏播指数<5%,该排种器能够满足高速精播要求。     

加装导流板的舀勺式马铃薯播种机排种器性能分析与试验

马铃薯播种机排种器的投种角度、速度、高度以及种薯与土壤接触后的弹跳等对马铃薯排种器播种质量影响较大,针对上述问题,该文研制了舀勺式马铃薯排种器的投种结构,设计加装了导流板。通过对导流板的性能分析、种薯投种过程及种薯与沟底碰撞过程的运动学分析,确定了影响播种效果的因素;以主动轮转速、机组前进速度、投种高度为主要因素,株距变异系数、漏播率、重播率为试验指标进行田间试验,并进行了旋转正交试验回归分析。试验结果表明：经参数优化后的马铃薯排种器具有较好的播种质量,当主动轮转速为42 r/min、前进速度为1.2 m/s、投种高度为640 mm时,其株距变异系数平均值为12.5%、漏播率平均值为2.21%、重播率平均值为3.56%,其标准均高于传统的舀勺式排种器,播种效果提升显著（P<0.01）。该研究为马铃薯排种器技术进步提供了参考。     

蔬菜穴盘苗插入顶出式取苗装置研制

针对蔬菜穴盘苗自动取苗装置结构复杂、取苗性能差等问题,该研究综合顶出式取苗与插入夹持式取苗的优缺点,设计了一种插入顶出式取苗装置。首先对钵苗顶出过程进行受力分析,对抛出后的钵苗进行运动过程分析,得出造成顶出式取苗的钵苗翻滚的影响因素,提出插入顶出式取苗结构的优化目标,然后对送盘机构、插入顶出式取苗机构进行受力分析和参数优化。以辣椒钵苗为试验对象,选取苗龄、钵体含水率和取苗频率为影响因素,以取苗合格率、基质损失率和伤苗率为指标进行正交试验。试验结果表明：苗龄30 d、基质含水率60%、取苗频率120 株/min时,取苗成功率为97.22%,基质损失率为18.06%,伤苗率为1.39%,取苗效果最佳。以苗龄25 d的甘蓝和花椰菜苗进行不同蔬菜作物取苗验证试验,取苗合格率分别为93.75%和95.14%,基质损失率分别为17.21%和16.67%,伤苗率分别为4.17%和3.47%,满足蔬菜穴盘苗全自动移栽机取苗作业要求。研究结果可为蔬菜穴盘苗全自动移栽机的设计和作业参数优化提供参考。     

太阳能干燥装置性能及三七干燥效果

为提高三七干燥效率和干燥品质,该文提出了一种由单层盖板V型波纹槽吸热面双通道的空气集热器和绝热干燥箱及通风装置组成的太阳能三七干燥设备,研究了该太阳能干燥设备的集热性能,并在昆明的气候条件下对三七进行了太阳能干燥试验,且与传统的自然干燥作了比较。试验结果表明,所设计的空气集热器在空气流量为0.0597 kg/s时,冬季晴天条件下最高温度和最高效率分别达到62.2℃ 和76.7%,平均温度和热效率分别为54.6℃和66.5%,在多云的天气下平均热效率和平均温度可分别达53.9%和47.5℃;干燥箱采用上进风     

扇贝脏器气吸分离装置柔顺臂动力学特性分析

为了实现扇贝高效低损的自动化生产,针对扇贝脏器负压吸取分离方式,提出一种基于大变形分布式柔顺机构的气吸分离驱动结构。建立柔顺驱动臂伪刚体模型,将其等效为具有欠驱动关节的多刚体系统;并基于影响系数法建立柔顺臂等效多刚体系统的动力学模型,对等效多刚体系统中主、被动关节间运动进行动力学解耦,得到了系统的二阶非完整约束方程,推导出了等效欠驱动关节加速度与主动关节输入驱动力矩的表达式;在此基础上,对分布式柔顺臂的动力学特性进行仿真分析与样机试验,结果表明:利用柔顺臂的复合弹性变形,当转轴转角≤56°时,柔顺臂带动吸管垂直上升实现脏器吸取;当转轴转角≥61°时,吸管开始明显倾斜,吸管底面与水平夹在25°~30°之间,满足倾斜卸压要求,试验结果与仿真分析基本一致。分离装置基于柔顺机构运动特性,可有效简化设备机械结构与控制系统,降低成本与能耗,研究结果为扇贝自动化生产设备的研发提供参考。     

混联式太阳能果蔬烘干机的研制

为了解决新疆地区传统果蔬干制工艺存在的问题,提高农产品加工质量,根据该地区的气候特点及农产品特点,确定了混联式太阳能果蔬烘干机的总体结构方案,完成了集热、控制和烘干等主要系统设计计算、参数设定,成功进行了葡萄烘干试验,通过葡萄烘干试验表明,比传统干燥方式缩短时间66.7%,绿级品率由低于35%提高到79.19%,该设备可提高新疆农产品的干制效率,促进该地区农业的发展。     

气吹式精密排种器工作压力试验研究

通过台架和田间试验,得到了气吹式精密排种器播种玉米适宜的吹气压力范围,并通过单因素方差分析试验考察了吹气压力对播种合格指数、重播指数和漏播指数的影响情况.试验台上采用2种不同材料的排种器进行试验,吹气压力在0.7～8 kPa范围内变化.田间试验为同一工况下多次重复.台架试验发现,吹气压力高于2.5 kPa时播种质量较好,且一直呈上升趋势;8kPa时,合格指数达到97.28％; 2.5～4.5 kPa范围内合格指数在90％左右,漏播指数低于1.2％;田间试验合格率达到93.18％.气吹式排种器适宜吹气压力范围广,漏播率低,田间播种性能稳定可靠.