油菜脱出物双向切流喂入式旋风分离清选装置的设计与试验

为满足小型油菜联合收获机清选要求，创新设计了一种油菜脱出物双向切入式旋风分离清选装置。对其圆筒筛、双向输送绞龙、双向切入式旋风分离筒、吸杂风机等关键部件进行了结构设计和参数确定，试制了样机并实施了室内台架试验。选取对清选性能影响较大的喂入量、抛料板转速、吸杂风机转速为因素，籽粒清洁率与损失率为评价指标开展单因素试验，以探明喂入量、抛料板转速和吸杂风机转速的较优范围；在此基础上开展了正交试验以寻求喂入量、抛料板转速、吸杂风机转速的优化参数组合。单因素试验结果表明，在喂入量不超过0.07 kg·s^-1、抛料板转速为600～800 r·min^-1、吸杂风机转速为1 600～1 800 r·min^-1时，籽粒清洁率≥94%,清选损失率≤8%。正交试验结果表明，影响清选性能的主次因素依次为：吸杂风机转速、喂入量、抛料板转速，优化参数组合为喂入量0.06 kg·s^-1、抛料板转速700 r·min^-1、吸杂风机转速1 800 r·min^-1,对应的籽粒清洁率为97.1...     

小型割草压扁机压扁系统的试验研究

【目的】针对大中型牧草收获机械不能适应小地块种植的苜蓿收获作业,研制了一种可一次完成拨禾、切割、压扁、输送和集条铺放的小型割草压扁机.【方法】采用正交试验方法,依据牧草收获的农艺要求选取高压扁率和低碎草损失率为评价指标,进行了田间收获压扁性能实验,获得了方案的最优组合.【结果】作业过程中牧草的喂入量为2.089kg/s、压扁辊压扁间隙为4.0mm、压扁辊安装倾斜角度为15°时作业效果最好,压扁率为91.35%,碎草损失率为4.58%.【结论】这种小型割草压扁机基本符合山地、丘陵和梯田种植的苜蓿收获作业要求.     

鲜食玉米收获负压除杂与二次拉茎装置参数优化

为解决现有鲜食玉米收获装置对单株单穗及双穗作业，无法实现双果穗完全摘除，且易造成含杂率升高、籽粒破碎率增加等问题。设计一种鲜食玉米收获负压除杂与二次拉茎装置，以达到降低漏收率、含杂率的目的。该装置对喂入机构进行创新设计，为提高装置除杂率，减少风机功耗，对输送带打孔，应用Ansys Fluent软件对负压除杂与二次拉茎装置进行仿真分析，确定最优输送带通风孔尺寸。以输送带辊筒转速、风机转速、除杂辊转速为试验因素，果穗含杂率及装置功耗为试验指标进行正交试验。利用Optimization模块建立参数优化数学模型：当风机转速为1 468 r·min^-1、除杂辊转速为755 r·min^-1、输送带辊筒转速为456 r·min^-1时，最优果穗含杂率为1.31%，功耗为10.73 kW·h，满足鲜食玉米收获除杂要求。研究为鲜食玉米果穗收获除杂技术提供参考。     

凸圆弧形刀片切割性能研究

针对铡草机功耗大、生产率低、切割质量差等问题,利用9Z-4C型青贮铡草机搭建切割性能测试试验台,通过分析刀刃切割过程的受力确定刃倾角对切割性能的影响。以主轴转速、刃倾角和喂入量为试验因素进行单因素试验研究得到切割装置切割性能最佳取值范围：主轴转速600～700 r·min^-1、喂入量0.9～1.5 kg·s^-1、刃倾角60°～70°。以比功耗作为切割性能评价指标,通过Box-Behnken 响应面试验得出各因素对铡草机切割过程中对比功耗影响的主次顺序：主轴转速>喂入量>刃倾角;根据试验结果以比功耗最小为响应值,利用Design-Expery8.0.6软件分析出各因素对比功耗影响的最佳参数组合：主轴转速642 r·min^-1、喂入量为1.3 kg·s^-1、刃倾角63°,切割性能较优化前提高了14%。该结果可为铡草机切割装置的参数优化和结构改进提供依据。     

横轴流脱粒分离装置的数学模型的建立与试验

横轴流脱粒分离装置滚筒长度限制了其脱粒分离能力,仅被应用于中小型联合收割机。为研究横轴流脱粒分离装置脱粒滚筒转速、喂入量、脱粒间隙等因素对脱粒分离性能的影响,优化装置结构,利用概率学理论建立了横轴流脱粒分离装置的未脱净率和夹带损失率数学模型。对模型正确性验证试验表明,模型对未脱净率的预测相对误差为8.23%,对夹带损失率的预测相对误差为2.90%。仿真分析和试验表明,该模型可反映籽粒轴向分布和脱粒滚筒转速、喂入量、脱粒间隙等参数对脱粒分离性能的影响。     

气吸式巴旦木壳仁风选装置试验与优化分析

【目的】研究采用气吸式原理研究设计气吸式巴旦木壳仁风选装置,并采用软件参数优化,为巴旦木壳仁风选装备研发与优化提供理论参考。【方法】运用有限元软件Fluent18.0,对风腔三维模型进行流体仿真,风腔内部形成局部湍流现象,调节风腔过渡口相对位置适当提高清选效率。运用数据分析软件Design Expert对风选试验数据分析和计算。研究各因素对损失率影响顺序为喂入量、振动频率和风机转速。【结果】最佳参数组合为:喂入量4 kg/min、风机转速2 300 r/min、振动频率53 Hz,清选率为95.68%,损失率为2.85%。【结论】各因素对清选率的贡献率从大到小排序依次是:喂入量、风机转速、振动频率。该装置在验证试验中清选率指标明显上升。     

丘陵山地悬挂折叠式割草压扁机设计与试验

【目的】苜蓿是一种全球性栽培、适应性广泛、营养价值高、适口性优良的作物,被誉为“牧草之王”,是重要的饲草作物之一。压扁调制是提高苜蓿收获品质必不可少的环节,通过对苜蓿进行破节、裂皮、压扁、折弯等处理,实现其茎秆与叶片同时干燥,减少因叶片过干而造成的脱落损失,提高饲草质量。然而,现有大中型割草压扁机很难适应丘陵山地种植苜蓿的收获作业,小型割草压扁机存在压扁率低、损失率高等问题。为解决丘陵山地苜蓿机械化收获难度大、压扁率和损失率难以控制等问题,设计满足苜蓿切割、压扁调制、抛撒铺放等一体化作业的丘陵山地悬挂折叠式割草压扁机。【方法】对旋转切割装置、预紧力可调式压扁装置、液压起落折叠机构和安全装置等关键部件设计并确定工作参数。确定刀盘转速并分析了割刀作业效果,验证该刀盘转速作业下无漏割,且切割器的重合距离满足设计要求;确定折弯刀的结构参数且利用Ansys/Ls-dyna软件验证其切割效果优于直刀和扭转刀;确定调制辊转速和作业弹簧的尺寸及参数,并对压扁调制过程进行分析;根据田间收获作业状态需求和受力特性计算分析,选用压力10 MPa、Ф60/30-500液压油缸;计算确定安全拉杆脱钩力,以保证作...     

自走式木薯茎叶青贮饲料收获机作业性能研究

木薯茎叶具有重要的青贮饲料价值，为了解决目前木薯茎叶青贮饲料机械化收获水平低问题，针对4JMG-190型自走式木薯茎叶青贮饲料收获机的田间作业性能进行研究。采用二元二次回归正交旋转组合设计方法，建立了圆盘割刀转速和前进速度与损失率和破头率的回归方程，方差分析结果表明圆盘割刀转速和前进速度对损失率和破头率具有极显著影响，确定了最低损失率参数组合条件为圆盘割刀转速为500 r·min^-1，前进速度为2.6 km·h^-1，在此条件下，理论损失率为10.04%，理论破头率为6.19%。通过验证试验对最低损失率参数组合进行检验，结果表明，损失率和破头率实际值与理论值的相对误差都在5%以内，优化结果可靠。该收获机满足木薯茎叶青贮饲料机械化收获作业要求，最低损失率参数组合可为其田间作业参数提供参考。     

油菜联合收割机的割台参数优化

割台损失是油菜籽粒损失最严重的部分,影响了油菜收获作业的质量和效率。为了解决这一问题,本文首先采用单因素试验方法得出拨禾轮水平位置、拨禾轮垂直位置、拨禾轮转速分别对损失率、喂入量的影响,在单因素试验的基础上运用Box-Benhnken中心组合试验方法对割台结构参数和运动参数进行试验研究,以拨禾轮水平位置、拨禾轮垂直位置、拨禾轮转速进行三因素三水平二次回归正交试验,建立响应面数学模型,分析各因素对收获效果的影响,同时对影响因素进行优化。结果表明:拨禾轮水平位置、垂直位置和转速对损失率都有一定的影响,而对喂入量影响显著的只有拨禾轮转速,响应面试验结果与单因素试验结果相一致;对割台损失率影响显著的顺序为拨禾轮垂直位置拨禾轮转速拨禾轮水平位置;割台最优工作参数组合为拨禾轮水平位置50 mm、拨禾轮垂直位置1 056 mm、拨禾轮转速30 r/min。在该最优条件下,割台损失率的优化值为0.97%,实测值为1.01%,喂入量的优化值为8.35 kg/s,实测值为8.48 kg/s,且实测值与优化值的相对误差小于5%。该研究结果的优化值可为油菜联合收割机割台结构优化设计和作业参数优化提供参考。     

小喂入量大豆收割机纵轴流脱粒装置参数优化

【目的】为解决我国西南丘陵地区大型收割机具通过性差,横轴流式收割机脱粒损失率大的问题.【方法】利用小喂入量纵轴流脱粒装置试验台,以籽粒破碎率、损失率和含杂率为试验指标,进行了滚筒转速、导向板升角和筛孔尺寸的单因素试验,初步确定了正交试验水平.在此基础上,进行了滚筒转速、导向板升角和筛孔尺寸三因素正交试验和滚筒转速、导向板升角两因素回归试验.【结果】当滚筒转速为460r/min,导向板升角为11°,筛孔尺寸为22mm×25mm时,该脱粒装置脱粒分离性能较优,破碎率为1.81%、含杂率为25.02%、损失率为0.52%.【结论】研究结果为小喂入量大豆收割机纵轴流脱粒装置的设计与优化提供参考.     

马铃薯种薯切块机整列装置设计与试验

为解决马铃薯种薯切块机种薯定位难、种薯排列混杂,机械化切块等难题,研制一种种薯排序、定位的切块整列装置,阐述整列装置结构和工作原理,研制关键部件。针对马铃薯种薯外包络线物料特性,采用力学与运动学分析方法,确定种薯整列装置关键部件结构及性能参数边界条件范围,以上料量、整列辊组转速、胶轮直径为试验因素,种薯整列率、平均整列时间、损伤率为评价指标进行二次旋转正交组合试验。通过Design-Expert 8.0.6软件分析试验结果,优化求解得出整列辊组转速22 r·min^-1、胶轮直径107 mm、上料量15 t·h^-1为最佳参数组合,进行验证试验,结果表明整列率为97.6%、平均整列时间为7.6 s、损伤率为0.71%,满足马铃薯种薯切块机对整列装置技术性能要求。     

小麦育种单穗电动脱粒机设计与试验

【目的】针对小麦育种单穗收获、采样工作量大、田间实时采样不便等问题,设计了一款便携式的小麦育种单穗电动脱粒机。【方法】单穗脱粒机采用了脱粒板和清选风机同轴、U型清选风道、清选风量调节可调的结构设计。确定了脱粒板结构、脱粒板转速,清选风机直径、叶片数及风机风速等参数。通过计算流体力学(computational fluid dynamics,CFD)对最小进口风速5 m·s^-1、最大进口风速10 m·s^-1分别进行清选性能试验。由仿真可知清选区风速均小于小麦籽粒的悬浮速度,大于杂余的悬浮速度,都能够达到小麦清选的要求。利用离散元法(distinct element method,DEM),采用多尺度颗粒聚合的方法建立可脱粒小麦植株模型;通过仿真试验,分析小麦籽粒在脱粒机内的速度和位移随时间的变化规律,对滞种问题进行分析。【结果】为研究脱粒滚筒转速、喂入量、凹板筛间隙对脱粒机滞种的影响,设计3因素3水平正交试验,极差分析法结果表明,各因素于滞种率主次顺序依次为脱粒滚筒转速>喂入量>凹板筛间隙,其中滞种率最小的工作参数组合是滚筒转速为1...     

饲用苎麻收获机切碎系统设计与试验

为解决饲用苎麻收获机工作中纤维缠绕切碎系统以及喂料不均匀导致标准草长率达不到国家标准的问题,设计了一种喂料间隙自适应的饲用苎麻收获机切碎系统,由喂入压辊部件和切碎部件组成。该切碎系统的喂入压辊部件采用浮动压辊实现喂料间隙随喂入量变化自适应调节,饲用苎麻在喂入压辊部件的夹持推送作用下,由高速旋转的平板型滚刀式切碎器（动刀）切碎。分析得到了影响标准草长率的主要因素有喂入压辊转速、切碎器转速、动定刀间隙。试制了切碎系统性能考核试验台并进行了多因素二次旋转正交组合试验。结果表明,切碎系统的最优工作参数组合为喂入压辊转速 159.16 r·min-1、切碎器转速 848.11 r·min-1、动定刀间隙 0.65 mm。优化模型与验证试验所得的标准草长率分别为 93.18%、92.96%,二者的相对偏差为 0.24%,满足饲用苎麻收获机作业要求。     

饲用苎麻收获机切碎系统设计与试验

为解决饲用苎麻收获机工作中纤维缠绕切碎系统以及喂料不均匀导致标准草长率达不到国家标准的问题,设计了一种喂料间隙自适应的饲用苎麻收获机切碎系统,由喂入压辊部件和切碎部件组成。该切碎系统的喂入压辊部件采用浮动压辊实现喂料间隙随喂入量变化自适应调节,饲用苎麻在喂入压辊部件的夹持推送作用下,由高速旋转的平板型滚刀式切碎器（动刀）切碎。分析得到了影响标准草长率的主要因素有喂入压辊转速、切碎器转速、动定刀间隙。试制了切碎系统性能考核试验台并进行了多因素二次旋转正交组合试验。结果表明,切碎系统的最优工作参数组合为喂入压辊转速 159.16 r·min-1、切碎器转速 848.11 r·min-1、动定刀间隙 0.65 mm。优化模型与验证试验所得的标准草长率分别为 93.18%、92.96%,二者的相对偏差为 0.24%,满足饲用苎麻收获机作业要求。     

烟草除秆清根刀具作业过程离散元仿真分析

仿真试验结果表明：刀具转速、刀具前进速度与除秆清根作业效率、根茬受力、根茬运动速度、根茬位移量呈正相关;刀具转速、刀具前进速度与根茬出现明显位移的时间节点呈负相关。根据响应曲面最优值求解刀具最佳工作参数,得到最佳刀具前进速度0.594 m·s^-1,最佳刀具转速292.311 r·min^-1,最佳挡板高度250 mm,理论根茬损失率2.89%,理论根茬脱土率93.60%。验证试验结果表明,平均根茬脱土率为97.61%,平均根茬损失率为3.59%,与理论值差异较小。     

基于鸡粪养殖的黑水虻幼虫复合滚筒筛参数研究

【目的】解决鸡粪养殖黑水虻虫沙结块分离难、黑水虻幼虫损失率高及分离设备筛分效率低的问题,探究筛分参数对黑水虻幼虫复合滚筒筛筛分效果的影响。【方法】在借助离散元软件构建滚筒筛物料颗粒筛分过程仿真模型的基础上,以外层滚筒转速、抄板高度、内层滚筒转速和滚筒倾角为试验因素,进行了4因素3水平正交试验,分析得到筛分效率和黑水虻幼虫损失率的最优筛分参数组合。【结果】当外层滚筒转速36 r·min^-1,抄板高度20 mm,内层滚筒转速-45 r·min^-1,滚筒倾角8°时,滚筒筛性能最优,筛分效率为95.32%,损失率为4.85%;在最优筛分参数组合条件下,样机试验结果与仿真试验结果相对误差分别为4.19%和0.55%,仿真试验与样机试验结果吻合度较好。【结论】解决了黑水虻幼虫分离设备现存问题,获得了滚筒筛分的最佳筛分参数,为黑水虻幼虫筛分设备相关研究提供参考。     

履带自走式园林剩余物粉碎装置设计与试验

针对目前园林剩余物资源浪费,收集加工机械设备研究不足的问题,设计了一款履带自走式园林剩余物收集粉碎装置,对其关键部件粉碎刀辊进行结构受力分析基础上,利用EDEM软件对粉碎过程进行仿真试验,分析了主轴转速、动刀与定刀间隙、动刀安装偏置角度、刀片数量等参数对粉碎粒度标准差和粉碎效率的影响规律,最终选择主轴转速、动刀与定刀的间隙、动刀安装偏置角度、刀片数量为主要试验因素,设计了L₂₅(5⁶)四因素五水平混合正交试验,获得影响粉碎效率和粉碎粒度标准差的关键参数。结果表明：影响树木枝条粉碎粒度标准差的主要试验因素是动刀与定刀间隙,其次是动刀安装偏置角度,然后是主轴转速和刀片数量;而影响粉碎效率的主要因素是主轴转速,其次是刀片数量,最后是动刀安装偏置角度和动定刀间隙。根据不同的粉碎目的要求,最终确定优化方案为主轴转速2 400 r·min^-1,单刃偏锋45°刀,安装偏置角度为10°,动刀与定刀的最小间隙为8～10 mm。根据优化参数加工制作试验样机,最终获得该装置对不同含水率不同直径的枝条粉碎效率为424～1 260 kg·h     

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：...     

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.     

可调间隙脱粒分离装置的设计与试验

针对联合收割机田间收获时喂入量不稳定导致收获性能欠佳的问题,提出通过调节脱粒间隙以适应不同喂入量工况的解决斱案。为实现脱粒间隙可调节,基于4LZ–1.0型小型联合收割机,设计了一种直径可调的脱粒滚筒。滚筒由主轴、齿杄、间隙调节机构、间隙控制机构等部件组成。通过间隙控制机构驱动间隙调节机构,改变脱粒滚筒直径,实现脱粒间隙调节,间隙调节范围为10～40 mm。以喂入量、滚筒转速、脱粒间隙为影响因素,以未脱净率、夹带损失率、含杂率为评价指标进行脱粒性能试验。通过回归分析,分析了各因素对装置脱粒分离性能的影响,幵根据综合评价回归斱程分析得出了不同喂入量下的较优滚筒转速及脱粒间隙。喂入量小于0.876kg/s时,滚筒转速应匹配700 r/min的低速档,喂入量大于0.876 kg/s时,应匹配1 300 r/min的高速档。