螺旋式输送装置参数优化研究

为了提高农业纤维物料螺旋式输送装置的输送性能,降低输送功耗,提高生产率,利用MATLAB软件对比功耗数学模型进行单变量优化分析,并结合试验验证了理论分析的一致性。试验结果表明:螺旋式输送装置输送性能最佳的取值范围是:喂入量30～70 kg/min、螺距300～355 mm、螺旋轴转速97～137 r/min。以比功耗作为输送性能评价指标,采用3因素3水平的Box-Benhnken响应面分析法进行参数优化试验,得到了影响比功耗各因素的主次顺序:喂入量、螺距、螺旋轴转速。以比功耗最小为优化目标,利用Design-expert的优化模块对试验结果进行分析,确定出各因素对指标影响的最佳参数组合:螺距335 mm、螺旋轴转速117 r/min、喂入量30 kg/min,输送性能优化后比优化前提高了8%,上述成果满足预期设计目标,可为螺旋式输送装置的参数优化和结构改进提供一定的参考和指导。     

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。     

基于离散元法的螺旋式排肥器性能模拟试验

为提高螺旋式排肥器对颗粒肥料的排肥稳定性与均匀性,采用离散元仿真软件EDEM对排肥器结构参数进行数值模拟并进行仿真试验,分析螺旋叶片直径、螺距和排肥轴转速对排肥器排肥性能的影响,获得排肥器工作参数与排肥量和排肥稳定性变异系数的回归数学模型。仿真试验结果表明:影响螺旋式排肥器排肥量的因素主次依次为排肥轴转速、螺距、螺旋叶片直径,排肥量最大为221.2 g/s,最小为54.76 g/s;影响排肥稳定性变异系数的因素主次依次为排肥轴转速、螺距、螺旋叶片直径,通过Design–Expert 8.0进行参数优化,确定排肥器最优参数组合,即螺旋叶片直径100 mm、螺距60 mm、排肥轴转速15 r/min,此时排肥稳定性变异系数达到最小值,为8.48%,排肥器排肥性能较为稳定均匀。     

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...     

谷物水分仪采样机构的试验研究与参数优化

针对目前谷物水分仪相关研究较少且测量精度不高等问题,通过试验对水分仪采样机构进行了参数优化。首先利用实验室电烘箱法对水稻各个水分梯度的实际值进行标定,运用水分测定值与实际值相对比的方法,以平均相对误差为指标,分别对输送辊螺距、碾压辊花纹以及电机转速进行了单因素试验;在单因素试验的基础上,运用L9(34)正交表进行了正交试验,得出3因素的主次因素顺序与最佳因素排列组合。研究表明:影响水分值测定的主次因素顺序是电机转速、碾辊花纹和输送辊螺距。电机转速225 r/min、碾压辊花纹为网纹m0.4、输送辊螺距8 mm时为单因素试验最优值。最佳因素组合是C_2B_3A_1,即电机转速为225 r/min、碾辊花纹为网纹m0.4、输送螺距为8 mm。     

黑水虻虫沙双向集料装置参数优化与试验

针对黑水虻虫沙机械化集料程度低的问题,结合黑水虻养殖特点与虫沙特性,设计一种螺旋式双向集料装置。阐述了该装置的结构组成与工作原理,对其关键部件双向螺旋进行了分析与参数设计。采用离散元软件建立了虫沙-双向螺旋装置的耦合仿真模型,模拟仿真了虫沙的集料输送过程,以螺距、螺旋轴径、螺旋转速、移动速度为试验因素,以质量流率为评价指标进行了四元二次回归通用旋转组合仿真试验。试验结果表明,各因素对质量流率影响主次顺序为螺旋转速螺旋移动速度螺旋轴径螺距。以提高质量流率为目标,运用Design-Expert8.0.6软件进行参数优化,确定了最优组合:螺距153 mm、螺旋轴径29 mm、螺旋转速83 r·min~(-1)、螺旋移动速度66 mm·s~(-1),此时仿真优化得到集料质量流率为1.13 kg·s~(-1),加工物理样机并进行验证试验,得到集料质量流率为1.20 kg·s~(-1),与仿真试验相对误差为5.83%。     

轴流脱分装置功耗性能二次回归正交试验研究

以轴流脱粒分离装置试验台为试验设备,采取二次回归正交旋转组合试验的方法,研究了影响组合式轴流脱分装置脱分性能的喂入量、滚筒转速、凹板间隙三个因素对功耗的影响,并得出了各因素水平之间的最佳组合工艺,即：喂入量1.5 kg/s,滚筒转速600r/min,凹板间隙21mm。     

油菜分段收获脱粒分离功率消耗试验研究

研究油菜分段收获条件下脱粒分离功率消耗与喂入量、脱粒滚筒圆周线速度、脱粒间隙和脱粒滚筒结构形式之间的关系.对脱粒分离装置实际功耗峰值和实际功耗均值进行了4因素3水平正交试验,结果表明:喂入量1.4 kg/s,滚筒转速650 r/min,脱粒间隙20 mm和钉齿6排脱粒滚筒消耗的功率最小,其中喂入量和脱粒滚筒转速为影响脱粒分离功率消耗的主要影响因素;方差分析表明喂入量、脱粒滚筒转速、脱粒间隙和脱粒滚筒形式对实际功耗峰值和实际脱分段功耗均值影响均不显著.     

滚筒栅条式红枣分级装置优化设计与试验

采用2因素3水平正交试验对传统的滚筒栅条式红枣分级装置进行了优化设计及试验,研究了不同螺旋螺距和滚筒转速对红枣混级率和生产效率的影响.结果表明:内螺旋螺距对分级装置的影响较大,优化后的内螺旋螺距为60mm,滚筒转速为32r/min.     

基于正交试验组合式螺旋板齿脱粒装置参数优化

为寻求组合式螺旋板尺脱离装置工作时最优参数组合,以脱净率、含杂率、破损率作为指标,利用4因素3水平的正交试验分析方法对螺旋板齿式脱粒装置的螺旋角度、滚筒转速、喂入量、排芯口压力工作参数及参数交互作用进行多因素分析。结果表明,对脱净率、含杂率、破损率影响的因素大小分别为螺旋角度、滚筒转速、喂入量、排芯口压力,最佳工作参数为喂入量3.1 kg/s、脱粒轴转速245 r/min、螺旋角9°、排芯口压力50 N。     

U形筒螺旋输送机输送颗粒物料的离散元仿真

采用试验与离散元模拟相结合的方法,对U形筒和圆形筒螺旋输送机输送颗粒物料的动态过程进行对比研究。结果表明:1)U形筒和圆形筒螺旋输送机输送颗粒时都存在质量累积波动现象,波动现象都随着螺旋叶片的转速、螺旋输送机的倾斜角度增加逐渐减弱;2)螺旋输送机的倾斜角度在0~45°时U形筒的效率大于圆形筒,当倾斜角度超过60°后圆形筒效率超过了U形筒,另外输送效率并非随螺旋叶片的转速增加线性增大,而是当转速增大到一定值后趋于稳定;3)对比U形筒和圆筒螺旋输送机工作时颗粒在所受挤压力,位于进料口处颗粒受力最大,且在进料口处圆筒螺旋输送机大于U形筒,转速增加颗粒受力趋稳。     

车载便携式农家肥捡拾装置设计与试验研究

针对农村畜禽养殖造成的环境污染问题,设计一种可快速拆装车载式农家肥捡拾装置,对其核心部件集送搅龙作机理分析与参数优化。通过分析装置使用环境特点及技术要求,综合物料受力及运动分析确定基础参数及结构,使用CATIA(Computer aided three-dimensional interactive application)作三维模型及数字样机构建;以搅龙螺旋直径、收集搅龙螺距以及搅龙主轴转速为变量,输送量与功耗为响应指标,作二次正交旋转组合EDEM(Engineering discrete element method)虚拟仿真试验。针对5 t·h~(-1)设计指标,理论分析与仿真获得搅龙参数组合为:搅龙螺旋直径200 mm、提升搅龙螺距160 mm、收集搅龙螺距120 mm、搅龙主轴转速107 r·min~(-1),功耗1.118k W。样机试验结果表明,分段式集送搅龙总体技术方案以及快速拆装形式可满足农家肥捡拾需求,具有良好使用环境适应性,研究为搅龙机构拓展应用提供借鉴与参考。     

山核桃破壳机的设计

设计了一种基于挤压方式的山核桃破壳机械。特殊设计的螺旋碾桶和轧辊配合,实现山核桃破壳。选择轧楞倾角、碾桶螺距和轧辊转速为正交试验的3个因素,并通过极差分析和方差分析,确定轧楞倾角为15°、轧辊转速20 r/m in和碾桶螺距为2倍栅格宽度为其最优组合。试验结果表明,该设备破壳率99.4%、碎仁率为0.6%,改善了破壳质量,并提升了山核桃破壳机械化生产水平。     

肉兔养殖用弹簧螺旋喂料机输送性能试验研究

针对弹簧螺旋喂料机在肉兔养殖的颗粒饲料输送过程中存在易破碎、易残留、料盒喂料量波动大的问题,同时为了提高弹簧螺旋喂料机的输送量,对弹簧螺旋喂料机输送过程中颗粒饲料的受力状态和输送机理进行分析;采用自行设计的弹簧螺旋喂料机试验平台,以颗粒饲料破碎率、管内残留率、输送量和喂料稳定性为评价指标,以进料口处绞龙固定连接轴的长度...     

小型履带底盘螺旋培土机研究

针对南方稻田区域稻烟轮作过程中,由于土壤含水率高导致的培土器抛土、输送土能力差,行驶装置驱动易打滑下陷,烟叶生产过程中机械化培土环节与农艺要求不匹配等问题,提出了采用履带底盘螺旋培土机的解决方案,设计了履带底盘螺旋培土机的行驶机构、变速器及螺旋刀盘培土器等基本结构。通过建立螺旋式培土器的运动学与动力学数学模型和对影响螺旋输土的关键指标进行正交试验研究,试验结果表明,当螺旋刀盘半径为130 mm,螺距为110 mm,刀盘入土深度为30 mm,螺旋刀盘转速为260 r/min时,螺旋式培土刀盘输土量符合设计要求。样机田间试验表明,通过合理选择螺旋培土器的基本参数,螺旋培土器能实现烟田清沟、垄侧松土除草和垄顶送土等功能,螺旋式培土器相对于13组对照测试机型更符合烟田培土农艺要求。     

基于功率监测的联合收割机喂入量预测方法

针对联合收割机喂入量主要基于人工经验调控,受人为因素影响较大的问题,分析割台螺旋输送器动力学模型,对螺旋输送器功率和喂入量的关系进行研究;开发基于CAN总线通信联合收割机割台工况嵌入式监测系统,对联合收割机工况进行实时监测。结果表明:1)螺旋输送器功率和喂入量具有数学关系;2)本研究设计的联合收割机割台工况嵌入式监测系统运行可靠,能够实时采集联合收割机工况信息;3)对试验数据回归分析,得到了螺旋输送器功率和喂入量的数学表达式,其相关系数为R2=0.909 9,表明监测割台螺旋输送器功率预测喂入量是可行的。