钢辊式圆捆机卷捆功耗中关键生产信息的提取方法

农业生产信息的实时提取与共享,是农业领域实现智能化生产(服务)方式的重要前提,钢辊式圆捆机卷捆功耗内蕴诸多生产信息。为此,以卷捆功耗为信息源进行生产信息(工作状态、运行参数、故障频次、效能指标等)的提取方法研究。依据能量守恒定律,将钢辊式圆捆机卷捆功耗分解为4个分量(圆捆机维持运转状态所需功耗、卷捆过程中草捆所获得的总动能、捡拾器将物料送入卷捆室内所需功耗、转动草捆与卷捆室侧壁间因摩擦阻力而消耗功耗),并构建卷捆功耗数学模型、建立卷捆功耗各分量值(比例)的计算方法。在1.0kg·s^-1和1.5kg·s^-1两种喂入量条件下进行卷捆试验。结果表明:两种喂入量下,上述卷捆功耗各分量在总功耗中所占比例基本保持不变,依次约为57.06%、17.07%、0.11%、25.76%。获取钢辊式圆捆机闲置状态、空运转状态、正常卷捆过程、出现堵塞现象4种状态的功率时序图谱,图谱分析表明,4种状态的曲线趋势特征、瞬时功率特征值间均存在明显差异,据此实现对圆捆机工作状态的识别。建立卷捆功耗(部分)分量与关键生产信息间的关系函数,依托此关系函数、卷捆功耗各分量间比例关...     

钢辊式圆捆机缠辊现象机理分析与机构改进

为解决现有中小型钢辊式圆捆机打捆完整稻秆时出现的缠辊现象,采用高速摄像技术对钢辊式圆捆机卷捆过程中发生的缠辊现象﹑缠辊过程中卷捆室内稻秆运动状态及正常卷捆时卷捆室内稻秆运动状态进行了观测与分析。分析结果表明稻秆相对钢辊长时间静止是导致缠辊现象发生的直接原因。对卷捆室内稻秆进行力学分析,得出卷捆过程中旋转草芯形成的临界条件为旋转动力大于阻力,依据力学分析结论对钢辊式卷捆机构进行改进,设计了一种钢辊和侧圆盘组合式(简称辊盘式)卷捆机构。以圆盘表面形式﹑稻秆铺放方式及稻秆含水率为试验因素,以旋转草芯形成时的稻秆质量为评价指标,进行单因素试验。试验结果表明A型圆盘(圆盘表面为平面)与B型圆盘(圆盘表面加装厚度为5mm的一字形拨片)对促进旋转草芯的形成并无显著差异。为保持卷捆室内壁平整性设计采用A型圆盘;辊盘式卷捆机构对不同的稻秆铺放方式(横向铺放﹑杂乱铺放)及不同的稻秆含水率(12%﹑75%)均具有较好的适应性,旋转圆盘具有促进旋转草芯快速形成的作用。以草捆形成率(草捆顺利形成次数与总试验次数的比值为草捆形成率)为评价指标,分别利用两种卷捆机构(钢辊式﹑辊盘式)试验装置进行验证试验。试验结果表明辊盘式卷捆机构相比钢辊式卷捆机构其草捆形成率得到显著提升。在本试验条件下,当长宽比(稻秆长度与卷捆室宽度的比值)小于1时,利用辊盘式卷捆机构进行卷捆时,其草捆形成率达到了100%,有效杜绝了缠辊现象的发生,进一步得出在合适的长宽比条件下,辊盘式卷捆机构可有效避免缠辊现象的发生。     

基于卷压力的圆捆机成捆密度监测系统设计与试验

针对当前国内圆捆机信息化程度低,草捆密度缺乏有效监测手段等问题,研究设计一种圆捆机成捆密度监测系统,依据测量草捆成捆过程中的卷压力,建立卷压力与成捆密度之间函数模型,实现对成捆密度的实时监测。监测系统主要由控制器、信号采集模块、通信模块、显示模块以及电源模块等部分组成,根据卷压力采集装置和侧拉力采集装置,实现对圆捆机多个作业参数的监测;搭建试验台,开展成捆密度监测系统打捆性能试验,分别以卷压力和侧拉力作为成捆指标,对成捆密度进行监测,对比其差异性;进行小麦秸秆压缩规律试验,建立草捆成捆过程中卷压力与密度之间函数模型,并根据多次打捆试验对函数模型进行验证。试验结果表明：1）基于卷压力的圆捆机成捆密度监测系统,可以实现对圆捆机成捆过程中作业参数的采集监测;2）以卷压力作为成捆指标时,成捆密度最大偏差为4.38%,变异系数为3.12%,与侧拉力相比,基于卷压力的密度监测方法能够更为准确地反映成捆密度;3）含水率为15%的小麦秸秆在打捆过程中卷压力与密度之间的关系符合二次函数模型,相关系数为0.983,计算值与测量值之间的最大偏差为5.06%,成捆密度监测模型能够准确反映卷压力与密度之间的关系。综上,利用本监测系统可实现草捆成捆密度的实时监测,为圆捆机成捆密度控制提供参考。     

转臂式圆草捆包膜机试验

针对我国现有圆草捆包膜机无法针对不同规格圆捆机所打圆草捆进行调节作业且调节范围小等问题,设计了转臂式圆草捆包膜机。依据二次回归正交旋转组合试验设计理论,以影响其工作性能的主要因素转臂转速、转臂与托辊速比和拉伸膜预紧力为试验因素,以包膜时间、拉伸膜消耗量作为评价指标,进行了试验研究。结果表明,当转臂转速为32.4 r/min、转臂与托辊速比为2.6、拉伸膜预紧力为23 N时,包膜时间为34 s/捆、拉伸膜消耗量为3.1 kg/t。该研究结果可为圆草捆包膜机的研发提供参考。     

圆捆机液体添加装置试验研究

针对我国稻秆青贮收获的需要,设计了圆捆机液体添加装置。依据3因素3水平正交试验设计,以影响其工作性能的主要因素喷嘴角度、喷雾压力及草捆干物质量为试验因素,以变异系数作为评价指标,进行了试验研究。结果表明,当草捆干物质量为12 kg、喷雾压力为1.2 MPa、喷嘴角度为-30°(即喷嘴后倾30°)时,变异系数最小。该研究结果可为圆捆机液体添加装置的研发提供参考。     

基于工程机械控制器HC-G15的圆捆机电气控制系统设计

文章根据9YG-1.25圆捆机的工作流程,设计了基于工程机械控制器HC-G15的电气控制系统.并在此基础上采用CoDeSys和组态软件分别开发了圆捆机控制系统和监控系统程序.通过实际运行表明,该圆捆机的电气控制系统工作可靠,操作控制方便.     

冻土多物理场耦合作用理论与模型研究现状

冻害是多种因素综合作用结果,开展冻土多物理场耦合研究对解决冻害问题具有重要意义.通过归纳冻土多物理场耦合理论,指出毛细理论和冻结缘理论均忽略各向异性冰应力,冻结缘是否存在以及冰透镜体生长机制仍有争议.讨论水热盐力耦合关系,认为应进一步研究力对温度的影响及冻土压融问题.归纳常见未冻水含量模型,指出基于未冻水含量与温度关系的预测模型形式简单,但质量未冻水含量难以直接测量;三参数模型和五参数模型考虑土壤物理性质影响,但参数较多.总结和评价冻土多物理场耦合模型,认为一些经验表达式无法体现参数动态变化的特点,模型边界条件设置与实际情况不符.基于研究现状及存在问题,今后应探索更准确描述参数变化的数学表达式,将气候条件纳入模型考虑范围,设置更接近实际情况的边界条件,同时,加强冻土受力变形行为本构模型研究.     

压捆机压缩过程三维应力的流变学试验研究

高密度压捆机三维应力特性是压缩室设计的主要依据,它不仅直接影响压缩室的结构,同时还对压缩功耗、生产率以及草捆压缩密度等均产生很大的影响.本文以高密度压捆机为试验设备,应用流变学理论,研究开式压缩方式下草片在压缩室的三维应力变化规律,得出了三维应力的拟合关系式,为高密度压捆机的结构设计提供了依据.     

多辊挤压式核桃破壳机的设计与试验

针对国内挤压式核桃破壳机的缺点,提出一种多辊挤压式核桃破壳机,该机选用间断性挤压式破壳方法,利用破壳辊与多对辅助破壳辊形成由大到小间断性的多工位挤压破壳工作区,该区可对核桃进行破壳取仁。通过对核桃破壳试验及影响核桃破壳的主要因素进行分析表明,当最小破壳间距小于核桃横径2 mm,破壳辊转速80 r/min,辅助破壳辊转速50 r/min时,破壳质量较好。     

基于PLC的青贮圆草捆打捆机控制系统设计

针对我国现有青贮圆草捆打捆机控制部分自动化程度较低,存在草捆缠网圈数不稳定、质量偏差大等问题,运用STEP7-Micro/WIN软件编程,设计研发一种以PLC控制器、人机接口触摸屏、模拟量模块为核心,配备相应传感器、执行器硬件的全自动打捆机控制系统。该系统带有可视、简洁的过程监视界面,采取软硬件结合防干扰措施。样机试验结果表明:在该控制系统工作下,草捆圈数合格率100%,草捆密度最大相对误差3.9%,其他各项作业功能均达到设计要求。     

利用场耦合理论研究开放微波谐振腔

利用电磁场的等效原理,将一个开放微波腔等效于一个闭合边界微波腔（即封闭微波腔）和开放边界（即行波吸收边界）两部分,然后利用等效封闭微波腔的本征模式及其与开放边界的耦合,建立了关于开放微波腔模式（即模式场分布、频率、品质因子）的耦合方程组,其中开放边界为行波吸收边界.以X波段六腔渡越振荡管为例进行分析,将该振荡管等效为封闭微波腔和同轴输出结构两部分,用SUPPERFISH获得封闭腔的各个模式场分布及频率,然后根据封闭微波腔与开放边界的耦合,求得六腔渡越振荡管的工作模频率为9.25GHz,品质因子为115.2,与实验测量结果基本符合.     

对辊式对虾定向机的设计

为解决对虾在机械自动化加工过程中的喂料难题,设计了一种对辊式对虾定向机。根据对虾的体型特征及摩擦特性,通过相邻尼龙辊在轴线方向上直径的变化以及在轴段设置的凸棱和凹槽完成对虾定向。对定向原理进行分析,并采用分级后体厚为11~12 mm的新鲜南美白对虾进行试验。理论分析和试验结果均表明,该定向机可实现对虾的定向。本研究结果可为对虾机械自动化剥壳加工中定向连续喂料设备的产品开发提供技术依据。     

基于多物理场耦合的热风干燥模型及其验证

热风干燥是多物理场耦合的过程,存在热风外环境和物料内部湿热迁移共同作用.在质量和能量守恒定律的基础上应用达西定律、菲克定律、傅里叶导热定律,分别构建了热风干燥过程中物料外部与内部的流场、温度场、质量场的控制方程及模型,描述了热风干燥过程中整个干燥室内的湿热传递规律.针对油菜籽热风干燥过程,基于COMSOL Multiphysics对干燥模型进行求解并进行了油菜籽热风干燥实验,以验证模型的有效性.结果表明:物料干基含水率的模型求解结果与真实实验结果最大相对误差为13.3%;在干燥过程中物料存在干区、湿区、蒸发区之分,干区与湿区被蒸发区分开,且蒸发区逐渐由物料外部向物料内部迁移;干燥过程中干燥室内水蒸气浓度先增大后减小,且干燥室中心区域水蒸气浓度比干燥室边缘区域高;物料平均温度在干燥初期迅速上升,中期上升速度逐渐减小,后期趋于平稳且接近热风温度;干燥室边缘区域风速比中心区域风速大,热风流场在极短的时间内达到稳态,其中心区域风速接近为0.     

喂入量（初始密度）对压捆机压缩过程的影响

为了研究喂入量（初始密度）对压捆机压缩过程的影响，对苜蓿、羊草，碾过的麦秸在不同喂入量下进行压缩试验，试验表明喂入量对压缩过程确有影响。通过分析其压缩压力与压缩量及压缩密度的关系，建立了模型方程，提出了喂入量对压缩的影响规律。     

喂入量(初始密度)对压捆机压缩过程的影响

为了研究喂入量（初始密度）对压捆机压缩过程的影响，对苜蓿、羊草，碾过的麦秸在不同喂入量下送行了压缩试验，试验表明喂入量对压缩过程确有影晌。通述分析其压缩压力与压缩量及压缩密度的关系，建立了模型方程，提出了喂入量对压缩过程的影响规律。     

关于多场耦合问题的几个概念探讨

从湍流脉动的高阶关联项以及湍流的雷诺方程出发，指出了动量场、能量场、质量场等相互耦合现象可以湍流脉动关联项和时均项中同时存在，并提高了脉动合和时间均耦合的概念，指出了在引入湍流模型即对雷诺时均方程使用湍流统计矩方程进行了封闭后，动量，能量及质量之间的耦合现象可由时均耦合来描述。介绍了多相耦合的概念及求解耦合问题的基本思路和方法。     

基于CFD-EDM耦合的气吸式红枣捡拾机气力输送装置仿真分析

为明确气吸式红枣捡拾机气力输送装置的运动特性,开展了气力输送装置气固两相流的模拟研究.基于气固两相流理论,分别建立了计算流体模型与离散元模型,通过计算流体力学与离散单元法(computational fluid dynamics-discrete element method)耦合求解,对红枣从气力输送装置入口到出口的...     

林木采育机多密实度蜂窝辊的径向压缩响应

  目的  针对为林木采育机而设计的蜂窝进料辊,研究其在采伐时夹紧和翻转工序的模拟工况下,密实度差异对压缩响应的影响。  方法  将15套蜂窝辊按照密实度划分为3种等级,经由理论模型和模拟仿真分析,对多密实度下的力学和吸能特性的变化做量化探究。选出其中3套制备试件,进行线弹性阶段内的径向压缩试验,利用数字图像相关技术对压缩过程中试件的变形进行监测,比较微观上塑性铰处的结点变形,同时对比仿真与试验的结果,进而总结双V附翼蜂窝进料辊的变形模式。  结果  仿真结果显示:平台阶段下随着密实度增长约10%,蜂窝辊的等效应力上升幅度处于2 MPa以内,但吸能量则提升了近乎6倍。试验结果表明:线弹性阶段下相同幅度的密实度提升,虽然导致质量增大约59.78%,但接触力却获得约3.4倍的提升。变形观测后提出准静态压缩下的V型变形模式,在离散系数低于6%的情况下获得了验证。  结论  蜂窝辊在密实度为0.25 ~ 0.40范围内的压缩响应表现为:以壁厚和层数为主要变量的密实度分别与等效应力和吸能量均具有显著非线性的正相关关系;在近似密实度下,增加壁厚,有助于获得更高的抗压强度,减少层数则促进了吸能特性的提升;双 V附翼蜂窝进料辊在周向的变形机制显露出不均匀的拉胀现象。