花生荚果力学特性研究

为深入研究花生的力学特性,减小花生在机械脱壳过程中的损伤,以大白沙、黑花生、两粒红、小白沙4种东北地区主摘花生品种为研究对象,设计了花生荚果静压力学特性实验;以花生荚果破损形式、破损力、变形量为实验指标,以花生品种、受力位置、含水率、加载速度为影响因素,对花生荚果损伤力学特性进行了分析。结果表明:受力位置、含水率对荚果的损伤形式有一定影响;含水率、放置方式、花生品种对花生荚果破壳力有显著影响;含水率、放置方式、加载速度对花生荚果变形量有显著影响。研究结论可为花生收获、脱壳等机械加工等工艺参数的优化设计提供理论依据和技术参考。     

花生荚果冲击力学特性试验

为深入分析不同花生荚果脱壳方式的脱壳机理和研究花生荚果脱壳冲击力学特性,选择品种、放置方式、冲击角度、含水率四个因素,以花生荚果破壳能量作为指标对带壳花生荚果进行冲击试验。结果显示:品种、含水率、冲击角度、放置方式对花生荚果破壳能量均有影响。对于花育23而言,其中含水率的影响最大,冲击角度影响次之,最后是放置方式。该研究对进一步研究花生荚果脱壳机理、脱壳方法、脱壳力学特性分析,设计新型花生脱壳机有重要意义。     

花生荚果及花生仁力学特性试验研究

以海花1号为研究对象,调湿处理后采用物性分析仪对其进行力学性能测试。结果表明:花生荚果及花生仁含水率随着调湿比例的增加而增加,调湿比例达到一定程度时花生荚果及花生仁达到饱和;花生荚果及花生仁的放置方式和含水率对其破裂力、破损力影响极显著,立放时花生荚果的破裂力、花生仁破损力最小,正放次之,侧放最大;随着含水率的增加,花生荚果的破裂力和花生仁的破损力先减小再增加,并且花生仁的破损力的平均值均高于花生荚果的破裂力的平均值,因此有利于果壳的分离。     

芦蒿有序收获机往复切割力影响因素试验与分析

为改善芦蒿收获过程中茎秆割茬质量,提高切割性能,降低损失率,完善芦蒿有序收获机收获效果。自制切割试验台,在TMS-Pro质构仪上对芦蒿嫩茎进行单因素和多因素正交切割试验,研究切割方式、切割刀片形式、切割倾角、切割速度、切割间隙、切割位置、株数等因素对芦蒿峰值切割力指标的影响。单因素试验结果表明:以锯齿形割刀滑切方式最为省力;峰值切割力与切割速度呈显著二次多项式函数负相关关系;随着切割角度、切割间隙的增大而增大,在12°切割角以及0.5mm切割间隙时,切割力均出现最小值;与离地切割位置呈显著指数函数负相关关系,与株数呈显著指数函数正相关关系。多因素试验结果表明:切割速度对峰值切割力影响最为显著,切割角度次之,切割间隙影响最小,当切割速度200mm/min、切割角度15°、切割间隙0.5mm时为最优方案,峰值切割力最小。通过应变片进行田间试验对比,结果表明:割台试验结果与田间试验结果一致,试验数据误差5.6%。研究结果为切割器的参数优化及芦蒿收获机械装备的研制与改进提供理论依据与技术支持。     

多功能组合式全喂入花生摘果试验装置研究

为深入研究各种形式花生摘果机、摘果部件的工作原理,探究花生摘果过程中的荚果损伤机理、花生荚果分布规律和花生植株动力学状况,进而进行花生摘果机结构与参数优化,设计出一种多功能组合式全喂入花生摘果试验装置,主要由机架、电动机、传动系统、摘果系统、清选系统、变速与控制系统、荚果分布测试系统等组成。该装置作为花生摘果试验平台具有以下功能:通过改变和控制花生植株运动方向,可实现切流单滚筒、轴流单滚筒、切流双滚筒、切轴流双滚筒、轴流双滚筒、双切流横轴流三滚筒和切流双轴流三滚筒7种不同切轴流喂入、摘果方案;通过变频器与机械传动组合式调速方式,实现各摘果滚筒的速度调节;通过格式接料器,可研究各摘果机构的花生荚果分布规律。性能试验表明,该装置可针对不同花生品种及其性状进行不同摘果元件、不同切轴流组合的摘果性能试验,主要参数为:转速200~800 r/min,摘果间隙25~50 mm,最大喂入量5 kg/s。     

对影响核桃破壳力大小因素的探究

用准静态压缩实验,通过对破壳挤压方向、加载速率、核桃尺寸、预处理等因素影响下的破壳力进行测定,得出最佳的破壳挤压方向、加载速率以及核桃尺寸的变化与破壳力的关系。结果表明:沿垂直于X轴方向以15 mm/min的速度加载效果最好,随着核桃尺寸的增加破壳力也会增加。通过实验数据可以看出,对核桃破壳前进行预处理可以减小破壳力,这为核桃破壳机械的结构设计提供了参考。     

不同含水率下花生荚果静摩擦系数测定

为研究含水率对花生荚果静摩擦系数的影响,以花生主产区主要种植品种宛花2号、大白沙171为试验物料,利用DGF30/7-IA型电热鼓风干燥箱对花生荚果进行含水率调控(10.18%、13.57%、16.28%、20.66%、25.85%);利用静力学原理构建的静摩擦系数斜面仪测定花生荚果的静摩擦系数;采用单因素试验,分别分析花生品种、接触材料、荚果含水率对花生荚果静摩擦系数的影响。试验结果表明在含水率各水平下不同品种花生荚果与Q235钢板、大孔筛、小孔筛的静摩擦系数变化趋势相同;花生荚果静摩擦系数随含水率的增大而增大,宛花2号在不同含水率下与Q235钢板、大孔筛、小孔筛的静摩擦系数变化范围分别为0.388~0.611、0.494~0.819、0.553~0.975,大白沙171在不同含水率下与Q235钢板、大孔筛、小孔筛的静摩擦系数变化范围分别为0.42~0.622、0.608~0.822、0.619~0.892。在含水率各水平下花生荚果与不同接触材料的静摩擦系数变化趋势相同,其中大白沙171的静摩擦系数小于宛花2号;大白沙171花生荚果的流动性较好;研究结果可为花生循环干燥设备仿真模拟参数设置及优化设计提供参考依据。     

双吸风口振动式花生荚果清选装置设计与试验

为改进花生摘果机、花生捡拾收获机的清选装置,提高花生清选性能,在花生摘果机清选物飘浮速度试验基础上,根据饱满花生荚果、空瘪果、碎茎秆、果柄和花生叶等各组分飘浮速度差异,提出了前、后2个吸风口(双吸风口)与振动筛组合式清选原理,进行了总体方案与关键部件设计并研制出5XT-2Z型花生摘果机,通过清选性能试验研究了振动筛振动频率、吸风口高度和风机转速对花生清选损失率和含杂率的影响。试验结果表明,3种饱满花生荚果飘浮速度为10.30~14.39 m/s,空瘪果、碎茎秆、花生果柄和花生飘浮速度分别为7.03~8.89 m/s、4.51~5.46 m/s、2.80~3.35 m/s、1.74~2.13 m/s;优化后的振动筛曲柄转速为200 r/min,吸风口高度为135 mm,风机转速为390 r/min,此参数下清选损失率为1.35%,含杂率为1.75%。     

花生荚果离散元仿真参数标定

为保证花生荚果在仿真模拟试验时所用参数的准确性,通过实际物理试验与仿真模拟试验相结合的方法对离散元仿真参数进行标定。首先,通过实际物理试验测得花生荚果基本物理参数(外形尺寸、密度、含水率、容重、泊松比、弹性模量和剪切模量),依据实际物理试验测得的各物理量结果确定仿真模拟试验参数取值范围,开展Plackett-Burman试验,筛选出对堆积角存在显著性影响的因素为：花生荚果—花生荚果静摩擦系数、滚动摩擦系数,花生荚果—钢板静摩擦系数。进一步通过最陡爬坡试验确定显著性因素的取值范围。开展Box-Behnken试验,建立堆积角与显著性因素之间的二次回归方程,并以实际物理试验堆积角(31.63°)为目标值对方程进行求解,得到最佳仿真模拟参数：花生荚果间静摩擦系数、滚动摩擦系数,花生荚果—钢板静摩擦系数分别为0.74、0.24和0.58。最后,对试验分析后确定的最佳仿真参数进行仿真模拟试验,对取得的仿真模拟值与实际试验值进行独立样本T检验得出P>0.05,表明实际试验堆积角与仿真模拟试验堆积角无显著性差异,且相对误差为2.877%,验证了仿真模拟试验的准确性。通过对比其他物料参数标定时所用...     

小麦秸秆往复式切割试验台设计与应用

为研究小麦秸秆的切割性能,设计了可在实验室模拟田间小麦收获时秸秆切割过程的往复式切割试验台。试验台由机体架、割台、推动架、曲柄连杆、交流电机等组成,该试验台在前进速度0～1.8m/s、切割速度0～1.6m/s、切割倾角0～30°、刀片间隙0.8～3mm范围内可调。对切割试验台的工作性能和小麦秸秆切割性能进行了试验研究,试验采用四因素四水平正交试验法和单因素试验法。试验结果表明：通过极差R判定影响切割性能的主次因子依次为切割位置、切割速度、刀片间隙和切割器倾角,在给定因素水平上的较优组合是：切割速度为1.4m/s,切割器倾角为20°,刀片间隙为1mm,切割位置为第3节。     

锯齿形切屑变形表征与其形态演化研究

提出一个锯齿形切屑模型,并在该模型基础上建立了表示切屑分节变形程度的相关参数计算公式;以高强度钢AerMet100为例进行了切削实验,对收集到的切屑进行了变形参数计算,验证了模型的有效性;在对实验结果讨论的基础上建立了切屑形态随切削速度提高而变化的模型,定性地分析了切屑随切削速度的提高产生锯齿化的原因,结果表明切屑随切削速度的提高而逐渐锯齿化的根本原因在于切削材料的动态强度（屈服强度、拉伸强度）的提高和热软化效应、应变硬化效应影响的减弱。     

黄淮海地区大豆品种生物及力学特性研究

为研究大豆品种收获时期生物学及力学特性,对黄淮海地区12个大豆品种收获期的植株高度、底荚高度、蓬面直径、豆荚长度、豆荚个数、草谷比、百粒质量、豆粒厚度方向直径、籽粒和茎秆含水率进行测量。结果表明:收获期黄淮海实际种植的主流品种平均植株高度78.3cm,平均低荚高度18.9cm,平均蓬面直径10.0cm,豆荚平均长度4.9cm,豆荚平均个数61个,平均草谷比1.40,平均百粒质量19.9g,籽粒厚度方向平均直径5.7mm,大豆平均含水率12%,茎秆平均含水率28.4%。在含水率为13.0%,加载速度10、30、50mm/min条件下,运用万能材料试验机对不同大豆品种进行植株力学特性试验,分析了植株豆荚脱离和炸荚所需破坏力、破坏能与加载速度的关系。试验结果表明:单个大豆植株豆荚脱离和炸荚所需的破坏力和破坏能比较小,且在不同的加载速度下区别不大;豆荚炸荚时所需破坏力小于豆荚脱离时所需破坏力,在大豆收获过程中,避免炸荚、减少炸荚损失应是重点。     

花生除杂(清选)分级机的设计与研究

在花生的生产工作中,花生荚果的除杂与分级是一项重要的产后处理工作。为此,针对目前我国对花生除杂和分级机械研究缺乏的现状,设计了一种花生除杂(清选)分级机。工作时,采用基于重力和外形特点的花生荚果除杂(清选)技术与花生荚果分级技术,使其除杂分级后的花生荚果不仅除去了花生中的有机杂质和无机杂质,而且得到了不同尺寸的花生果。试验表明:当花生喂入量为1 000kg/h、风机风速为6～7m/s、除杂筛与水平夹角为24°～25°、导向螺旋螺距为160mm、分级筛筒转速为35r/min时,除杂和分级效果最佳,总体获得最优的结构参数配比。     

凸轮摇杆双向挤压核桃破壳装置设计与试验

针对当前核桃破壳装置自定位结构复杂,破壳行程无法控制,脱壳率低,核仁损伤率高的技术问题,通过对核桃失稳破壳、裂纹扩展临界条件及破壳位移分析,基于定间隙单果挤压破壳原理,设计了一种凸轮摇杆双向挤压核桃破壳装置.进行了双螺杆定量喂料、凸轮摇杆双向挤压破壳机构、挤压/落料U形块结构、凸轮机构运动角及位移、摇杆位移方程以及凸轮...     

收获期花生秧蔓切割锯盘设计与试验

为合理设计花生联合收获机切秧装置,在确定以旋转锯切为切秧方式的基础上,分析锯盘刀齿齿顶点和齿根点的运动特性,确定了锯盘的齿高、齿数、齿距等关键参数;通过对秧蔓切割时刀刃的受力分析发现合适的刀齿刃倾角可以减小工作时刀齿所受的阻力;建立了花生秧蔓的几何模型,并借助ANSYS/LS DYNA进行关于盘厚、齿高、刃倾角的三因素...     

主动螺旋伞齿轮闭塞挤压的成形分析

分析了主动螺旋伞齿轮闭塞挤压的金属流动路线,设计了预制坯的形状。成形试验获得了金属充填齿形腔的流动模式,提出采用专用双动压力机或在通用压力机上采用特殊模具实现坯料双向挤压的成形方法。网格试验显示,塑性加工的螺旋伞齿轮金属纤维连续而致密,揭示了塑性加工齿轮强度高和使用寿命长的原因。刚塑性有限元模拟结果进一步揭示了螺旋伞齿轮塑性成形机理。有限元计算结果与试验结果的比较,证明采用有限元法研究螺旋伞齿轮闭塞挤压工艺是可行的。     

挤压式核桃破壳机的正交试验研究

为了研究自制挤压式核桃破壳机的最优工作参数,选用含水率、弹簧刚度、挤压行程3个因素进行正交试验,并且进行了验证试验。通过试验,确定了挤压式核桃破壳机的最佳工作条件为含水率23%、弹簧刚度1 3.1 N/mm、挤压行程1 0 mm,在最优条件下的验证结果综合评价值为2.7 3左右。     

核桃物理力学特性参数的试验研究

为掌握核桃分级破壳机的设计参数与物理特性参数之间的关系,为今后研制核桃分级破壳机关键装备提供基础理论依据,通过对3种核桃进行准静态压缩试验可知:1不同品种样本的外形有较大差异,三维尺寸大致为27.16~42.22mm;同时,样本的球度较高,故可近似为球形。2沿着不同方向挤压核桃的破壳力和压缩位移是不同的,沿着垂直于纵径方向挤压核桃的破壳力和压缩位移是最小的,沿着垂直于棱径方向挤压核桃的破壳力和压缩位移处于中间,沿着垂直于横径方向挤压核桃的破壳力和压缩位移是最大的;破壳时的压缩位移平均值为1.03mm。该研究为核桃分级破壳机的设计及优化提供了必要的基础参数。