种子清选机电磁变频激振清筛装置设计与试验

清筛装置对筛片的振动激励是提高物料透筛概率、减少筛孔堵塞以及有效清筛的根本因素。现有清筛装置多使用随机弹跳的橡胶球完成清筛作业,但其清筛效果易受到结构与工作参数制约。为解决橡胶球激振力难以精准调控问题,设计了电磁变频激振清筛装置,阐述了总体结构与工作原理,设计了激振清筛单体与变频激振控制系统,分析了振动激励作用机制;以加速度为指标,研究了弹簧预压缩量与激振频率对振动激励的影响规律,结果表明两者均与振动激励正相关;以净度、筛分效率、筛分时间、卡种数量为指标开展了16组玉米种子清选试验,试验结果表明弹簧预压缩量为2 mm、工作频率为3.5 Hz、清筛频率为50 Hz时清筛装置具有较好的作业效果,种子净度99.1%,筛分效率88.6%,筛分时间70 s,卡种数量为0;通过分段设置工作频率与清筛频率,实现了清筛装置激振力的精准调控,能够满足不同工况下正常筛分与强振清筛的作业要求。     

基于并联机构的多维振动筛分试验台设计

为解决传统振动筛分装置不能实现多维振动的问题,设计了基于并联机构的多维振动筛分试验台,试验台以全解耦型多维主体激振机构为核心,采用大功率直线电动机为直线往复振动的动力源,传动链短,机械结构和运动参数的调整简单便捷,可获得多个工况下物料颗粒的筛分性能指标以及物料在筛面上的运动规律。试验台以计算机和PMAC控制卡作为硬件控制系统的核心,测控软件系统可以对试验过程中工作部件的振幅、速度、频率、扭矩和功率等参数进行实时采集、显示、处理与分析,为多维振动筛分设备的设计提供了依据。     

红枣收获机激振装置激振频率优化与试验

为提高红枣收获机振动收获效率,对激振装置激振频率进行了优化。首先,建立激振装置与枣树振动系统动力学模型,获得激振装置曲柄转动角频率为2.7rad/s,激振频率为16.9Hz;其次,在ADAMS环境下进行运动学仿真分析,当曲柄转动角频率为2.7rad/s时,机构运动较平稳、无剧烈振动现象,装置机构运动满足要求;最后,对激振装置工作性能及作业效果进行田间试验。试验结果表明:当液压马达转速为25.0~26.5r/min时,即激振频率为16.5~17.4Hz,红枣采净率大于90%,红枣损伤率小于8%,装置各项性能均满足要求,可为红枣收获机激振装置激振频率设定提供理论依据和技术支持。     

水平圆振动干燥机结构参数对物料运动的影响

通过对立式多层水平圆振动干燥机机体的动力学分析和物料颗粒的运动学分析,推导出干燥机结构参数和物料运动之间的关系。研究表明：物料颗粒在扭转方向的位移与挂板间距呈线性递增的关系,此位移随激振电动机安装角度的增大而增大;物料颗粒在干燥机内运行一周所用的时间随激振电动机安装角度的增大而减少。通过实验验证,计算结果与实测结果基本一致。     

基于能量传递规律的油茶树冠层振动参数优化与试验

油茶作为中国特有的木本油料作物,在空间上具有复杂的分枝结构,不同品种树体的形态结构和力学性能差异明显。为了研究油茶树在冠层振动采摘油茶果过程中能量传递规律以及获得最佳激振参数,本文建立5自由度油茶树的质量-弹性-阻尼动力学模型并测量和计算等效参数;以不同激振参数为输入,通过Matlab软件对动力学模型进行仿真,并设计二次旋转正交组合试验,仿真结果表明,油茶树各级枝之间能量传递过程中损失严重,从激振力所作用的枝条传递到路径末枝时能量剩余不到20%;且油茶树各级枝的动能峰值出现的时间具有滞后性,越靠近激振点的动能峰值出现越早。由于油茶树各级枝间能量传递损失严重,将一棵树进行2~3次振动采摘。利用Design-Expert 11.0.4软件的优化模块对激振参数进行优化求解,以一部分侧枝动能最大,主干动能最小为目标函数时,最佳振动参数组合为振动时间7.14s、振动频率7.18Hz、振幅52.41mm;通过田间试验对油茶树能量传递规律进一步研究发现,能量沿着树枝内部传递时与各级枝之间的传递规律相同,即动能与传递距离成反比,传递的距离越远动能越小。并对仿真结果进行验证：田间试验结果与仿真结果的相对误差在10%以内,说明该动力学模型具有较高的可靠性;振动采摘部分的油茶果实和花苞平均脱落率分别为90.53%、14.39%,采摘效果较好,证明了从能量传递角度对激振参数优化的可行性。本文建立的动力学模型和预测的最佳振动参数组合可以为油茶果机械化采摘作业的工作参数设置提供参考。     

基于5R并联机构的二自由度树冠振动装置设计与试验

振动式采收是一种高效的林果机械化采收形式。在现有的激振形式中,非圆周激励可以使果树产生有效的振动,实现整体采收效果。为进一步提高果实的采收效率,针对非圆周激励中不同类型旋轮线轨迹进行深入研究。通过SolidWorks、ANSYS、ADAMS等软件建立果树柔性体模型。将不同轨迹参数的旋轮线位移载荷导入ADAMS,施加于果树模型激振点。比较不同轨迹的旋轮线位移载荷下果树模型的振动响应,确定3支线1号外旋轮线轨迹E为最优激振轨迹。根据最优激振轨迹,设计了由平面5R并联机构驱动的二自由度树冠振动装置。以油茶树为激振对象,确定频率6 Hz、振幅90 mm为激振参数,设计并搭建样机进行试验。试验结果表明,7×7交错分布的激振杆布局方式的激振效果最优,该布局下树冠平均合成加速度响应为22.38 m/s²,激振加速度传递效率为77.63%,验证了二维激振轨迹的有效性。     

基于振动试验台的果树枝运动规律的试验研究

结合大规模种植的乔木类果品采收要求,完善果树连续式机械振动采收问题。介绍连续激振式采收过程中影响树枝振动效果的试验,通过振动试验台夹持果树主干不同位置,施加不同类型激振力进行振动实验;利用动态信号测试分析系统进行数据采集和输出,获得不同激振频率、激振位移下果树树冠不同位置的加速度数据及曲线,进行分析和对比。夹持主干的位置距离果树固定端为60cm,振动测试系统输出振动频率为20Hz、激振位移为5mm时,果树枝端获得加速度较大,树枝和果实之间的相对加速度也较大;保证振动采收装置在采收中果实净采收率高,果树损伤小的要求。     

杏果树激振收获能量传递的初步研究

为解决杏果实机械振动式采收的问题,根据新疆实地果品采收要求,介绍了激振式收获过程能量传递试验的基本原理,并通过在果树不同位置外加激振力进行振动试验,利用应变数据采集系统进行数据采集输出,借助高速摄像对果树振动过程进行实时图像捕捉记录。通过对采集应变数据及图像进行运动分析处理可知:在振动式采收过程中,能量传递与夹持位置有关。当选取树枝上激振点距夹持点的最佳位置为27.5mm时,树枝上达到共振频率,获得的能量最大;能量在树枝传递的过程中存在能量的损失;分支与主枝干夹角越小,获得的能量越大,越有利于果实振动脱落。该研究可以为水果机械振动式的进一步研究提供理论基础和技术指导。     

高频双激振直线型振动筛装备结构设计

针对现有的振动筛激振力不够强、生产效率低、筛分效率低、筛网使用寿命短等问题,设计了一种高频双激振直线型振动筛装备,采用双电机自同步反转直线型振动方式,振动方式设计成双电机自同步反转直线型振动,所产生的直线激振力经过振动筛筛箱质心,迫使钻井液在激振力方向按电机激振频率振动,液相经过表面仿形结构设计的防筛糊、耐磨、耐腐蚀、抗冲击的筛网过滤回收,固相颗粒则随着振动从排出端排出,实现钻井液的固相分离,结果表明:该装置简单可靠、适用性强、生产效率高、筛分效率高,有利于提高固液分离自动化水平。     

振动参数对果树采收影响的试验研究

从乔木类果品采收实际要求出发,旨在解决乔木类果树的连续机械振动采收问题。为此,进行了连续激振式采收过程中影响果树振动效果的试验。通过电动振动试验系统对果树主干不同位置进行夹持,施加不同类型激振力进行振动试验,利用动态信号测试分析系统进行数据采集和输出,获得不同振动频率、振幅下果树不同位置的加速度数据及曲线,并进行分析和对比。结果表明:当夹持主干的位置距离果树固定端为60cm、振动测试系统输出振动频率为25Hz、激振位移为5mm时,果树获得加速度较大;树枝和果实之间的相对加速度也较大。该试验为振动采收装置的研究提供必要的理论依据。     

奶牛螺旋给料装置搅拌设备的设计及搅拌特性试验研究

全日粮混合(TMR)饲喂成本在牛奶生产成本中所占比例最大,采用TMR自动饲喂机可有效降低饲喂成本。目前自动饲喂设备大多采用等径等距螺旋输送器,易在工作时产生堵料问题。为解决上述问题,设计饲喂装置的搅拌装置并对其搅拌特性进行试验研究。试验结果表明,搅拌装置能有效解决堵料问题、提高饲料输送平稳性,搅拌器物料推进体积与料仓容积之比为0.14时搅拌效果较好。     

单双轴偏心激振器对核桃树体振动特性的对比分析

通过Pro/E对树体建立模型,在激振力的大小相等、距地面相同高度及相同激振频率的条件下,运用Workbench对单轴单偏心振动机构和双轴对称偏心振动机构产生的不同形式的激振力对树体振动特性进行对比分析,为林木干果采摘机械的激振装置的结构设计、选用提供了参考。     

塞流式沼气池气动搅拌装置的研究

针对我国现存塞流式沼气池结构简单、产气效率低、无气动搅拌装置的问题,设计了一种强制回流沼气搅拌装置。该装置利用小功率电动风机,把沼气池内新鲜沼气重新打回到沼气池中。该装置已在山西阳泉牛家峪村沼气工程中投入使用。通过16次配对比较试验,结果表明:当搅拌装置每天搅拌10min时,沼气池产气效率可提高38%～100%。与国内现有的气动搅拌相比,本气动搅拌装置动力强、耐腐蚀、操作简单。     

自激振动力补偿红枣振动采收试验装置设计

针对传统的树冠强迫振动方法作业过程中采收效果差及伤树(枣)率高等问题,提出一种将自激振动理论与力补偿理论相结合的振动采收方式,并设计出一种基于自激振动力补偿的红枣采收试验装置,以提高振动采收效果,降低红枣与果树的损伤。为此,介绍了试验装置的结构与工作原理,并对关键工作部件进行了设计。通过对激振装置主要运动部件的运动过程进行理论分析,获得了拨杆滚筒的运动学方程,得出了拨杆滚筒的振幅表达式并分析了主要影响因素,同时计算出拨杆滚筒需要力补偿控制系统进行激振力补偿的扭转角度阈值为1 9.4°,为红枣采收试验装置的试验研究提供了理论基础。     

玉米收获机激振摘穗装置设计与试验

针对当前玉米果穗收获存在损伤大、效率低的问题,在原来激振摘穗技术研究的基础上,从激振辊夹持果柄实现激振波有效传递入手,结合激振摘穗实现果-茎分离的条件,开发了基于椭圆截面的新型摘穗装置,确定了该型摘穗辊结构参数的设计方法;根据激振摘穗过程中产生的激振波波形确定了椭圆激振辊的布局和结构参数,建立了椭圆激振摘穗试验台;通过正交试验确定了影响摘穗质量（果穗啃伤率、落粒率和茎秆折断率）的主次因素依次为激振辊长短径之比、激振辊基圆直径、摘穗辊转速;确定了较优组合,即当激振辊长短径之比为0.7、激振辊基圆直径为7.5cm、摘穗辊转速为1000r/min时,果穗啃伤率为0.38%,落粒率为0.12%,茎秆折断率为0.49%,均低于国家玉米收获机械技术标准要求。在较优参数组合下进行了试验验证,结果表明激振辊长短径之比为0.7、激振辊基圆直径为7.5cm、摘穗辊转速为1000r/min时,果穗啃伤率为0.39%,落粒率为0.12%,茎秆折断率为0.48%,与前期试验结果基本保持一致。     

净浆搅拌装置带孔叶片对水泥絮团影响的仿真研究

为得到水泥净浆搅拌设备内更符合试验事实的固液两相流动特征,研究水泥净浆搅拌所存在的水泥絮团现象,基于Fluent软件,在传统欧拉-欧拉模型的基础上加载PBM群体平衡模型来耦合计算,通过群体平衡模型来定义水泥颗粒的尺寸,以及模拟水泥颗粒的聚合与破碎现象。在此基础上,本文研究搅拌装置叶片形状这一参数对水泥絮凝结构的影响,分为带孔叶片与无通孔叶片两种。     

3自由度混联振动筛设计

基于并联机构的组成原理,设计了可用于颗粒物料分级的3自由度混联振动筛。振动筛主要由筛箱、振动电动机、电动机固定座、弹簧、倾角调节装置、支撑架、纵向振动链、横向振动链和底座组成。所设计的3自由度混联振动筛将筛箱的支撑和激振动功能分离,筛箱的支撑采用悬挂支撑方式;以全解耦型混联机构2PRRR—P(2R)为主体激振机构,能实现筛箱沿X、Y、Z 3个方向的振动。试验结果表明,该振动筛X、Y、Z向3个自由度的振动对分散性能平均提高了33.23%,而透筛性能平均提高了73.55%,对不同筛分物料的适应性强。     

枸杞果实振动脱落特性模拟仿真及试验研究

为深入研究枸杞果实-果柄振动分离特性,确定成熟枸杞果实-果柄分离用时最短的激振振幅与频率组合,研究了枸杞果实振动脱落机理,并通过仿真试验得到了最佳振幅和频率、枸杞脱落数量与时间的关系曲线、振动杆加速度和枸杞果实的加速度。搭建了枸杞振动试验台,以脱落所需时间为指标,分别对成熟和未成熟枸杞进行了振动脱落正交试验,获得了不同激振组合参数下振动杆的加速度及枸杞的脱落情况,最终确定了试验因素的最佳组合为:激振振幅12mm,激振频率16Hz。该条件下成熟枸杞脱落用时为1. 39 s,激振方向最大加速度为162. 81m/s2。本研究可为振动式枸杞机械收获装置的设计提供理论依据与数据支撑。     

3—PUU并联机构激振台设计与仿真

为解决传统激振台不能实现多维同时振动的问题,基于并联机构组成原理,设计了用于中小型试验件振动测试的并联机构激振台,分析了3-PUU型三维纯平移并联机构的运动特性,通过计算得出了正、逆解析解.在ADAMS中建立该并联机构的虚拟样机模型,并通过仿真验证了并联机构激振台的可行性.     

海棠果树动力学特性的研究

研究了果树在外界载荷作用下,果树形态结构(果枝直径,分叉角度)对能量传播速度及能量在分叉位置处分流情况的影响。选择1棵"Y"型果树进行室内试验,激振载荷选择冲击载荷和正弦连续振动载荷。在冲击试验中,得出各测点加速度曲线第1次出现波峰或波谷的时间差,从而计算出能量从某一测点传递到相邻测点的传播速度;在连续试验中,对得到的加速度信号进行曲线拟合,将得到的加速度拟合函数进行积分得到速度函数,进而求出果枝上各测点的动能,将这部分动能视为振动传递到各测点的能量。根据得出的拟合函数可知:在正弦激振载荷作用下,果枝上的加速度信号呈正弦函数分布,并且激振频率与果枝加速度频率几乎一致。研究表明:能量在主干上的传播速度大于在枝干上的传播速度,分叉角度越小,能量传播速度越大;能量在流经分叉点处时,产生分流,能量更多地流向枝干直径大的一侧。