保育猪饲喂器设计与排料性能试验

为促进我国生猪养殖业的规模化发展,改善保育猪饲喂器排料均匀性及单位时间内排料量,在保证饲料以整体流方式排料的情况下,设计了一种保育猪饲喂器。阐述了总体结构组成和工作原理,对出料口盘和排料拨片进行了动力学与运动学分析。以影响饲喂器排料性能的主要因素为试验因素,以饲喂器排料均匀性指标变异系数和排料能力指标流量为评价指标,应用EDEM软件进行虚拟正交试验,并基于Design-Expert8.0.10软件对模型进行多目标优化获得最优参数组合,结果表明:当主轴转速、出料口直径、斗壁倾角和充满系数分别为45r/min、110mm、65°和65%时,变异系数和流量分别为3.96%和165.93g/s。依据以上优化参数研制饲喂器,并经试验表明:颗粒饲料流动方式为整体流;变异系数为3.62%,流量为149.13%,饲槽内颗粒饲料分布均匀且排料效率较高。     

保育猪智能粥料饲喂系统设计与试验

针对保育猪死淘率高、饲料浪费多、人员劳动强度大等问题，搭建粥料机样机测试平台，并设计保育猪智能粥料饲喂系统，系统由机械本体、手持终端、中央控制器和云平台四部分组成。对机械本体中螺旋输送机安装高度、排料通道内径和破拱结构形式进行正交试验，得到参数最优组合为：螺旋输送机安装高度为60 mm，排料通道内径42 mm，破拱结构采用上下破拱结构结合的形式，此组合下填充效率最优，λ值为14.2 g/r。系统供水量误差为1.43%；当水料比≥1.5∶1时，食槽液位监测装置满足系统工作要求，研究可为保育猪智能粥料饲喂设备的研发提供参考。     

导种环槽U型孔组合型轮式前胡排种器设计与试验

为推进中草药前胡全程机械化生产,解决前胡种植环节无适用播种装置问题,设计一种导种环槽U型孔组合轮式排种器。阐述播种装置及排种器的结构和工作原理,依据前胡种子的外形特征及主要物理力学参数,分析得出排种器关键结构参数及工作参数,构建充种和排种过程中前胡种子颗粒群的力学模型。应用离散元软件EDEM对排种器的排种性能进行仿真优化试验,研究U型孔深度、U型孔宽度和导种环槽倾角对平均播种量和排种均匀性变异系数的影响,采用Box-Behnken响应面优化法进行三因素三水平正交仿真试验,得到U型孔深度为4.65 mm、U型孔宽度为13.63 mm、导种环槽倾角为47.01°时,平均播种量和排种均匀性变异系数分别为0.199 g/s和12.37%。以排种轮转速、种层初始充填高度为试验因素,以行内排种均匀性变异系数、总排量稳定性变异系数、各行排量一致性变异系数为试验指标,进行供种性能两因素五水平二次回归正交旋转组合台架试验。台架优化试验结果表明,排种轮转速为25.69 r/min、种层初始充填高度为46.70 mm时,行内排种均匀性变异系数、总排量稳定性变异系数、各行排量一致性变异系数分别为18.62%、...     

妊娠母猪智能饲喂器设计与试验

为实现妊娠母猪智能精准饲喂,降低劳动强度,并提高饲料转化效率,设计可智能下料湿拌的智能饲喂器。通过设计下料机构、湿拌机构、触碰传感器、控制系统等核心部件,采用分段多餐饲喂方案,实现采食量、饮水量等信息监测与上传,并对饲喂器进行下料下水精度和稳定性试验。试验结果表明:下料量平均相对误差在2.50%以内,变异系数均值在0.20%以内,实际下料量曲线与专家饲喂曲线较吻合;建立水压流量监测控制数学模型,当水压为0.140 MPa时,下水量相对误差在17%以内,变异系数在4%以内;针对不同容重的颗粒饲料,提出料量修正系数ξ,下料量平均相对误差降低1.68%。该研究对妊娠母猪智能饲喂器研发提供参考。     

小型制粒机喂料器参数优化与试验

采用离散元法EDEM对喂料器的工作过程进行了数值模拟,定量研究了喂料过程中喂料量的变化规律以及由于物料受螺旋叶片终止断面的影响,产生不稳定、不均匀的"脉动"喂料现象,此现象在转速较低的情况下尤其明显。以主轴直径X1、螺距X2和喂料转速X3为因素,以喂料质量流率Y1、稳定性Y2和出料口落料速度Y3为评价指标,按照3因素5水平正交旋转组合设计试验方法,利用Design-Expert 8.0.6软件回归分析法和响应面分析法,建立了3个因素下喂料评价指标的数学模型。通过与研制的喂料器的实际运送情况进行对比,验证了模型的可靠性。结果表明,3个因素相对喂料质量流率和流率稳定性都具有显著相关性,显著水平分别为P0.01和P0.05,而这3个因素与出料口落料速度无明显相关性;采用响应面法对最佳参数组寻优,得到喂料器的最佳参数组合:轴径为35 mm、螺距为57 mm、转速为139(°)/s,喂料器喂料量波动性减小、喂料稳定性得到提高。采用该参数组的虚拟试验结果显示,喂料器质量流率为13.89 g/s,稳定性为8.46 g/s。实体样机验证试验表明:采用该参数组设计的喂料器可以使得小型环模制粒机的喂料质量流率提高4.28%,喂料变异系数降低16.11%。     

微振扰动式农用干燥机的研究与关键部件设计

农产品种类繁多,物料的流动性、粒径、形状等参数变化较大。针对干燥作业中物料在进料口易产生自动分级和布料不均匀、干燥室出料口断面处质量流量和水分不均匀等问题,设计了微振扰动农用干燥机,采用振动排料机构,使干燥室出料口断面积为干燥室断面积的15%~20%。设计微振扰动系统,增大了干燥室顶层物料的锥顶角,增强干燥室内物料的流动性。稻谷干燥性能试验测试表明:烘后品质优于国家标准。通过调节振动排料机构与出料口的间隙,还可干燥粒径不同的农产品,实现"一机多用",且通过调节振动电机频率,可以在线调节排料量,有利于智能控制。     

差速充种沟式小麦单粒排种器优化设计与试验

为实现小麦精播,设计了一种差速充种沟式小麦单粒排种器。运用力学分析、结构分析、理论计算、仿真试验、台架试验验证以及田间试验的优化流程对排种器参数进行优化。首先,应用EDEM离散元软件和Design Expert 84.0.6软件进行了仿真试验,完成了差速式小麦排种器参数的优化;然后进行了台架试验验证,结果表明,当转速为1r/s,弧形挡板固定在排种器端盖上,充种沟隔板间长度、充种沟宽度、充种沟高度分别为8.00、6.00、5.00mm,弧形挡板凸起斜度为42.68°时,粒距合格率为81.67%,重播率为12.50%,漏播率为5.83%,排种器排种均匀性变异系数为32.32%,台架试验结果与仿真试验结果一致;最后,对采用该排种器的7.5cm行距小麦播种机进行了田间试验,结果表明,在作业速度为4.8km/h时,粒距合格率为82.50%,重播率为9.17%,漏播率为8.33%,播种机的播种均匀性变异系数为30.12%。试验结果与仿真试验及台架试验结果基本一致。     

风蚀风洞排沙器设计与性能试验

排沙器是利用风洞研究土壤风蚀问题时的重要装置。为此,针对0FDY-1.2可移动式风蚀风洞设计了排沙器,通过试验确定排沙器最小排沙量为0.53g/s。通过排沙器排沙一致性和排沙稳定性试验得出,其变异系数分别在3.65%～6.68%和3.52%～8.67%的范围内。同时,探索了排沙量在风洞流场内的分布均匀性情况,发现在风洞试验段入口6m风洞中央位置趋于风洞壁面处输沙量有减少的趋势。     

苔麸播种机气流输送式排种系统设计与试验

设计了一种苔麸播种机气流输送式排种系统,该系统主要由排种器、风送输种管、分配器和风机等关键部件组成。对排种器、风送输种管和分配器进行理论分析与设计,得到关键参数模型和理论值,完成风机选型,搭建了气流输送式排种系统试验平台。采用二次回归通用旋转组合设计试验,以风送输种管进口风速和播种量为影响因素,以总排种量稳定性变异系数和各行排种量一致性变异系数为响应指标,对气流输送式排种系统进行台架试验,运用Design-Expert软件对试验数据进行方差分析、响应面分析,得到最优工作参数组合：风速25.42m/s,播种量15kg/hm2。最优参数组合试验结果表明,各行排种量一致性变异系数4.96%,总排种量稳定性变系数0.98%,试验值与理论优化值相对误差小于4.2%,种子破损率0.12%,排种均匀性变异系数20.4%,满足标准和农艺要求。     

混药器混合均匀性分析方法与在线混合变工况试验

直接注入式变量喷雾系统中药水混合均匀性是衡量系统性能的重要指标。为了评价混药器在线混合农药的能力,提出了混药器混合均匀性分析方法,并进行了旋动射流混合装置混合脂溶性农药的变工况(不同载流流量Q以及不同药水混合比P)在线混合试验。以基于像素的变异系数α值和均匀性指数γ值作为均匀性评价指标,对混药器的药水混合图像进行处理,定量分析均匀性。采用人工预混的方法,通过和无混药器混合图像及静置图像对比,验证了评价指标的准确性。变工况试验结果表明:旋动射流混药器混合脂溶性农药时在药水比例P一定的情况下,载流流量Q越大则混合均匀性越高;不同混合比P条件下,均在载流流量Q=2400 ml/min(试验条件下最大载流流量)时均匀性达最大,Q过小会造成混合均匀性明显下降;在Q一定时,混合比P越大则混合均匀性越高,混合比P较低时,需要有较高的载流流量Q才能取得良好的混合均匀性。综合分析知:2000ml/min≤Q≤2400ml/min时可以完成不同混合比P下的药水均匀混合;800ml/minQ2000ml/min时可完成高混合比P下的在线均匀混合;Q≤800ml/min时基本无法完成各混合比P下的在线均匀混合。     

马铃薯微型种薯种植机双侧位深施肥装置设计与试验

基于前期设计的马铃薯微型种薯(简称"微型薯")播种机,结合微型薯种植农艺特点,设计了一种单行薯双侧位深施肥装置,并对其关键部件排肥器和施肥开沟器进行分析。采用运动学理论分析了颗粒肥料在排肥器内的运动特性,并通过离散元仿真模拟研究了不同螺距下排肥器排肥情况,以确定较佳的螺距;采用力学理论对施肥开沟器进行分析,明确开沟圆盘等设计参数。机具静态试验表明,排肥器间的排肥均匀性变异系数为2.29%,排肥器排肥稳定性较好;田间试验结果表明,肥料与种薯间的平均横向间距为51.2 mm,平均纵向间距为63.5 mm,施肥装置的整体施肥作业性能满足农艺要求。     

斗式黑水虻处理猪粪有机肥取料机设计与试验

针对黑水虻处理的猪粪有机肥在取料输送过程中劳动强度大、作业效率低的问题,根据黑水虻养殖工艺流程与有机肥物理特性,设计了一种斗式取料机。采用离散元软件构建了有机肥斗轮机械部件耦合仿真模型,运用单因素试验方法获得了斗轮进给速度、料斗转速、料斗数量对单斗平均取料量、变异系数的影响规律,并确定了各因素取值范围。在单因素试验基础上,运用Box Behnken中心组合试验方法,以斗轮进给速度、料斗转速、料斗数量为试验因素,进行了三因素三水平二次回归正交试验。建立了响应面数学模型,分析了各因素对作业效果的影响,同时对影响因素进行了综合优化。结果表明:对单斗平均取料量与变异系数影响显著顺序由大到小均为料斗转速、料斗数量、斗轮进给速度;最优工作参数组合为斗轮进给速度65 mm/s、料斗转速8.25 r/min、料斗数量3个,在最优工作参数组合下,单斗平均取料量、变异系数的理论优化值与试验值分别为4.008、4.236 kg和3.19%、3.37%,二者相对误差为5.38%、5.34%,仿真试验和台架试验结果吻合度较好。     

一器多行离心式油菜排种器

设计了一种适用于油菜一器多行排种的离心式排种器,分析了离心式油菜排种器的工作原理,确定了排种器的主要结构和性能参数.研究了排种器锥筒转速与排量、各行排量一致性、总排量稳定性、破碎率等的关系;正交试验表明,在排种器锥筒转速为150 r/min、出种孔直径为3.2mm、出种孔倾角为15°时,单行播量稳定性变异系数最小,为2.38％,播种均匀性变异系数为18.2％.     

齿勺气送式芝麻精量集排器设计与试验

针对芝麻种子球形度低、流动性差导致排种过程充种稳定性差,难以实现精量播种的实际问题,基于芝麻的机械物理特性和播种农艺要求,设计了一种采用倾斜齿勺式型孔充种、气送辅助导种的芝麻精量集排器,确定了其主要结构参数,构建了充种、携种和投种环节中芝麻种子颗粒群的力学模型。应用EDEM开展了排种器排种性能仿真试验,采用三因素三水平正交试验与Box-Behnken响应面分析了型孔高度、型孔右壁倾角和齿勺倾角对排种性能的影响,结果表明,型孔高度为1.92 mm、型孔右壁倾角为8.4°、齿勺倾角为28.6°时,各行排量一致性变异系数和平均排种量分别为1.69%、3.7 g/min。以排种轴转速、种层充填高度为试验因素,以各行排量一致性变异系数、总排量稳定性变异系数为试验指标,进行排种性能二因素三水平试验,试验结果表明：排种轴转速15 r/min、种层充填高度10 mm时,各行排量一致性变异系数、总排量稳定性变异系数分别为1.62%、0.40%,排种性能较优。田间试验表明,机组作业速度为2.9 km/h时,芝麻平均种植密度为36株/m²,播种均匀性变异系数低于4%,满足芝麻田间播种要...     

基于EDEM的不同品种花生种子填充特性的仿真与试验

[目的]针对河南省种植的主要花生品种尺寸差异性较大,导致在同一排种器内排种合格率差异性较大,适应性较差,需要对不同品种花生种子在内充种式排种器中的填充特性和排种最佳转速进行研究。[方法]以豫花37、豫花65和豫花9326为试验研究对象,测量种子的三轴尺寸,并计算分析其均径、变异系数、球度等主要参数的差异与分布情况。运用EDEM软件对不同品种花生种子在内充种排种器的排种过程中的填充特性进行模拟仿真试验,并对其试验结果进行分析。[结果]试验结果表明,豫花37、豫花65在排种器转速为25 r/min时双粒率最高,填充性能最好,双粒率分别达到83.89%、89.56%；豫花9326在排种器转速为15 r/min时双粒率最高,填充性能最好,双粒率为81.99%。对豫花37号、豫花65号和豫花9326号花生种子在最佳排种转速条件下进行验证试验,结果表明：排种双粒率分别为84.31%、89.75%和82.17%,与仿真结果最大误差为0.42个百分点。[结论]利用仿真试验对不同品种的花生种子在不同转速条件下进行试验,确定了最佳转速参数,通过对最佳参数进行验证试并与仿真试验结果进行对比,在相同条件下两者之间最大误差为0.42个百分点,说明仿真试验可用于对排种器参数的设计与与优化,提高其研发和研究进度,降低加工制造成本。同时,针对不同品种的花生种子应进行不同转速调整,以提高播种的质量。     

溶解混施水肥一体化装置施肥性能试验研究

为了了解溶解混施水肥一体化装置的性能,以装置出口水肥溶液浓度的均匀性作为衡量装置施肥性能的主要参数,采用控制变量法,研究滤网桶参数、进口流量及加料器对装置施肥性能的影响.结果表明:采用60目的滤网桶时,出口水肥浓度均匀系数比40目的高6.1%;采用250 mm的滤网桶时,出口水肥浓度均匀系数比150 mm的高4.3%;相比于流量为2.5,2.0 m³/h,采用1.5 m³/h时,出口水肥浓度均匀系数分别高了12.6%和17.3%;使用加料器时,装置出口水肥浓度的均匀系数比不使用加料器加肥时高了9.9%.因此滤网桶的参数、流量均对装置施肥性能有明显的影响,滤网桶网孔数越多,滤网桶直径越大,流量越小,装置出口水肥溶液浓度的均匀系数越大,装置的施肥性能越好.     

双齿轮式排肥器设计与试验

为了提高颗粒肥料的施肥均匀性,设计了双齿轮式排肥器。利用离散元软件对排肥过程进行仿真分析,以排肥轮压力角、排肥轮间隙为试验因素,以排肥均匀度变异系数为排肥效果评价指标,分析因素对指标的影响。单因素试验结果表明,排肥轮压力角在15°～25°,排肥轮间隙在4～6 mm,排肥效果较好;通过二次通用旋转组合试验,建立了两个因素与评价指标的回归方程,试验结果表明,随排肥轮压力角、排肥轮间隙的增大,排肥均匀度变异系数均呈现先增大、后减小的趋势,当排肥轮压力角为19. 52°、排肥轮间隙为4. 7 mm时,排肥器具有最优的排肥效果,此时理论计算和仿真试验的排肥均匀度变异系数分别为15. 30%和14. 58%,两者偏差为0. 72个百分点,说明回归模型准确。最优结构参数组合下双齿轮式排肥器的台架试验结果表明,排肥量可通过排肥轮转速线性调节,排肥均匀度变异系数为15. 42%,与仿真值及理论值基本一致;同等条件下外槽轮排肥器的排肥均匀度变异系数为20. 29%,试验排肥器排肥均匀度变异系数提高了31. 58%,排肥均匀性得到明显改善。     

变粒径双圆盘气吸式精量排种器优化设计与试验

针对现有气吸式圆盘型精量播种机播种不同尺寸种子需要更换排种圆盘的缺陷,为节约成本、提高排种器通用性,基于现有圆盘型排种器,设计了一种变粒径双圆盘气吸式精量排种器,无需更换圆盘便可实现不同粒径种子的精量播种。阐述了排种器基本结构与工作原理,并对其工作过程及关键部件进行了理论分析,确定了型孔排布、型孔形状、型孔锥角等关键结构参数,运用Fluent仿真分析了5种组合型孔对气室流场的影响,通过仿真分析获得了最佳组合型孔参数,并在JSP-12排种试验台上进行了排种均匀性试验及正交试验,得到排种性能较好时的负压、排种盘转速等参数的合理范围。结果表明:当排种器圆盘型孔为60°锥角的倒角型型孔,转速为34. 5 r/min、负压为4. 1 k Pa时,其合格率为90. 46%、漏播率为2. 59%、重播率为6. 94%,排种性能较优,满足播种要求。通过田间试验跟踪观察种子后续生长情况,试验得出排种器的平均合格率90. 16%、漏播率2. 77%、播种各行排量一致性变异系数5. 34%、总排量稳定性变异系数4. 86%,与传统排种器相比作业质量显著提升。     

免耕播种机无轴螺旋排肥输肥装置设计与试验

针对西南地区坡度较大、免耕地表秸秆及根茬等造成耕地平整度较差,驱动式破茬防堵免耕播种机作业时机具整体产生振动较大,导致排肥器排肥及导肥管导肥作业性能差的问题,基于螺旋输送原理,设计了一种柔性无轴螺旋排肥输肥装置。通过对肥料的螺旋输送以及物料临界输送速度分析,得出螺旋叶片最佳充肥尺寸以及转速范围。采用EDEM仿真进行二次回归正交旋转试验和响应曲面法分析无轴螺旋排肥输肥装置最佳工作参数：螺旋叶片内半径3mm、螺旋叶片外半径12.8mm、螺旋叶片转速319r/min以及螺旋间距24.5mm。田间测试结果表明,在地表平整度平均值以及地表坡度分别为8.9cm、16.1°时,无轴螺旋排肥输肥装置在作业速度1.5 m/s时,排肥精度误差、均匀性变异系数分别为1.87%、2.52%,满足国家施肥标准,播肥符合当地农艺要求。所设计的无轴螺旋排肥输肥装置满足免耕播种施肥要求,可为在地表平整度较差时排肥和振动较大条件下排肥器以及导肥管的设计与改进提供参考。     

基于LS-SVM的螺旋定量加料预测及试验研究

为提高螺旋定量加料性能,开展了智能预测技术对加料量准确性的影响研究.针对考虑螺旋速度和填充率等因素对螺旋不连续定量加料的影响难以用精确数学模型来描述加料量的问题,以螺旋加料装置为研究对象,加料量为预测目标,螺杆旋转角度为主影响因子,螺旋速度和填充率为影响因素, 建立了一种基于最小二乘支持向量机(LS-SVM)与旋转角度的加料量预测模型,研究加料量与主影响因子和影响因素之间的复杂非线性关系.采用交叉验证方法辨识模型参数,开展螺旋不连续定量加料量预测与实际加料试验.结果表明:该模型的预测结果与设定值较吻合,优于理论估算和BP神经网络预测模型,采用分料装置填充率接近1时,预测误差平均为±0.02.该模型可应用于螺旋不连续定量加料的预测与控制.