鸡蛋自动上料装置机构分析与试验

为了优化鸡蛋加工生产线吸盘自动上料装置的结构参数,并确定样机安装中关键零部件同步位置,对该装置的核心部分——吸盘摆臂组合机构进行了结构分析和运动仿真。结果表明:由曲柄摇杆、齿轮和同步带串联组合的吸盘摆臂组合机构自由度为1、曲柄整周转动、摇杆往复摆动60°、摆臂往复摆动180°;同步带角度补偿可以保证在摆臂180°摆动中,吸盘组件始终处于水平状态,保证鸡蛋水平搬运;摆臂末端运动参数(位移、速度、加速度)变化曲线显示,当摇杆摆动到2个极位146°和206°附近时,摆臂存在一段水平速度为零的垂直上下运动,分别对应曲柄84°~108°和252°~312°,以确保吸蛋和放蛋时吸盘垂直运动;为了保证该装置同步协调运动,样机安装时必须使曲柄在96°时,摇杆处在146°、摆臂处在174°位置。样机试验表明:理论分析和仿真结果与样机实测值一致性较好。     

基于PLC的养殖场氨气生物氧化装置设计与试验

随着畜禽养殖业生产规模化、集约化不断提高,养殖场氨气排放控制日益受到关注。养殖场氨气不经处理直接排放到大气中,一方面与SO_2和NO_x结合生成大气二次颗粒物,降低大气能见度。另一方面铵的沉降还可造成土壤酸化及水体富营养化等环境问题。针对上述问题,根据生物法原理,设计了基于PLC控制的养殖场氨气生物氧化装置,实现了p H值控制、风机的启停控制、生物反应器中各环境参数的实时测量、环境参数曲线的实时显示和监测数据的自动存储等功能。设计后在北京某猪场进行了中试装置的示范搭建,运行结果表明:该装置对氨气去除率达到90%,具有运行稳定可靠、运行成本低等特点。     

自动化玉米移栽机送苗装置的研究

玉米是我国主要农作物之一,其生产效率与生产质量的好坏,直接关系着我国粮食安全。传统的玉米播种方式,不仅生产效率、作业质量和标准化程度均比较低,无法实现高效率全自动大面积玉米播种或者套种的实际需求。在新时期,随着城镇化进程加快,农村劳动力日益短缺,加上社会经济发展与科学技术的进步,为我国玉米移栽机自动化技术开发设计提供了必要的支撑条件。为此,对我国东北地区玉米试验田进行相关研究,就自动化玉米移栽机及其送苗装置技术的研发、设计进行探究,并重点阐述其基本工作原理。     

青草制辫成型装置设计与试验

为满足青藏高原等牧区青草制辫机械化需求,参考赛络纺的工作原理,设计了一种青草制辫成型装置,实现草辫的加捻和合股。通过力学分析,得知青草制辫成型与草辫轴向移动速度、加捻滚筒旋转速度、加捻滚筒半径以及喂入量有关,并分析出稳定草辫的最终捻度和捻回角,与加捻滚筒转速及牵引辊线速度有关,与加捻时间和加捻区的长度无关。结合实际,提出将草辫承受的最大拉力作为评价草辫紧实度考核指标的一种方法,并对草辫进行了受力分析,得出草辫所能承受的最大拉力与捻回角成正相关。样机试验结果表明,成型机生产率为427 kg/h,工作功率为0.428 k W,成型草辫堆积密度为143.3 kg/m~3,成型草辫所能承受的最大拉力为300~350 N,试验结果满足实际作业要求。     

基于DEM-CFD耦合的气吸式酸枣捡拾装置的优化设计

针对目前酸枣的收获主要依赖人工的问题,研究一种气吸式酸枣捡拾机械装置。分析酸枣的物理特性,计算酸枣的悬浮速度、流体域压降变化,通过逆向技术、三维图像重建获取酸枣的点云数据,并对酸枣的点云数据进行降噪处理,建立酸枣三维模型。通过Edem-Fluent气固耦合软件对酸枣吸拾过程进行仿真分析,获取管径、流量、酸枣速度、接触力等参数,利用响应面分析对参数进行优化,并研制酸枣捡拾机进行试验。分析表明,流量是影响捡拾效率的主要因素,管径是影响酸枣破损的主要因素,仿真结果和试验表明气吸式酸枣捡拾装置最佳管径0.11 m,最佳流量0.28 m3·s^-1。该装置能降低酸枣采收成本,缩短酸枣采收周期,同时提高捡拾效率。     

三七超窄行气吸式精密排种器设计与试验

三七播种行株距均为50 mm左右,属于密集型精密播种。为实现三七超窄行精密播种,设计一种超窄行气吸式精密排种器。通过理论计算与数值模拟,确定主要结构参数;以云南文山三七种子为播种对象,基于EDEM离散元软件,对水滴形窝眼孔加工倾角影响充种性能进行仿真模拟试验,得出较佳加工倾角为50°;以吸孔负压、排种轮转速和种层高度为影响因素,以合格指数、重播指数、漏播指数和各行排量一致性变异系数为试验指标,进行三因素二次回归正交旋转组合试验。试验结果表明:影响合格指数的主次顺序为吸孔负压、排种轮转速、种层高度;当种层高度为50 mm、排种轮转速为34～48 r/min、吸孔负压为560～660 Pa时,合格指数大于93. 0%,重播指数小于3. 5%,漏播指数小于3. 5%,各行排量一致性变异系数小于3. 0%,满足三七播种要求。     

禽蛋壳膜旋风式气流清选装置研究

为减轻废弃蛋壳对环境的污染,提高蛋壳和蛋膜的附加价值,提出了蛋壳蛋膜旋风式气流分选方式。首先,基于Fluent-EDEM耦合模拟研究了旋风式气流清选装置的清选筒直径、直筒段高度等结构参数对清选筒内的流场特性、颗粒轨迹、颗粒分布的影响;其次,根据仿真结果确定了清选筒的基本尺寸,搭建试验台,以筒顶结构、风机转速、喂料机转速和喂入量为试验因素,以蛋膜的清洁率和回收率为试验指标,进行壳膜清选试验;最后,通过正交试验、二次通用旋转组合试验和优化设计,得出了最优因素参数组合。仿真显示:清选筒内流场中心柱状区域速度大、且方向向上,外围速度低、且方向向下,升气管处气压最低,有利于壳膜的分选;增大清选筒筒径会造成蛋壳回流,筒径过小不利于蛋膜收集的清洁率;增加筒体高度导致筒内能量损失过大,蛋膜回收率较低,减小筒体高度导致筒内能量损失小,筒内气流速度较大,蛋膜分选的清洁率低。试验结果表明,锥形筒顶较平顶蛋膜回收率高;物料进口速度过大,则壳膜因离心力大贴着筒壁运动,达不到壳膜分选的效果;当喂入量500 g/s、风机转速2 892 r/min、喂料机转速918 r/min时,蛋膜回收率高于94%,蛋膜清洁率高于96%。验证试验与优化结果相近,优化结果可信。     

犁旋组合式油菜直播机扣垡装置设计与试验

针对长江中下游稻油轮作区油菜直播作业时,因前茬水稻留茬高、秸秆量大而导致旋耕部件作业耕深浅、秸秆埋覆率低的问题,结合油菜根系生长对直播的农艺要求,提出犁耕与旋耕组合的联合耕整方案,设计一种与油菜直播机配合,通过先抬、后扣的作业方式,实现高茬粘重土壤有序翻埋的扣垡装置,并集成了犁旋组合式油菜直播机。分析阐述了扣垡犁曲面形成原理,确定了其关键影响因素导线、元线角、母线的数学模型,构建了土垡与扣垡犁力学模型,阐明了犁体曲面扣垡过程。为验证扣垡装置功能,在高茬秸秆工况下开展扣垡犁单体试验,试验结果表明,扣垡犁平均扣垡率为93.41%,具有较好的扣垡埋茬功能。以设计的犁旋组合式油菜直播机与仅有旋耕装置的油菜直播机分别在秸秆留茬高度为338、452 mm工况下进行了田间对比试验,2种工况下,犁旋组合式直播机相对仅有旋耕装置的油菜直播机的耕深分别提高了137、110 mm,秸秆埋覆率分别提高了33.94、28.36个百分点,种床耕整效果优于仅有旋耕装置的油菜直播机,作业质量满足油菜播种要求。该研究可为犁旋组合式耕整机和犁体曲面优化设计提供参考。     

胡萝卜联合收获机单圆盘对顶切割装置设计与试验

针对胡萝卜联合收获过程中对顶切割装置作业后胡萝卜损伤率高、切净率低等问题,设计了一种单圆盘对顶切割装置,并阐述了其主要结构及工作原理。在统计分析胡萝卜基本物理特性的基础上,通过理论计算确定了斜拉式导向齐平对顶机构的两对齐基板间距、拉齐区长度和对齐基板斜边角度等主要结构参数,达到胡萝卜茎叶精准拉齐的目的。以螳螂前肢胫节曲线为原型,将拟合优化后的曲线形状应用至圆盘动割刀和直割刀刃口上,构建切割机构-胡萝卜茎叶力学模型,分析其满足胡萝卜被高效切断的条件。对圆盘割刀进行运动学分析,建立圆盘割刀前进方向的运动学模型,确定影响装置工作性能的因素为胡萝卜输送速度和圆盘割刀转速。以胡萝卜收获机夹持输送皮带轮转速(胡萝卜输送速度)和圆盘割刀转速为试验因素,以胡萝卜根茎损伤率、茎叶切净率、切割平整度为试验指标,进行了二因素五水平二次正交旋转组合试验,通过对试验结果进行分析优化,确定最佳参数组合。结果表明,当胡萝卜收获机夹持输送皮带轮转速为113 r/min、圆盘割刀转速为156 r/min时,对顶切割装置性能最优,此时胡萝卜损伤率均值为0.53%、切净率均值为95.41%、平整度均值为94.10%。对优化结果进行田间试验验证,验证结果与优化结果基本一致,作业过程中装置工作平稳。     

柔性机械式大豆精量排种器设计与试验

针对免耕播种作业时沙土和碎秸等飘浮物被气吸式排种器吸入充种室内,导致排种工作部件损坏、排种质量降低等问题,设计了一种柔性清护种机械式大豆精量排种器。对排种器工作过程进行理论分析,确定了影响工作性能的主要结构与工作参数;通过单因素对比试验确定了对排种性能影响最小的护种毛刷材料;采用三因素五水平二次正交旋转中心组合试验方法,以作业速度、充种倾角、护种距离为试验因素,以合格指数、漏播指数、重播指数和破损指数为评价指标,应用Design-Expert 8.0.6.1软件对试验结果进行方差分析。结果表明：各因素对合格指数的影响显著性由大到小依次为作业速度、护种距离、充种倾角,各因素对漏播指数的影响显著性由大到小依次为护种距离、作业速度、充种倾角,各因素对重播指数的影响显著性由大到小依次为作业速度、充种倾角,护种距离影响不显著,各因素对破损指数的影响显著性由大到小依次为护种距离、作业速度、充种倾角;当作业速度为8~12km/h、充种倾角70°、护种距离为-1.5mm时,排种合格指数大于94%、漏播指数小于3%、重播指数小于3%、破损指数小于0.2%,满足免耕大豆高速精量播种作业要求。