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苹果颗粒离散元接触参数标定与仿真试验

农业工程学报 2024年第12期40卷 66-76页

作者：张宏建韩欣杨化伟陈修波赵光泽孙经伟孙林林王金星山东农业大学机械与电子工程学院泰安271018 山东省农业机械科学研究院济南252100 山东省园艺机械与装备重点实验室泰安271018

为精准确定红富士、花牛和黄元帅苹果的接触参数,该研究基于离散元法对3种苹果颗粒的仿真模型进行接触参数标定试验。首先,创建3种苹果的离散元填充模型,并通过电子秤、万能试验机等试验设备,确定其本征参数。其次,通过碰撞弹跳试验、... 详细信息

为精准确定红富士、花牛和黄元帅苹果的接触参数,该研究基于离散元法对3种苹果颗粒的仿真模型进行接触参数标定试验。首先,创建3种苹果的离散元填充模型,并通过电子秤、万能试验机等试验设备,确定其本征参数。其次,通过碰撞弹跳试验、斜面滑移试验和斜面滚动试验,得到红富士、花牛和黄元帅苹果与亚克力板的碰撞恢复系数分别为0.473、0.432和0.466;与亚克力板的静摩擦系数分别为0.435、0.536和0.519;与亚克力板的滚动摩擦系数分别为0.007 7、0.013 8和0.008 8。最后,通过堆积角试验、最陡爬坡试验确定二次回归正交旋转组合试验,得到红富士、花牛和黄元帅同种苹果间的碰撞恢复系数分别为0.487、0.348和0.469;静摩擦系数分别为0.584、0.869和0.644;滚动摩擦系数分别为0.084、0.096和0.093。试验结果表明,红富士、花牛和黄元帅苹果仿真试验与物理试验的休止角相对误差分别为5.95%、6.55%、8.67%。研究结果可为苹果物理特性和低损采收技术研究提供理论依据和模型支撑。

关键词：离散元模型苹果接触参数标定与试验堆积角

基于PLC控制的等径凸轮传动自动变速秸秆粉碎还田装置设计与试验

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农业机械学报 2024年第7期55卷 96-110页

作者：林涵何进李慧王超李航谭露中国农业大学工学院北京100083 农业农村部保护性耕作农业装备重点实验室北京100083 山东省农业机械科学研究院济南250100

为提高玉米秸秆粉碎还田机具作业质量,解决传统秸秆粉碎还田机械作业参数不可实时调节等问题,基于等径凸轮机构往复运动原理,设计了一种基于PLC控制的自动变速秸秆粉碎还田装置。通过分析地表支撑条件下秸秆粉碎过程中受力变化,确定影... 详细信息

为提高玉米秸秆粉碎还田机具作业质量,解决传统秸秆粉碎还田机械作业参数不可实时调节等问题,基于等径凸轮机构往复运动原理,设计了一种基于PLC控制的自动变速秸秆粉碎还田装置。通过分析地表支撑条件下秸秆粉碎过程中受力变化,确定影响秸秆粉碎效果主要因素,利用LS-Dyna软件确定主要因素取值范围;通过理论计算和动力学仿真分析,优化粉碎刀运动轨迹并确定粉碎机构关键部件参数。为提高玉米秸秆粉碎合格率,建立“泵-阀-马达”调速模型,设计人机交互界面进行作业参数设置,实现不同秸秆覆盖量情况下,秸秆粉碎装置作业参数快速匹配,以机具前进速度、秸秆覆盖量为试验因素,以秸秆粉碎合格率为评价指标进行单因素试验。试验结果表明,当田间秸秆覆盖量一定时,随着主轴转速增加,粉碎合格率呈明显上升趋势;当主轴转速一定时,随着田间秸秆覆盖量的增加,粉碎合格率有所下降;当主轴转速超过200 r/min时,秸秆粉碎合格率均达到90%以上,基本保持不变。为进一步验证试验结果,进行变速秸秆粉碎方式与定速秸秆粉碎方式对比试验。试验结果表明,变速秸秆粉碎方式秸秆粉碎合格率为92.17%,优于定速秸秆粉碎方式。该装置实现了秸秆粉碎还田作业参数精准控制,为秸秆粉碎还田机具智能化发展提供了技术支撑。

关键词：秸秆覆盖变速粉碎还田装置等径凸轮比例调速 PLC控制

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热风红外联合干燥装置均风板的设计与试验

农机化研究 2024年第1期46卷 238-246页

作者：郭子文张晓勤王志琴王光辉王德成孙庆运中国农业大学工学院北京100083 山东省农业机械科学研究院济南250100

为提高苜蓿干燥过程中的均匀性和热利用效率,设计了一台热风红外联合干燥装置,并进行了干燥腔内均风板结构的优化设计,分析了在侧向进风条件下的不同结构参数对流场均匀性的影响。采用数值分析与试验相结合的方法,通过单因素和正交试验... 详细信息

为提高苜蓿干燥过程中的均匀性和热利用效率,设计了一台热风红外联合干燥装置,并进行了干燥腔内均风板结构的优化设计,分析了在侧向进风条件下的不同结构参数对流场均匀性的影响。采用数值分析与试验相结合的方法,通过单因素和正交试验对均风板进行结构参数优化,以均风板级数、孔径、孔径比、开孔率和均风板间距为试验因素,以气流速度的变异系数为评价指标,确定了最佳的结构参数并进行试验验证。仿真结果表明:在结构参数为一级均风板孔径12mm、孔径比0.75、二级均风板开孔率12.57%、两级均风板间距20mm时,整体流场的变异系数最低为6.15%。验证试验结果显示:平均速度的相对偏差为4.92%,流场的变异系数的相对偏差小于2%,空气流速的相对偏差低于12%,气流均化效果明显。研究结果可为苜蓿干燥装置均风板的优化设计提供理论参考。

关键词：红外热风联合干燥 CFD仿真均风板苜蓿

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花生连作土壤土层置换式深翻犁的设计与试验

中国油料作物学报 2024年第3期46卷 478-488页

作者：张宁宁康建明张春艳王小瑜彭强吉张正万书波山东省农业机械科学研究院山东济南250100 山东省农业科学院山东济南250100

针对目前花生连作导致花生减产的问题,设计研制了土层置换式深翻犁。重点对土层置换式深翻犁的翻转机构进行机械设计和运动分析,对犁体曲面进行了理论分析和受力分析。为验证土层置换式深翻犁的作业性能,以犁铧安装角、耕宽、作业速度... 详细信息

针对目前花生连作导致花生减产的问题,设计研制了土层置换式深翻犁。重点对土层置换式深翻犁的翻转机构进行机械设计和运动分析,对犁体曲面进行了理论分析和受力分析。为验证土层置换式深翻犁的作业性能,以犁铧安装角、耕宽、作业速度为试验因素,以耕深变异系数、植被残茬覆盖率和翻垡率为性能评价指标,进行三因素二次旋转正交组合田间预试验,得到各因素的响应曲面模型,分析了各因素对性能的影响,并以耕深变异系数最低、植被残茬覆盖率最高和翻垡率最高为目标对各因素进行优化。最优结果为:犁铧安装角为25.58°、耕宽为526.01mm、作业速度为5.82 km/h时,耕深变异系数为3.35%、植被残差覆盖率为93.95%、翻垡率为94.39%。以最优结果为基础,对作业速度设置5个梯度进行田间验证试验。验证试验结果表明,当土层置换式深翻犁以最优犁铧安装角、耕宽作业时,各个速度梯度下耕深变异系数均小于4%、残茬覆盖率均大于90%、翻垡率均大于90%,满足翻转犁作业质量要求。连续两年应用土层置换式深翻犁对连作花生地进行增产效果试验,试验结果表明,2022年花生产量比对照组增产21.2%,2023年增产16.9%,增产效果显著。本研究可为连作花生大面积单产提升提供技术支持。

关键词：花生连作土层置换深翻犁增产

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AA7075-T6铝合金电阻点焊工艺参数优化研究

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材料导报 2024年第17期38卷 254-261页

作者：邱飒蔚蒋家传叶拓张越雷贝王涛湖南工学院智能制造与机械工程学院湖南衡阳421002 湖南工学院汽车零部件技术研究院湖南衡阳421002 湘潭大学机械工程与力学学院湖南湘潭411105

轻量化结构设计在保证了结构强度的前提下降低了整车质量,减少了能量消耗,成为汽车工业和航空航天的研究重点。本工作通过建立正交实验获取AA7075-T6铝合金的最佳焊接工艺参数。对接头进行拉伸剪切实验、金相观察和显微硬度测试,并对最... 详细信息

轻量化结构设计在保证了结构强度的前提下降低了整车质量,减少了能量消耗,成为汽车工业和航空航天的研究重点。本工作通过建立正交实验获取AA7075-T6铝合金的最佳焊接工艺参数。对接头进行拉伸剪切实验、金相观察和显微硬度测试,并对最优参数组合进行数值模拟,以研究焊接工艺参数对接头质量的影响。结果表明:当焊接时间为60 ms、焊接电流为17 kA、电极压力为0.22 MPa时,点焊接头的综合力学性能最好;焊接参数对电阻点焊接头力学性能的影响顺序为焊接时间>焊接电流>电极压力。焊接过程数值模拟得到的熔核尺寸与实验结果一致。焊接过程发生飞溅和熔核存在缩孔缺陷,导致接头的力学性能较差,失效模式为界面断裂。由于焊接过程接头显微组织发生变化,接头显微硬度变化呈“W”形。

关键词： AA7075-T6铝合金电阻点焊(RSW) 工艺参数显微硬度数值模拟

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航空偏振辐射计偏振精度验证及带外响应分析

光子学报 2024年第4期53卷 62-72页

作者：许正东姚萍萍李孟凡王相京储洋浩胡亚东陈结祥洪津安徽大学物质科学与信息技术研究院合肥230061 中国科学院合肥物质科学研究院安徽光学精密机械研究所合肥230031 合肥工业大学仪器科学与光电工程学院合肥230009

为满足航空平台图像大气校正的应用需求,在可见近红外至短波红外波段,同时获取大气多谱段偏振辐射信息,研制了一种用于航空轻量化的偏振探测仪器,航空偏振辐射计。首先,对仪器进行系统描述与光学组件简介,并给出仪器的主要技术参数,其... 详细信息

为满足航空平台图像大气校正的应用需求,在可见近红外至短波红外波段,同时获取大气多谱段偏振辐射信息,研制了一种用于航空轻量化的偏振探测仪器,航空偏振辐射计。首先,对仪器进行系统描述与光学组件简介,并给出仪器的主要技术参数,其次为保证仪器数据的可用性与参数反演精度,仪器装调之后,在实验室进行绝对辐射定标及偏振测量精度验证。研究结果表明:航空偏振辐射计的绝对辐射定标不确定度优于2.51%,各偏振波段对0.2线偏振度目标的偏振测量精度优于0.16%。同时对490 nm波段偏振精度不理想的情况进行分析,并使用单色仪系统验证其受带外响应影响,通过对比实验验证,针对490 nm波段的偏振通道,去除带外响应影响后,其偏振精度从2.29%提升至0.06%。

关键词：航空偏振辐射计大气校正偏振探测测量精度带外响应

振动环境下直动式溢流阀的防压力波动可靠性分析

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振动与冲击 2024年第11期43卷 66-71页

作者：查从燚孙志礼刘勤潘陈蓉东北大学机械工程与自动化学院沈阳110819 中国兵器科学研究院北京100089 安徽新华学院通识教育部合肥230088

液压装备工作环境复杂,其中不乏存在振动、冲击等不利因素,这些因素与不确定性因素耦合极易引起溢流阀调定不当从而造成液压装备失效。针对此问题,考虑不确定性因素的影响,提出了一种直动式溢流阀防压力波动可靠性分析模型。通过适当简... 详细信息

液压装备工作环境复杂,其中不乏存在振动、冲击等不利因素,这些因素与不确定性因素耦合极易引起溢流阀调定不当从而造成液压装备失效。针对此问题,考虑不确定性因素的影响,提出了一种直动式溢流阀防压力波动可靠性分析模型。通过适当简化建立了溢流阀在振动环境下的数学模型,并以调定压力波动幅值是否超过国标规定值为判别条件,构建了溢流阀压力波动失效的功能函数。考虑到功能函数为强非线性隐式,将MATLAB/Simulink仿真与主动学习Kriging模型相结合建立溢流阀防压力波动可靠性分析方法,并得到了振动环境下溢流阀压力波动失效概率。所得结果不仅为溢流阀的可靠性评估和设计优化提供了新的指导,还对发展液压相关元件可靠性技术具有一定的学术价值。

关键词：振动溢流阀防压力波动可靠性 Kriging模型

大气典型α二羰基化合物的光谱探测方法和外场应用

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光谱学与光谱分析 2024年第8期44卷 2127-2136页

作者：陈浩贾晔徐捷段俊梁帅西苏州科技大学机械工程学院机械电子工程系江苏苏州215009 中国科学院合肥物质科学研究院安徽光学精密机械研究所安徽合肥230031 战略支援部队信息工程大学基础部河南郑州450002

乙二醛和甲基乙二醛是大气环境中两种最典型的α二羰基化合物,其浓度变化是大气VOCs氧化过程和反应活性的重要表征,对于研究大气VOCs氧化反应具有重要意义。大气乙二醛和甲基乙二醛具有浓度极低、寿命短、活性较强,使其浓度的准确探测... 详细信息

乙二醛和甲基乙二醛是大气环境中两种最典型的α二羰基化合物,其浓度变化是大气VOCs氧化过程和反应活性的重要表征,对于研究大气VOCs氧化反应具有重要意义。大气乙二醛和甲基乙二醛具有浓度极低、寿命短、活性较强,使其浓度的准确探测具有一定的挑战性,导致外场环境的监测结果较少,缺乏大气化学反应机理分析的研究。对于α二羰基化合物的探测先后发展出化学衍生化法、质谱法等,能够有效地实现气体浓度监测,而技术也存在一定的局限。随着光学技术的进步,针对大气α二羰基化合物发展了一系列的光谱测量手段,比如差分吸收光谱、腔增强吸收光谱、激光诱导磷光、傅里叶红外光谱等技术,具有非接触、探测限低、灵敏度高、时间分辨率高等特点。综述了乙二醛和甲基乙二醛的光谱测量技术现状和发展趋势,对方法的原理、技术要点、优缺点等进行了详细的说明,列举了技术的器件参数、反演算法、探测限等关键特征,并对其国内外相关应用予以介绍。针对高活性α二羰基化合物的标定需求,详细说明并对比分析了现有条件下常用的气流稀释法、待测物溶液温控起泡器法、加热法、大气反应法等气体标定方法。对基于光谱技术的大气α二羰基化合物外场观测实验进行汇总分析,对实验条件、浓度结果、主要结论等予以总结,表明光谱技术是乙二醛和甲基乙二醛探测的有力手段,列表说明了浓度变化与一次污染排放、VOCs氧化、二次有机气溶胶生成等反应的相关性;重点讨论了甲醛、乙二醛、甲基乙二醛混合比率,得出不同环境下的混合比数值范围,表明RGF在BVOCs环境下数值较低,高混合比可能预示着人工源VOCs的影响。

关键词：光谱技术乙二醛甲基乙二醛挥发性有机物标定

恒温下相对湿度对果蔬热风干燥特性和品质的影响及调控

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农业工程学报 2024年第2期40卷 29-40页

作者：巨浩羽张卫鹏于贤龙王庆惠高振江肖红伟河北经贸大学生物科学与工程学院石家庄050061 北京工商大学人工智能学院北京100048 山东省农业机械科学研究院济南250100 新疆农业科学院农业机械化研究所乌鲁木齐830091 中国农业大学工学院北京100083

相对湿度作为干燥介质的重要参数,对干燥热质传质过程和干燥品质具有显著影响。但由于相对湿度对干燥过程的影响机理及优化调控机制尚不明确,导致相对湿度的调控方式多依靠经验,造成干燥效率低、品质差、能耗高等问题。对于传质过程,降... 详细信息

相对湿度作为干燥介质的重要参数,对干燥热质传质过程和干燥品质具有显著影响。但由于相对湿度对干燥过程的影响机理及优化调控机制尚不明确,导致相对湿度的调控方式多依靠经验,造成干燥效率低、品质差、能耗高等问题。对于传质过程,降低相对湿度能够增大对流传质系数,加快物料表面水分蒸发;而对于传热过程,升高相对湿度能够增大对流传热系数,加快物料升温速率。相对湿度较高时,物料升温速率快,内部水分迁移量增大,但表面水分蒸发量较小;而当相对湿度较低时,物料升温速率较慢,内部水分迁移量较小,但表面水分蒸发量较大。相对传热和传质过程的影响此消彼长,互相耦合。高相对湿度主要体现为对传热过程的影响,低相对湿度主要体现为对传质过程的影响。高相对湿度能够抑制物料表面的结壳,并能够提高复水性,降低收缩率。阶段降湿及多阶段降湿干燥方式下物料表面形成和保持了蜂窝状多孔结构,能够提高干燥效率和品质。基于监测物料温度的相对湿度调控方式被验证为较优的相对湿度控制方式。阶段降湿干燥方式适用性的实质为:干燥过程中所体现出的对流传热热阻和内部导热热阻的相对大小,及对流传质阻力和内部传质阻力的相对大小,不同干燥条件和物料种类、厚度会影响以上传热传质阻力的大小,从而呈现出不同适应性的结果。当阶段降湿干燥过程中传热毕渥数>1且传质毕渥数>0.1时,说明阶段降湿干燥过程适用于此物料的干燥。该文综合论述了相对湿度对果蔬热风干燥过程中热质传递及干燥品质的影响,优化调控策略及适用性范围4个方面内容,明确了果蔬热风干燥过程中相对湿度的影响机理,为相对湿度的优化调控提供理论依据和技术支持。

关键词：干燥相对湿度传热过程传质过程调控策略适用性