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基于控温控湿的沙棘红外联合热风干燥均匀性与工艺

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农业工程学报 2024年第6期40卷 120-133页

作者：耿智化李孟卿朱丽春于贤龙胡斌张茜王军扬杨旭海石河子大学机械电气工程学院石河子832003 农业农村部西北农业装备重点实验室石河子832003 山东省农业机械科学研究院济南250100 新疆一七零团丝路沙棘生物科技有限公司塔城834612 现代农业机械兵团重点实验室石河子832003

新鲜沙棘含水率高且易腐烂变质,干燥是延长货架期的重要方式之一。针对现有沙棘热风干燥周期长、品质差、能耗高等问题,该研究基于控温控湿设计了一种红外联合热风干燥装置,并对装置的气流分配室结构进行了优化,设计了一种圆柱形扰流板... 详细信息

新鲜沙棘含水率高且易腐烂变质,干燥是延长货架期的重要方式之一。针对现有沙棘热风干燥周期长、品质差、能耗高等问题,该研究基于控温控湿设计了一种红外联合热风干燥装置,并对装置的气流分配室结构进行了优化,设计了一种圆柱形扰流板和方形挡风板,利用数值模拟软件COMSOL对干燥装置中速度场、温度场和湿度场进行了模拟,结果表明通过增加半圆柱扰流板能够改变干燥层间气流量,解决干燥不均匀性问题;借助增设扰流板能够提高气流速度,利用自由流区域高温低湿干燥介质的干燥能力,防止干燥层内不同区域出现干燥不均匀的现象。优化后的干燥室结构将5个干燥层间的最大速度偏差比显著降低。以沙棘为研究对象对干燥工艺进行了试验研究。结果表明,不同干燥温度对沙棘控温控湿红外联合热风干燥时间有显著影响,干燥水分比随干燥时间的增加呈现指数下降趋势。基于层次分析法得到各干燥特性和干燥品质权重,采用综合评价方法得到不同干燥温度下75℃干燥条件综合评分最高。不同介质湿度干燥条件下,当介质湿度为10%干燥时,干燥所需能耗最低,干燥后沙棘复水比最高,具有最高的维生素C(vitamin C,Vc)保留率和总黄酮含量,综合评分最高。40%介质湿度不同持续时间下,40 min得到的沙棘亮度值、复水比、Vc保留率和总黄酮含量最高,综合评分最高。该研究明确了控温控湿沙棘红外联合热风干燥最优工艺,对提升沙棘产地初加工机械化水平,促进沙棘产业健康持续发展具有重要意义。

关键词：能耗干燥控温控湿沙棘均匀性品质特性

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肉鸡平养鸡舍自走式粪污清收装袋一体机研制

农业工程学报 2024年第3期40卷 251-261页

作者：李许杰闫锋欣胡凯何鑫马泽峰袁青妍 MIRZOEV Shamsullo Izatovich 西北农林科技大学机械与电子工程学院杨凌712100 江苏立华牧业股份有限公司常州213168 塔吉克农业大学农业机械化学院杜尚别734003

针对肉鸡平养鸡舍粪污表层结饼、地面不平、清收量大等问题,该研究研制了可实现舍内粪污表层破碎、收集装袋和地面清扫等功能的自走式清粪装袋一体机。通过优选作业形式,结合功能需求和平养鸡舍尺寸,设计了整机关键机构的结构形式和工... 详细信息

针对肉鸡平养鸡舍粪污表层结饼、地面不平、清收量大等问题,该研究研制了可实现舍内粪污表层破碎、收集装袋和地面清扫等功能的自走式清粪装袋一体机。通过优选作业形式,结合功能需求和平养鸡舍尺寸,设计了整机关键机构的结构形式和工作参数;通过ANSYS/LS-DYNA模块仿真粪污破碎过程,分析了破碎过程中刀具的受力情况,当破碎力大于165.32 N时可实现粪污表层的破碎,刀具的仿真阻力均值与计算值的相对误差为1.10%,刀具结构参数设计合理;利用ANSYS静力学模块和振动模态分析模块验证机架强度和稳定性。根据优化结果试制机样机,通过粪污清收预试验和舍内清收试验验证整机和清收效果。试验结果表明,机具行走速度为0.10 m/s、工作部件转速为240 r/min时,地面洁净率为95.38%,清收速率为178.02 m^(2)/h,满足肉鸡平养鸡舍粪污清收作业要求。研究成果可为肉鸡等地面平养畜禽的粪污清收装备研发提供理论指导和技术支撑。

关键词：机械设计养殖平养鸡舍清粪机

基于ADAMS的三缸卧式压榨机构仿真与试验验证

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中国油脂 2024年

作者：安然胡淑珍梁昊张法楷罗云奎汤超兰郭金强浙江三中粮油科技有限公司中国农业机械化科学研究院

分析了三缸液压压榨机构的工作原理，并利用ADAMS软件建立虚拟样机及进行仿真分析。根据四个工作步骤对弹簧复位机构进行弹簧刚度及预紧力设计，在满足机构运动设计要求的前提下，得到弹簧最佳参数取值。根据仿真分析的结果进行设计制... 详细信息

分析了三缸液压压榨机构的工作原理，并利用ADAMS软件建立虚拟样机及进行仿真分析。根据四个工作步骤对弹簧复位机构进行弹簧刚度及预紧力设计，在满足机构运动设计要求的前提下，得到弹簧最佳参数取值。根据仿真分析的结果进行设计制造，为消除制造及装配误差，实际设计的弹簧刚度为32.689N/mm、预紧力为163.45N，略大于仿真弹簧参数取值结果，在试验中对压榨过程中压榨环及压盘体位置进行测量，运行过程中压榨环与压盘体最大轴向缝隙仅为2.54mm，无漏料现象，且所有运动部件均能复位到初始位置，运行平稳可靠。

关键词：液压压榨制油 ADAMS 运动仿真弹簧设计

2A97铝锂合金喷丸表面完整性及耐腐蚀性能分析

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表面技术 2024年第15期53卷 184-193页

作者：黄浩牛金涛尹建国张朝阳王相宇乔阳济南大学机械工程学院济南250022 山东开泰抛丸机械股份有限公司山东滨州256217

目的延长2A97铝锂合金的服役寿命,提高其耐腐蚀性能。方法采用正交试验法,研究喷丸工艺对合金2A97加工表面完整性的影响。通过极差分析,获得喷丸角度、弹丸粒径、喷丸速度和覆盖率等工艺参数对表面粗糙度、残余应力和加工硬化的影响。... 详细信息

目的延长2A97铝锂合金的服役寿命,提高其耐腐蚀性能。方法采用正交试验法,研究喷丸工艺对合金2A97加工表面完整性的影响。通过极差分析,获得喷丸角度、弹丸粒径、喷丸速度和覆盖率等工艺参数对表面粗糙度、残余应力和加工硬化的影响。采用超景深三维显微镜分析2A97喷丸前后的表面形貌,采用扫描电子显微镜分析表面元素分布,采用光学显微镜表征其微观组织结构。通过动电位极化测试和表面接触角的测量,对比、评价喷丸处理对合金表面耐腐蚀性能的影响。结果喷丸处理在合金2A97表面引入了剧烈的塑性变形层,且使其表面粗糙化。与喷丸角度和覆盖率相比,喷丸速度和弹丸粒径对表面粗糙度的影响程度更大。喷丸表面的最大残余压应力为-415.54MPa,表面加工硬化程度在133%~241%之间波动。与未喷丸相比,经喷丸后试样表层组织发生了明显细化。在质量分数为3.5%的NaCl溶液中,喷丸试样表面表现出更好的耐腐蚀性能,表面腐蚀坑数量及大小明显降低;喷丸表面接触角均大于90°,均表现出疏水性。结论相较于铣削表面,2A97铝锂合金喷丸表面的耐腐蚀性能更加优异。

关键词： 2A97铝锂合金喷丸工艺表面完整性耐腐蚀性能润湿性

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基于改进鱼群算法的履带式收割机路径跟踪

山西农业大学学报（自然科学版） 2024年第4期44卷 109-117页

作者：王芳张伟申珂刘中峰山西省农业机械发展中心山西太原030027 神农农业机械发展(山西)集团有限公司山西太原030031 神农科技集团有限公司山西太原030045

[目的]农田环境的复杂性对履带式收割机的路径跟踪精度提出了严峻挑战。为了提升收割机在农田作业中的路径跟踪性能,减少跟踪偏差,本研究提出了一种基于改进鱼群算法的履带式收割机全田块路径跟踪方法。[方法]根据履带式收割机的结构特... 详细信息

[目的]农田环境的复杂性对履带式收割机的路径跟踪精度提出了严峻挑战。为了提升收割机在农田作业中的路径跟踪性能,减少跟踪偏差,本研究提出了一种基于改进鱼群算法的履带式收割机全田块路径跟踪方法。[方法]根据履带式收割机的结构特性,将其作业过程简化为二维平面上的运动形式。通过结合全局与局部坐标系的转换,构建了收割机运动轨迹的数学模型,并进一步建立了相邻时刻履带式收割机全田块作业的运动模型。随后,根据不同作业状态,以收割机的前视距离作为关键参数,确定增益系数,从而获取其实时控制变量。为优化路径跟踪效果,引入了粒子滤波算法对鱼群算法进行改进,并以此构建了目标函数。在目标求解过程中,通过算法的不断迭代和优化,实现了收割机路径的精准跟踪。[结果]经过多次试验验证,在设定不同起始偏差点的情况下,本文提出的方法表现出了良好的跟踪性能。应用本文方法后,作业路径跟踪平均响应时间为0.52 s,最小转弯半径为5.0 m,平均偏差0.8 m,最小偏差0.5 m,与设定路线基本一致。这一结果充分证明了本文设计方法的有效性。[结论]综上所述,本文提出的基于改进鱼群算法的履带式收割机全田块路径跟踪方法,能够准确实现收割机在复杂农田环境中的精准跟踪,跟踪效果好,具有广泛的应用价值。

关键词：粒子滤波鱼群算法履带式收割机路径跟踪农田作业

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一种新型引磁式磁流变阻尼器研究

振动与冲击 2024年第10期43卷 248-259页

作者：王成龙吴鲁杰魏学谦曾庆良山东科技大学机械电子工程学院山东青岛266590 济南宇视智能科技有限公司济南250014

针对特定结构限制下磁流变阻尼器工作性能的优化问题,在传统磁流变阻尼器的基础上设计了一种新型引磁式磁流变阻尼器,建立了磁场与流场耦合动力学模型;以输出阻尼力和动态可调系数为优目标函数,基于多目标遗传算法对该型磁流变阻尼器内... 详细信息

针对特定结构限制下磁流变阻尼器工作性能的优化问题,在传统磁流变阻尼器的基础上设计了一种新型引磁式磁流变阻尼器,建立了磁场与流场耦合动力学模型;以输出阻尼力和动态可调系数为优目标函数,基于多目标遗传算法对该型磁流变阻尼器内部活塞进行了优化;建立了多物理场耦合模型并进行了仿真和冲击试验。仿真结果表明:在相同外形尺寸条件下,新型磁流变阻尼器的有效阻尼通道长度为64 mm,相比普通磁流变阻尼器提高了60%;新型磁流变阻尼器的力学特性与动态可调性更加优越,当施加2.0 A电流、活塞运动速度为0.09 m/s时,新型磁流变阻尼器的输出阻尼力为55.9 kN,相比普通磁流变阻尼器(32.4 kN)提高了72.5%;施加不同大小电流时新型磁流变阻尼器的峰值压力与吸能容量均明显高于普通磁流变阻尼器。冲击试验结果表明:当施加2.0 A的电流、冲击速度为2.45 m/s时,相比普通磁流变阻尼器,其峰值压力达到11.64 MPa、峰值压力提高约41%。峰值压力试验结果与仿真结果对比表明:仿真结果和试验结果的趋势是一致的,其相对误差在0.1之内,表明了仿真模型的有效性。

关键词：磁流变液磁流变阻尼器多物理场耦合冲击试验

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播种机星齿球面盘式覆土装置设计与试验

农业机械学报 2024年第4期55卷 23-31,73页

作者：卢琦刘立晶刘忠军靳文停中国农业机械化科学研究院集团有限公司北京100083 农业装备技术全国重点实验室北京100083

针对V型挤压式覆土装置在黏土条件下作业不可靠,种沟闭合不严实,易造成种子“架空”和“晾种”的生产实际问题,设计一种星齿球面盘式覆土装置,提高播种机覆土质量。分析了星齿球面盘式覆土装置的作业原理,通过对覆土作业过程中土壤颗粒... 详细信息

针对V型挤压式覆土装置在黏土条件下作业不可靠,种沟闭合不严实,易造成种子“架空”和“晾种”的生产实际问题,设计一种星齿球面盘式覆土装置,提高播种机覆土质量。分析了星齿球面盘式覆土装置的作业原理,通过对覆土作业过程中土壤颗粒的运动学分析,确定了影响覆土作业质量的主要结构参数,并对星齿球面覆土盘主要结构参数和安装参数进行了设计。借助EDEM离散元仿真技术,建立了土壤与覆土装置的互作模型,以星齿球面覆土盘安装倾角、安装间距、入土深度为试验因素,以覆土量与覆土量变异系数为评价指标,分别进行了单因素与Box-Behnken试验,确定了星齿球面覆土盘的最优结构参数组合为安装倾角25.03°、安装间距196.66 mm、入土深度77.65 mm。取安装倾角25°、安装间距197 mm、入土深度77 mm进行了田间验证试验,试验结果表明:最优参数组合下,覆土量平均值为241.46 g,与仿真结果基本一致,相对误差为5.12%,覆土量变异系数为3.71%,覆土均匀,作业质量好,覆土作业后种子播深满足农艺要求,星齿球面盘式覆土装置能有效改善播种机的覆土性能。

关键词：播种机覆土装置星齿球面盘 EDEM仿真

激光熔覆熔池动态演化及缺陷工艺调控研究进展

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表面技术 2024年第10期53卷 71-91页

作者：宋宝强门秀花张国昌潘永智李艳蒋振峰付秀丽济南大学机械工程学院济南250022 山东淄博大亚金属科技股份有限公司山东淄博255318

激光熔覆是一种高能束增材修复技术,具有热影响区小、组织性能可控性强、材料选择范围广等系列优势,目前已广泛应用于能源动力等领域关键金属构件的增材制造成形与受损零部件的修复再制造中。激光熔覆是以“激光”为热源的能量沉积技术... 详细信息

激光熔覆是一种高能束增材修复技术,具有热影响区小、组织性能可控性强、材料选择范围广等系列优势,目前已广泛应用于能源动力等领域关键金属构件的增材制造成形与受损零部件的修复再制造中。激光熔覆是以“激光”为热源的能量沉积技术,包括高能激光束冲击、表面熔池熔化快凝及熔覆表面层形成等多种物理、化学过程,其中熔池内金属热流体动力演化行为与熔覆层缺陷及表层组织性能调控密切相关。金属熔池具有“急热骤冷”的凝固特征,其内部对流、传热和传质等行为决定了熔覆层中温度及应力分布状态,是诱导熔覆层内气孔、裂纹等组织内部缺陷形成的关键因素。从激光熔覆过程中熔池内部对流、传热与传质的动态物理特性出发,论述了激光热源的理论模型设计、动态熔池中“流场+温度场+应力场”的多物理场数值模拟等方面的相关研究。在此基础上,分析了激光熔覆层典型缺陷-裂纹和气孔的形成机理及特征,总结了“材料-工艺-熔凝行为-涂层缺陷”的内在关联机制。同时,针对单一工艺方式调控熔池内熔凝过程的局限性,概述了多种复合能量场调控技术对熔覆层内部缺陷的作用机制与调控效果。最后,总结了当前激光熔覆层缺陷动态形成过程中存在的问题,并对其发展趋势进行了展望。

关键词：激光熔覆热源模型熔池演化熔凝过程缺陷控制复合能场调控

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瓶栽鹿茸菇自动采收装置设计与试验

农业机械学报 2024年第8期55卷 105-116页

作者：吴彦强侯献伟喻俊源石浩彤刘霞侯加林山东农业大学机械与电子工程学院泰安271018 农业装备智能化山东省工程研究中心泰安271018 山东省农业机械技术推广站济南250014 山东农发智慧生物科技集团有限公司东营257200

针对瓶栽鹿茸菇工厂化采收装备缺失的问题,提出了一种“输-定-切-夹”采收工艺,并设计了相应的自动采收装置,阐述了装置总体结构及工作原理,确定了整机作业流程。通过对栽培筐输送过程运动学与力学分析,确定了导流条安装角及输送辊筒参... 详细信息

针对瓶栽鹿茸菇工厂化采收装备缺失的问题,提出了一种“输-定-切-夹”采收工艺,并设计了相应的自动采收装置,阐述了装置总体结构及工作原理,确定了整机作业流程。通过对栽培筐输送过程运动学与力学分析,确定了导流条安装角及输送辊筒参数;基于ANSYS LS-DYNA对切割过程进行了仿真分析,以切割速度、进给速度、带锯条前角及齿距为试验因素,以切割反作用力为响应指标,通过响应面法进行了切割性能建模和优化。结合物理试验确定了最优参数组合:切割速度为6.49 m/min、进给速度为0.12 m/min、前角为25°、齿距为7 mm;采用ABAQUS软件对柔性手指弯曲过程进行了仿真,结合物理试验确定了柔性手指最优结构参数为:气腔厚度2 mm、气腔7个、气压25 kPa、限制层厚度3 mm。整机试验表明,装置运行平稳,采收作业效果良好,平均采净率、平均损失率和平均损伤率分别为98.18%、3.66%和2.75%,满足瓶栽鹿茸菇实际采收要求。

关键词：瓶栽鹿茸菇自动采收装置回转式切割柔性夹持