摘要：为准确快速获取黑水虻处理的猪粪有机肥颗粒的离散元仿真模型参数,该研究采用圆筒提升堆积物理试验与EDEM仿真结合的方法,选取"Hertz-MindlinwithJKR"作为接触模型,以堆积角为响应值,基于响应面法优化标定了黑水虻处理的含水率为43.6%的猪粪有机肥仿真参数。采用Design-Expert8.0.6设计Plackett-Burman试验,筛选出对堆积角有显著影响的参数,即有机肥泊松比、有机肥颗粒密度、有机肥-有机肥滚动摩擦系数。通过最陡爬坡试验确定了显著参数的最优值区间,进一步以有机肥堆积角为响应值,基于Box-Behnken试验获得堆积角与显著性参数的二阶回归模型,以物理试验测得的堆积角为响应目标,针对显著性参数进行寻优,得到最佳组合:有机肥泊松比0.11、有机肥颗粒密度1 703 kg/m3、有机肥-有机肥滚动摩擦系数0.13。运用最佳参数组合进行仿真分析,得到堆积角均值为38.61°,与物理试验测得的堆积角相对误差为1.88%,且堆积形状具有较高相似性,无明显差异,表明标定的参数准确,研究结果可为黑水虻处理猪粪后的有机肥相关收集与筛分机械的设计提供理论参考。

摘要：针对黑水虻虫沙收集过程劳动强度大、作业效率低等问题,设计了一种并排式黑水虻虫沙双叶轮集料装置。首先,依据黑水虻幼虫生物转化畜禽粪便工艺特点,确定并排式双叶轮的外形尺寸;通过对并排式双叶轮工作机理和动力学分析,确定弧形叶轮片曲线与数量,并获得叶轮集料运动轨迹和方程;在此基础上,确定了影响其集料性能的主要因素,选取前进速度、叶轮倾角、叶轮转速为试验因素,以集料效率和集料均匀度变异系数为响应值分别进行单因素及三因素三水平二次回归正交试验。建立了响应面数学模型,分析各因素对集料性能的影响,利用Design-Expert软件对影响因素进行综合优化。试验结果表明,各因素对集料效率的影响由大到小顺序为:叶轮倾角、前进速度、叶轮转速;对集料均匀度变异系数的影响由大到小顺序为:叶轮转速、前进速度、叶轮倾角。对优化结果进行试验验证得最优参数组合为:前进速度0.06 m/s、叶轮倾角18°、叶轮转速16 r/min,此时集料效率为4.67 kg/s,集料均匀度变异系数为2.81%,评价指标的试验值与模型优化值的相对误差为3.78%与6.84%,满足黑水虻虫沙集料输送要求。

摘要：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。

摘要：以发动机4000 r/min、节气门开度35%为试验工况,对纯汽油及不同掺混体积分数丙酮丁醇乙醇(acetone-butanol-ethanol,ABE)与汽油混合物开展了不同点火提前角和喷油量的试验研究。分析了不同ABE混合比、点火提前角和过量空气系数对发动机性能的影响,并对每种燃料发动机最大功率工况的性能参数进行了比较。结果表明:点火提前角和过量空气系数相同时,混合燃料中ABE含量越高,燃油流量越大,发动机功率越大,有效热效率越高;燃油流量的总热量增大和热功转换效率提高是促使发动机功率增大的主要原因;随ABE掺混比增加,NO比排放明显降低,CO比排放略有增加,碳氢化合物比排放先增后减。浓混合气工况增加ABE含量比在当量空燃比状态下增加ABE含量,发动机的有效热效率增大更明显,发动机的NO比排放降低更加明显。研究表明高速汽油机掺混ABE燃料具有较好的应用前景。

摘要：针对黑水虻虫沙难以收集的问题,结合虫沙机械物理性能,设计了一种双向螺旋虫沙收集装置,对装置的工作原理与结构参数进行了分析与计算。为了确定双向螺旋虫沙收集装置的工作性能并得到最佳的工作参数,以双向螺旋转速、排料螺旋转速、虫沙厚度为试验因素,以排料管单圈排料量和收集完成时间为评价指标,对含水率43.6%的虫沙进行单因素和多因素正交试验分析,确定了各工作参数的主次顺序。结果表明,影响单圈排料量因素的主次顺序为排料螺旋转速>虫沙厚度>双向螺旋转速,影响收集完成时间因素的主次顺序为虫沙厚度>排料螺旋转速>双向螺旋转速。多因素正交试验与方差显著性检验有较好的一致性,排料螺旋转速和虫沙厚度对单圈排料量的影响均显著(P<0.05);虫沙厚度对收集完成时间的影响显著(P<0.05)。通过对2个评价指标进行综合评分法分析,得到的最优因素组合为双向螺旋转速78 r/min,排料螺旋转速68 r/min,虫沙厚度4 cm,经验证试验得到平均单圈排料量为142 g,平均收集完成时间为48 s,满足虫沙收集要求。研究结果可为螺旋收集虫沙设备的优化设计提供重要参考。

摘要：为建立黑水虻幼虫与收集、输送、分离等机械工作部件间发生碰撞时的碰撞模型,基于黑水虻幼虫生物特性,应用Hertz弹性碰撞理论推导了黑水虻幼虫碰撞过程动力学方程,结合运动学方程原理构建了黑水虻幼虫恢复系数的测定装置并进行了黑水虻幼虫恢复系数测定试验。试验针对第5龄期的黑水虻幼虫,采用L_(16)(4^(4)×2^(3))混合正交试验方案研究了碰撞材料、材料厚度、下落高度、碰撞角、跌落方向、含水率等因素对黑水虻幼虫恢复系数的影响,然后对碰撞材料、材料厚度、下落高度、碰撞角、跌落方向进行单因素试验,并获得了材料厚度、下落高度、碰撞角对恢复系数的影响规律与回归方程,且方程的决定系数均不小于0.9427。试验结果表明,影响黑水虻幼虫恢复系数的因素影响由大到小为:碰撞材料、下落高度、碰撞角、跌落方向、碰撞材料厚度、含水率,其中含水率对恢复系数影响不显著。单因素试验结果可得:黑水虻幼虫与Q235钢、铝合金、有机玻璃、橡胶等碰撞材料间的恢复系数依次降低,随下落高度的增大而逐渐减小,随材料厚度的增加而逐渐增大,恢复系数随碰撞角的增大而整体呈增大趋势,且横向跌落方向大于纵向跌落方向。该文研究结果可为黑水虻幼虫收集、输送、分离等机械相关工作部件优化设计提供参考依据。

摘要：车架作为车身结构的主要承载部件,不仅承担车身的内外大部分载荷,而且其性能对整车性能有较大影响。文章以某农用载货车车架为主要对象,基于有限元分析,仿真模拟车架在静态载荷情况下的受力变形情况,结果表明:改进后的结构在载荷相同作用下最大应力和最大变形量都有所降低,其结构能够更好地满足强度和刚度要求,它对提高农用载货汽车的动、静态性能,具有重要的意义。

摘要：为解决黑水虻在畜禽粪便处理后续分离环节中应用筛分机械作业难、缺乏准确离散元仿真模型等问题,以黑水虻为研究对象,基于EDEM仿真软件模拟,选取系统中“Hertz-Mindlin with JKR”接触模型,以堆积角为评价指标,对黑水虻离散元仿真模型参数标定进行研究。首先,通过Plackett-Burman试验筛选对黑水虻堆积有显著影响的3个参数项(黑水虻剪切模量、黑水虻间静摩擦系数、黑水虻间滚动摩擦系数);然后,结合抽板法堆积物理试验,利用最陡爬坡试验确定显著性参数的最优区域;最后,进一步以堆积角为响应值,基于二次回归正交旋转组合试验得到堆积角与显著性参数的二阶回归模型,并以实际堆积角为目标,针对显著性参数进行寻优,确定EDEM仿真试验中黑水虻的最佳接触参数,得到最佳组合:黑水虻剪切模量8.67 MPa、黑水虻间静摩擦系数0.43、黑水虻间滚动摩擦系数0.32。运用最佳参数组合进行仿真分析,得到堆积角的均值为35.84°,与物理试验测得堆积角34.66°的相对误差为3.40%。研究结果表明,使用该方法对黑水虻离散元仿真参数的标定具有可行性,为基于EDEM软件设计与研究黑水虻筛分机械提供有效物料特性数据基础。

摘要：为实现烟草上房烘烤时烟草顺利提取、输送、有序摆放,减轻劳动强度,设计研制了SJ-100型自走式烟草上房机。该机包括行走装置、提取装置、升降输送装置、摆放装置。行走装置为电机前驱后轮转向的四轮底盘,兼具良好的操作性能和通过性能;提取装置和摆放装置均采用双平行四边形机构,可在上下升降和前后推送摆放过程中始终保持烟草平衡状态。工作时,提取装置提取烟草后,经升降输送装置移动到摆放装置,并在烤房上摆放。试验结果表明,作业过程中烟草提取平稳且提取力足,输送顺畅,摆放整齐有序,测得行走速度3.11 m/s,单次提取质量150 kg,输送速度0.2 m/s,净升降输送高度1.9 m,作业质量满足烤房布局要求和作业要求。

摘要：为提高中小功率农用轮式拖拉机的转向特性、保持直线形式性能、减少轮胎磨损以及降低转向阻力,文章通过建立转向车轮转向时的数学模型,以置梯形作为转向梯形为例,将外侧转向轮实际转角与理论转角在转向范围内的差值最小作为转向机构参数最优化的目标。通过实例优化计算绘制左右转向车轮转角曲线,结果表明:同一内侧转向轮α_(max)=35°时,实际外侧转向轮转角β1与理想外侧转向轮转角β相差1.5°,差值较小。同时,左右转向轮转角关系曲线图反映左右车轮在转向过程中存在互换性,左右车轮转角关于曲线β=-α对称。因此,建立数学模型,采用优化设计方法对解决轮式拖拉机的转向机构设计与提高转向性能方面具有指导意义和重要的实际应用价值。