热液成矿系统构造控矿理论

构造对成矿的控制是热液成矿系统的典型特征之一,系统剖析多重尺度控矿构造的几何学、运动学、动力学、流变学和热力学对认识矿床成因和预测找矿至关重要;而如何实现控矿构造格架、渗透性结构、成矿流体通道和矿化变形网络由静态到多尺度时-空四维动态的转变,查明流体通道和矿床增量生长过程与控制因素,揭示热液成矿系统的构造-流体耦合成矿机制和定位规律是亟待解决的关键科学难题。为此,我们在对已有相关成果系统梳理的基础上,提出了科学构建热液成矿系统构造控矿理论的基本要点与对应方法及应用范畴:(1)流体而非构造是构造控矿理论的中心,热液系统的流体流动与成矿作用受控于断裂带格架及其渗透性结构,其中渗透率是将流体流动与流体压力变化联系起来理解控矿构造的核心;(2)不同控矿构造组合的关键控制是构造差应力和流体压力的大小,而矿化类型的变化可能是由于构造应力场引起的容矿构造方位的不同和赋矿围岩之间的强度差异所致;(3)流体通道的生长始于超压流体储库上游围岩中孤立的微裂隙沿流体压力梯度最大的方向、随裂隙发育且相互连结而形成新的长裂隙,并最终连通形成断裂网络内的流体通道,矿床的增量生长发生在高流体通量的短爆发期,断层反复滑动驱动其内流体压力、流速和应力快速变化,当由此诱发的流体通道生长破坏了流体系统的动态平衡时,随之而来的流体快速降压就成为金属沉淀成矿的关键驱动因素;(4)以热液裂隙-脉系统野外地质观测和构造-蚀变-矿化网络三维填图为基础,通过宏观与微观各级控矿构造相结合、地质历史与构造应力分析相结合、局部与区域点-线-面相结合、浅部与深部相结合、时间与空间相结合、定性和定量相结合,对各种控矿因素开展多学科、多尺度、多层次、全方位综合研究,是应遵循的基本原则;(5)通过构造-蚀变-矿化网络填图,将蚀变-矿化体与控矿构造的类型、形态、规模、产状和间距等几何学特征联系起来,利用热液裂隙-脉系统和断裂网络拓扑学及矿体三维几何结构分析等定量方法查明控矿构造格架和渗透性结构并揭示矿化变形网络的连通性与成矿潜力;(6)合理构建地质模型,选取合适的热力学参数和动力学边界条件,利用HCh和COMSOL等方法,定量模拟成矿过程中的流体流动、热-质传递、应力变形和化学反应等的时-空变化,是揭示构造-流体耦合成矿机理和定位规律、预测矿化中心和确定找矿目标的有效途径。进而提出了构造控矿理论的研究流程:聚焦构造-流体耦合成矿机制和定位规律这一关键科学问题,选择热液裂隙-脉系统和构造-蚀变-矿化网络为重点研究对象;通过几何学描述、运动学判断、流变学分析、动力学解析和热力学综合,厘定控矿构造格架,定位矿化中心,示踪成矿流体通道和多种矿化样式的增量生长过程及其关键控制,揭示渗透性结构的时-空演变规律及构造再活化与成矿定位的成因关联,建立构造-流体耦合成矿模式,服务新一轮战略找矿突破。以胶东焦家金矿田为例,开展控矿构造理论研究和成矿预测应用实践,证实了其科学性和有效性。

基于离散元法的耕层残膜拉伸性能研究

由于耕层残膜回收机关键农机部件设计优化过程中缺乏准确的残膜离散元模型参数,在一定程度上制约了耕层残膜回收机残膜受力机理分析与机构优化改进。本文以棉田耕层残膜为研究对象,对耕层残膜含量和极限拉伸力进行测定,得到不同耕层深度、不同厚度的残膜含量和极限拉伸力。根据测定结果,利用EDEM软件选用Hertz-Mindlin with Bonding接触模型对耕层残膜进行离散元模型参数标定,选用单位面积法向刚度、单位面积切向刚度、临界法向应力、临界切向应力、粘结半径、接触半径为试验因素。通过Plackett-Burman试验,确定影响Bond键的主要参数有单位面积法向刚度、临界法向应力和粘结半径。通过最陡爬坡试验和Box-Behnken试验,最终确定最优的Bonding模型显著参数单位面积法向刚度、临界法向应力、粘结半径分别为2.36×10^(5) N/m^(3)、6.47×10^(4) Pa、0.004 mm,对参数进行了仿真试验验证,误差为5.88%,满足要求。通过对比物理试验与仿真试验的拉伸过程耕层残膜状态与拉伸曲线,表明了耕层残膜模型合理性,为后期耕层残膜回收机仿真与膜土分离机理研究提供了理论支撑。

考虑稳定性的双事件触发过热汽温串级控制

过热蒸汽温度对燃煤火力发电厂的运行至关重要。然而,以往控制策略中执行器频繁动作的问题却未被重视。因此,从保护执行器的角度出发,设计了一种新的控制策略。首先,针对蒸汽温度系统提出了一种考虑稳定性的双事件触发串级控制策略。该策略分别在内环和外环控制器的前端增加了一个事件触发机制。其次,为了减少执行器和控制器更新次数,讨论了在串级控制的双环中添加事件触发机制,并得到了事件触发条件的阈值和时间间隔的选择规律。最后,推导出等效的状态反馈系统,利用非周期性采样理论证明了系统的稳定性。稳定性只与事件时间间隔有关,而与事件触发阈值条件无关。仿真结果表明,与传统的周期控制相比,采用该策略可避免控制器和执行器的频繁更新。此外,与仅在内环或外环添加事件触发控制相比,双事件触发控制策略中内环、外环控制器和执行器的更新次数更少,控制性能更好。

风筛式油莎豆清选装置设计分析与试验

作为一种新型油料作物,油莎豆清选损失率高、含杂率高的问题严重阻碍了其机械化收获进程。针对此问题,采用CFD-EDEM耦合方法进行了仿真试验、参数优化、规律解析和试验验证,结果表明:损失率影响程度从大到小为气流速度、振幅、频率,含杂率影响程度从大到小为气流速度、频率、振幅;气流速度为10.52m/s、振幅为20.61mm,振频为6.93Hz时,清选损失率为3.65%,含杂率为5.26%,清选综合性能指标最优为4.46%;台架性能试验损失率为3.77%,较仿真结果误差为3.19%;含杂率为5.52%,较仿真结果误差为2.84%;仿真试验误差较小,比较可靠。研究所得的最优工作参数组合可为油莎豆优质清选提供理论支撑。

基于离散元法的油莎豆摘果脱出物筛分分析与试验

油莎豆作为一种新型油料作物,其联合收获机摘果脱出物的筛分是机械化收获的重要环节。为了提高筛分效果,以现场采样油莎豆摘果脱出物样本物料为研究对象,测定出样本物料油莎豆颗粒组分质量分数为76.8%,颗粒大小为13~18mm;建立物料颗粒离散元模型,导入EDEM软件进行不同筛面的仿真模拟试验分析,得出编制筛最佳网尺寸为18mm,筛分效果为91.46%;冲孔筛最佳网尺寸为20mm,筛分效果为87.77%;鱼鳞筛最佳网尺寸为20mm,筛分效果为87.47%;进行台架筛分试验分析,并得出选用筛孔尺寸为20mm的编制筛网可得到最佳综合筛分效率94.32%。研究结果可为油莎豆机械化筛分装置的设计和优化提供理论依据。

大蒜打捆收获机设计与试验分析

针对山东省大蒜种植农艺多样性和大蒜收获机械收获模式单一的现状,创新设计了大蒜打捆收获机。为此,阐述了大蒜打捆收获机的整体结构和各部分的工作原理。该机可一次完成多行大蒜的对行、挖掘、大蒜秧蔓夹送、侧向归集输送及打捆等工序。运用Solid Works建立样机的三维模型,并利用Workbench对关键部件进行静力学分析。通过对整机田间试验和数据采集,得出了大蒜打捆收获机作业参数。当前进速度为0.013 8m/s、挖掘深度为0.10m、夹持高度为0.035m、夹送速度为0.018m/s时,样机获得最优的结构参数配比。

丹参侧铺收获机的设计与试验研究

近年来,由于农业机械化的发展和丹参药用价值的发掘,丹参机械化生产越来越受到重视。为此,创新设计了一种适用于丹参侧铺的收获机,介绍了丹参侧铺收获机的整体结构和各部分的结构设计。该机具有可一次性完成丹参挖掘、清土运送和侧向归集输送铺放的功能。同时,利用ANSYS软件对关键易损件进行了模态分析,得出6阶模态分析图,并通过对整机进行二次正交回归旋转组合设计的试验,得出了丹参侧铺收获机最佳的作业参数,使整机的明参率可达到96.5%,实现了丹参各机构参数的有效配比,对后续的丹参机械化收获研究具有很好的借鉴意义。

大蒜收获机限深挖掘装置设计与试验

针对我国大蒜平作种植收获过程中存在的人工挖掘效率低、生产成本高及传统挖掘机具因挖掘深度不均匀导致的伤蒜问题,创新设计一种适用平作大蒜种植的大蒜收获机限深挖掘装置。主要介绍了大蒜收获机限深挖掘装置的整体结构和工作原理。建立了仿地形限深挖掘数理模型,阐述了仿地形限深的条件。通过对装置的田间试验和数据采集,得出了大蒜收获机限深挖掘装置的作业参数。试验表明,当挖掘深度为11.99 cm,入土倾角为24.5°时,试验指标挖掘阻力最小,为3163.9 N,满足了大蒜挖掘收获要求。

现代农业装备实验室开放机制管理模式

结合青岛农业大学机电工程学院现代农业装备实验室开放共享与管理实际情况,围绕人才培养质量和人才培养模式,建立实验室开放机制和大型仪器设备共享机制。培养学生的实践能力和创新精神,充分共享仪器设备,最大限度地利用实验场地和设备资源,更好地促进现代农业装备实验室的可持续发展。该文对现代农业装备实验室开放管理机制进行分析,并且针对实验室的开放机制及管理模式展开论述。

我国西洋参生产机械化现状与发展趋势

西洋参是我国重要的中药材之一,目前其生产机械化技术比较落后,主要表现为生产效率低、作业质量差、农机农艺融合不足和智能化水平亟待提高等问题。介绍了西洋参种植模式与农艺,并针对西洋参生产过程中的土地整理、播种、收获3个环节介绍了相关装备及机械化现状,提出研究重点与发展趋势。我国西洋参生产机械应该走自主研发之路,同时加强基础性能研究、提高可靠性、降低损失率和提高生产效率。

花生捡拾联合收获机液压系统的分析与试验

针对花生捡拾联合收获机液压系统操作难度大、可靠性差、使用寿命短等导致的行走系统性能较差等问题,为了提高整机操作性能,降低驾驶员劳动强度,基于维修方便、管路少等设计原则,对液压系统各缸所需提供压力进行详细测算,得到液压系统工作所需最大压力为4.6MPa。针对计算结果对液压元件进行选型布置,并设计多工况下试验对各点压力进行测定,得到各测点压力最大为4.4MPa。试验结果表明:液压元件满足实际工作要求,使行走子系统具有更好的无级变速和转向助力性能,使作业子系统操作性更强,反馈更好。

4HT-2花生条铺收获机的研制与试验

围绕国内花生的种植模式和农艺要求,结合国内已有的花生收获机械,并借鉴国外先进的花生收获机型,为解决当前国内存在的花生收获效率低、劳动强度大等问题,研制出一种高效简洁的新型花生收获机。该机主要由挖掘装置、夹持输送装置、碎土装置及有序铺放装置等部分构成,配套动力16kW,可依次实现花生的挖掘拔取、夹持输送、抖土去土及有序条铺等作业,可有效提高花生收获效率,降低劳动强度,节省人力投入。田间试验表明:该机作业性能良好,埋果率2.0%,破碎率1.0%,含土率20.0%,生产率0.30~0.50hm2/h,各项指标均符合花生收获机作业质量标准(NY/7502-2002),满足实际生产要求。

基于高垄种植的花生播种施肥机设计与试验

起垄栽培因其能提高地温、增加土壤透气性、促进植物根系生长发育及增加产量,已得到广大农户的认可和采用,但起垄播种装备有待进一步完善。为此,研制了一种基于高垄种植的花生播种施肥机,主要由旋耕机、起垄装置、机架、播种、施肥、喷药和覆膜装置等部分组成,可一次性完成起垄、施肥、播种、喷药、覆膜及压膜等作业,并有效解决了起垄高度不够、起垄质量不佳的问题,有利于花生的增产增收。田间试验结果表明:起垄成功率达到98%,作业质量符合花生种植的农艺要求,为我国垄作花生种植提供了技术支持。

2H-3/6型夏花生播种机的设计与试验

随着我国夏花生种植面积的不断增加,夏花生播种环节中出现麦茬留茬度大、现有花生播种机难以适配高速与精密播种的要求的问题。为此,通过理论分析与田间试验相结合的方式,主要针对灭茬旋耕装置、起垄装置与镇压装置进行研究,设计了2H-3/6型夏花生播种机并进行了田间试验。试验结果表明:2H-3/6型夏花生播种机播种双粒率为97.75%,漏播率为1.69%,重播率为0.56%,穴距合格指数为94.33%,播深合格率达到92%,机组滑移率为0.84%,田间出苗率为90.14%,符合行业标准和农艺要求。

油莎豆联合收获机反旋抛送装置的设计与试验

根据油莎豆收获机挖掘装置普遍存在挖掘阻力大、漏果率高等问题,结合油莎豆种植模式及油莎豆根系的物理特性,设计了一种油莎豆反旋挖掘装置,重点分析了反旋刀片的结构参数对于反旋抛送效率的影响关系及各结构参数的取值范围。利用EDEM仿真试验,建立油莎豆团聚体的离散元模型,结合反旋刀片的运动分析和结构参数分析,以反旋刀片的弯折角、工作幅宽及回转半径为试验因素,以刀片阻力和刀轴扭矩为试验指标进行试验设计,运用多目标变量优化方法建立了优化模型,得出反旋刀片最佳结构参数:弯折角50.00°,工作幅宽140.00mm,回转半径184.94mm。田间试验验证表明,反旋抛送装置满足油莎豆收获要求。

4K-100型谷物集束打捆收获机快速系扣装置设计与试验

针对4K-100型谷物集束打捆收获机线绳易断裂及系扣紧实度差、成捆率低等问题,设计了谷物集束打捆收获机快速系扣装置。该装置在谷物集束打捆收获过程中,实现送绳装置所送线绳的捕捉、传递、缠绕、系扣、切割及脱扣等工序。对快速系扣装置进行了优化设计和试验研究,确定了该装置的最优结构和工作参数为:打结器与绕线器的轴线夹角为34.5°,且轴线交点与锥齿圆盘的圆心重合;打结器初始安装角为16°;打结器上喙部弯折弧度为55°,弧长为27.8mm;绕线轮的螺旋升角为23°,有效捕捉范围为0~14mm。在主轴转速为9 0 0 r/min时,成捆率高达9 6.4%,解决了成捆率低的问题,为集束打捆技术的大范围推广应用奠定了基础。