脱壳间隙自由可调式花生脱壳装置设计与试验

针对现有脱壳间隙不可自由调节、机械损伤率高、花生品种适应性差等问题,设计了一款脱壳间隙自由可调式花生脱壳装置。脱壳装置上部采用导杆、导套、压缩弹簧等构成脱壳间隙自由可调揉搓摆臂,下部固定有编织筛网,上下装置组成的弧形腔室构成脱壳室;揉搓摆臂驱动装置由可调速电机带动曲柄摇杆机构进行往复揉搓运动。其中,为验证间隙自由可调揉搓摆臂运行可靠平稳性,对其需满足的设计要求进行验算,确定了当弹性装置高径比为3.7和弹簧许用安全系数为2.6时,满足作业要求;对曲柄摇杆机构的设计参数和脱壳运动状态进行运动学和脱壳力学分析研究,确定了当摇杆与竖直方向夹角为40°和弹簧压缩行程为12 mm时,弹簧装置可承受最大载荷为710 N,能够满足往复揉搓运动学和脱壳力学性能要求。最后以对该装置脱壳性能影响较大的可调速电机转速为试验因素,以豫花22为试验对象,进行脱壳性能试验。试验结果表明:当电机转速为1600 r·min^(-1)时,脱净率为98.6%,破损率为2.4%,发芽率为98.8%,满足行业花生脱壳质量要求。

柔性带式花生种子分级装置的设计与试验

针对播种前花生种子分级处理机具较少、筛孔易堵塞等问题,设计了一种柔性带式花生种子分级装置,利用种子随相邻分级带运动从不同间隙处进行分级。对主产区河南省的典型品种豫花22号花生种子物理特性进行测定,确定了分级带的布局、倾斜角度等关键参数范围。采用二次正交旋转组合试验方法设计试验,并用Design-Expert对试验结果进行数据处理,建立了分级准确率的回归数学模型并进行方差分析,得出影响分级装置准确率的主次因素依次为分级带速度、倾斜角度、分级带直径。通过响应曲面方法分析各因素交互作用对分级准确率的影响,得出关键作业参数的最优组合为分级带速度0.32 m/s、倾斜角度4.5°、分级带直径8.09 mm,此时分级准确率为97.27%。将优化参数进行进一步验证,得到分级准确率为95.84%,分级性能较好,能够满足小批量花生种子分级的需求。

往复揉搓式花生脱壳装置研制与试验

针对现有花生脱壳装置存在脱净率低、机械损伤率高、品种适应性差等问题,研制了一款往复揉搓式花生脱壳装置。以豫花22为试验对象,对脱壳工作原理进行运动学分析,并利用最佳设计尺寸优选法和运动图解分析法分析确定了当最小脱壳间隙为12mm、编织筛网正方形网孔边长为14mm、减速机转速为70r/min及摇杆与竖直方向夹角为25°时,脱壳性能较佳。采用上述最佳结构设计参数,对该装置进行综合性能试验,脱壳试验结果表明:平均脱净率为98.4%,破损率为2.7%,发芽率为98.2%,满足行业花生脱壳质量要求。圆点橡胶疲劳损伤试验表明:往复式花生脱壳装置累计作业75h后,已不利于花生继续脱壳作业,应及时进行更换。该装置的试制成功可为花生脱壳装置创新设计提供参考。

抗氧化胁迫促进地衣芽孢杆菌合成杆菌肽

地衣芽孢杆菌(Bacillus licheniformis)发酵合成杆菌肽过程中存在的氧化胁迫影响了杆菌肽的合成效率。添加0.2%抗坏血酸和0.4%半胱氨酸使杆菌肽效价在摇瓶水平分别比对照提高了20.7%和29.4%。另外,胞内过氧化氢酶活比对照分别降低了68.3%和43.8%。半胱氨酸合成加强工程菌株在10 L罐发酵过程中,峰值生物量(84×10~9 CFU/m L,26 h)比出发菌株提高了9.0%,杆菌肽效价(1 090 U/m L,32 h)也提高了13.5%。Cys含量(213.3 mg/L,24 h)和过氧化氢酶活力(14~32 h)分别比对照提高了约60%和降低了15%~40%。说明Cys作为前体氨基酸参与杆菌肽合成与参与氧化自由基清除之间存在竞争关系,工程菌株通过增强Cys合成更好地满足了细胞对两者的生理需求,维持了细胞活性、促进了杆菌肽合成效率。

循环荷载对单裂隙岩体疲劳损伤的影响

【目的】揭示单裂隙岩体在循环荷载作用下的疲劳损伤演化规律,研究更便于实际工程应用的损伤变量计算方法。【方法】通过开展基于声波测试的模型岩体疲劳试验研究,分析了不同循环次数比、不同单裂隙角度下试样的波速降低率、初始损伤及损伤变量的变化规律;提出不同角度单裂隙岩体的非线性疲劳累积损伤模型。【结果】随着裂隙角度的增加,模型试样的初始波速降低率及初始损伤呈非线性“S”形增大趋势;在循环荷载作用下单裂隙岩体波速降低率具有明显的三阶段衰减特征,初始衰减阶段、稳定衰减阶段及加速衰减阶段的疲劳寿命比例约为2∶7∶1;在循环次数比相同的情况下,岩体的疲劳累积损伤演化随裂隙角度的增大呈加速趋势,但在加速衰减阶段却呈减速趋势;单裂隙岩体疲劳寿命与裂隙角度的关系曲线呈“V”字形,在循环荷载作用下45°单裂隙岩体损伤变量增长最快,且在加速衰减阶段疲劳寿命占比最小,最易发生拉伸-压剪裂纹混合的“X”形裂纹破坏。【结论】在裂隙角度为30°~90°时,若在岩体疲劳破坏前用名义损伤替代实际总损伤,名义损伤偏大;若在疲劳破坏阶段用名义损伤替代实际总损伤,名义损伤偏小;当失稳比例因子一定时,失稳因子及收敛因子均随裂隙角度的增加呈单调递增趋势。

降雨入渗对三维刚架桩边坡渗流稳定性的影响

开展降雨入渗对三维刚架桩边坡渗流稳定性影响的数值分析研究,考虑长时小雨及短时强降雨,从土体位移、坡体孔压及边坡稳定性演变角度,重点讨论降雨入渗条件下刚架桩边坡的合理桩间距,以期为雨水充沛的福建山区刚架桩边坡设计提供参考。结果表明:三维刚架桩边坡土体位移受降雨条件影响显著,随着降雨强度和持续时间的增加,土体水平位移和竖向位移依次增加;降雨条件下三维刚架桩边坡坡体内孔隙水压力分布具有明显的时空效应,短时强降雨条件下,坡顶孔压增幅最大,降雨强度的持续增加导致刚架桩边坡安全系数降幅也增大;桩间距对刚架桩边坡的渗流稳定性有显著影响,无降雨时边坡的安全系数随桩间距增大而减小;基于研究区降雨特点及暴雨频次呈现逐年递增现象,应将桩间距设为3倍桩宽,以充分发挥短时大雨情况下刚架桩的抗滑效果。

基于EDEM的种窝可调式内充种花生排种器的设计与试验

为满足不同品种的花生单粒精密播种需求,设计了1种种窝可调式内充种花生排种器,采用种窝调整盘与型孔盘相配合的工作原理,通过人工手动调节可快速调整种窝长度。利用EDEM软件对3个花生品种的种子在该排种器中的不同因素下的仿真分析,并利用MATLAB软件对仿真结果进行处理分析,确定了花生品种、种窝长度和排种器转速是影响排种质量的主要因素,获得了最优组合参数:‘四粒红’‘豫花37号’和‘豫花22号’的最佳种窝长度分别为9、12、15mm,最佳转速为40r/min;台架试验结果表明,在该组合参数下排种器的3个品种的单粒率分别为96.3%、94.6%和95.1%,重播率分别为2.1%、2.3%和2.7%,漏播率分别为1.6%、3.1%和2.2%;各项指标与仿真结果的误差较小,最大误差为2.43%,其结果均符合排种器排种性能标准,能够较好地适应不同品种花生种子的排种需求。

基于EDEM的不同品种花生种子填充特性仿真与试验

由于河南省种植的主要花生品种尺寸差异性较大,导致在同一排种器内排种合格率差异性较大,适应性较差,需要对不同品种花生种子在内充种式排种器中的填充特性和排种最佳转速进行研究。以豫花37、豫花65和豫花9326为试验研究对象,测量种子的三轴尺寸,并计算分析其均径、变异系数和球度等主要参数的差异与分布情况。运用EDEM软件对不同品种花生种子在内充种式排种器的填充特性进行模拟仿真试验,并对其试验结果进行分析。试验结果表明,豫花37、豫花65在排种器转速为25 r/min时双粒率最高,填充性能最好,双粒率分别达到83.89%、89.56%;豫花9326在排种器转速为15 r/min时双粒率最高,填充性能最好,双粒率为81.99%。对豫花37号、豫花65号和豫花9326号花生种子在最佳排种转速条件下进行验证试验,结果表明,排种双粒率分别为84.31%、89.75%和82.17%,与仿真结果最大误差为0.42个百分点。该研究利用仿真试验对不同品种的花生种子在不同转速条件下进行试验,确定了最佳转速参数,通过对最佳参数进行验证试验并与仿真试验结果进行对比,在相同条件下两者之间最大误差为0.42个百分点,说明仿真试验可用于对排种器参数的设计与优化,提高其研发和研究进度,降低加工制造成本。同时,针对不同品种的花生种子应进行不同转速调整,以提高播种的质量。

城镇污水处理厂精确曝气控制系统的研究与应用

该文对某城镇污水处理厂的生化池精确曝气系统进行研究(AVCS),首先介绍AVCS软件的原理及组成部分。对生化池溶解氧及最终出水总氮和氨氮的变化情况监测表明,应用AVCS控制软件,可以使生化池溶解氧含量趋于稳定,污水处理厂水质稳定达标,并且可以减少人为干预,还实现节能降耗。

鞘氨醇单胞菌的微囊化高密度培养优化

在家禽饲养过程中,饮水中添加鞘氨醇单胞菌可显著提高鸡肉和蛋的品质,但传统发酵培养下菌体密度低,不能满足家禽养殖的需求。为提高鞘氨醇单胞菌的产量,该研究首先测定了鞘氨醇单胞菌的生长曲线,然后通过单因素试验、正交试验优化得到最佳培养基配方及培养条件为:蔗糖20.0g/L,酵母浸粉25.0g/L,NaCl 10.0g/L,KH_(2)PO_(4) 2.0g/L,pH 6.0,接种量为3%,培养温度为30℃。基于以上最佳培养基配方和培养条件,将微囊化鞘氨醇单胞菌连续培养4代,细胞数达到51.7×10^(9)CFU/mL,是最适培养条件下活菌数量的3.64倍,是优化前培养基正常培养条件下的29.4倍。因此,该试验不仅通过优化获得了最佳的培养基和培养条件,而且通过微囊华高密度发酵使菌体密度得到大幅提升。

多旋翼植保无人机喷雾均匀性试验

为精确测试多旋翼植保无人机在不同高度、相对作业速度下的喷雾作业均匀性参数,针对河南农业大学研制的3W16-10型8轴16旋翼植保无人机,采用相对运动的方法模拟其田间作业场景,为了探究该多旋翼植保无人机喷雾作业效果,制订相应的试验方案并采用多次试验取平均值的方法安排试验,计算出在不同作业高度、相对飞行速度、喷雾压力条件下植保无人机在喷雾作业过程中线性方向各点的沉积量、均匀性,并绘制拟合曲线,建立了飞行速度、飞行高度、喷雾压力的喷雾均匀性关系模型。通过单因素试验和响应曲面法优化3W16-10型多旋翼植保无人机喷雾均匀性试验得到的最佳作业参数为:飞行高度1. 39 m,飞行速度2. 38 m/s,喷雾压力0. 5 MPa,此时沉积均匀性变异系数为0. 172,相对误差为8%。

混合碳源对地衣芽孢杆菌发酵合成杆菌肽的影响

在10 L发酵罐水平研究了地衣芽孢杆菌批发酵、补料(葡萄糖、乳糖)批发酵对细胞生长以及溢流代谢和杆菌肽合成的影响。批发酵过程中,细胞28 h达到峰值(91×10~8CFU/mL)后自溶,杆菌肽效价32 h达到峰值(960 U/mL)后逐渐降解。20~28 h流加葡萄糖批发酵的峰值生物量(24 h)为115×10~8CFU/mL,比对照提高了26%。但是,流加葡萄糖后杆菌肽合成速率(20~40 h)是17.2 U/(mL·h),仅为补料前(20 h之前)的53%。基料添加乳糖批培养的峰值生物量(32 h)为110×10~8CFU/mL,比分批发酵提高了20.6%,并与流加葡萄糖批发酵接近。同时,杆菌肽以29 U/(mL·h)的速率持续合成至40 h的1 143 U/mL,比分批发酵效价提高了19%。

基于Fluent的负压式电加热干燥机内部流场分析与机构参数优化

针对负压式电加热干燥机存在内部流场不均匀、干燥效率低等问题,以Fluent为基础对负压式电加热干燥机内部风速场、温度场进行数值模拟,并采用SolidWorks对干燥机内部结构进行改进设计。结果表明:影响干燥机干燥效率的主要因素是工作参数和结构参数,通过改变工作参数和优化结构,可以达到干燥机内部流场均匀性最优。经SolidWorks优化设计后的干燥机内部流场均匀性相对于原有结构有明显提高,优化后的结构参数满足设计要求,且极大地提高了干燥机的热利用率和工作效率。

自走式植保车折腰转向底盘结构设计与仿真分析

为解决现有自走式植保机械难以适应复杂地形作业的问题,本研究设计了一款自走式植保车。针对不同的田间作业环境,车体结构上轮距和底盘离地间隙可调,其中轮距在1.0~1.3 m范围内可调,底盘离地间隙为0.5~1.3 m可调;通过对轮式车辆主要转向方式的对比分析,设计了中部折腰主动转向结构。为验证作业车底盘结构设计的合理性,对植保车底盘进行了有限元分析,得到了底盘在弯曲和扭转2种工况下的应力和位移分布图。植保作业车底盘最大应力为68.692 MPa,最大位移为0.5284 mm,均小于材料的屈服极限。并对底盘进行了模态分析,得到前6阶的固有频率(22.367~81.881 Hz)和振型,同时计算出外部激振频率最大为9.375 Hz,不会与底盘结构产生共振。分析结果表明,底盘结构设计符合工作要求,为自走式植保车底盘系统的研制奠定了基础。

基于EDEM的发散带式花生荚果分级机的仿真与试验

为满足花生荚果快速分级的需求,研究设计了一种发散带式花生荚果分级机。整个分级机主要由发散带、输送带、上料口、电机、调速器、机架等组成,发散带以发散状进行设计安装。以河南省主推花生品种豫花37号作为试验对象,测定其荚果物理特性,花生荚果的长、宽、厚的尺寸均值分别为37.86、16.38、15.29 mm,确定发散带两端间隙分别为11、19 mm。利用EDEM软件对分级机进行仿真分析,得到发散带运动的最佳参数为0.75 m/s,验证试验与仿真试验结果误差较小,分级效果较好,此时试验误差最大为1.28%,该模型拟合度较高,EDEM模型的可靠性高,可用于发散带式花生荚果分级机的分级性能的分析与预测。

气吸式花生壳仁清选装置仿真分析与试验

针对花生脱壳后花生仁与花生壳分离不彻底的问题,设计出一款负压风机-筛网组合清选装置。对影响清选效果的因素进行全面分析,排除了影响其作业效果的不可控因素,同时对重复影响清选效果的因素进行了梳理和分析,确定了影响清选的主要因素:含水率、辊筒转速、风机转速,并根据样机设计了花生脱壳试验。为分析气流在清选室内的分布特性及对仁-壳分离的影响,优化负压风机工作参数,以Fluent为工具,建立清选室内流场仿真模型,对花生仁壳的运动状态进行模拟仿真分析。结果表明,花生仁、壳在流场里有高速吸出、悬停、下落3种状态;破碎后体积较小的碎壳在流场中的停留较为随机,停留时间较长;负压风机转速为1 150 r/min时,碎壳被吸出效果最好,花生仁不易被吸出,部分大壳被吸出。样机试验表明:花生壳吸出率随负压风机转速上升而增大,当转速为1 150 r/min时分选效果最好,花生仁干净度达98%。通过仿真分析及试验,得到了各因素对清选干净度影响的显著性与相关性,并得到了清选干净度最大的作业参数,为今后花生种子脱壳作业参数的确定提供参考。

水处理厂电气自控系统故障分析与维护

该文以某污水处理厂的污水处理设备的电气自控系统常见故障为实例进行阐述,污水处理厂主要电气设备包括格栅机、提升泵、搅拌机、回流泵、电动阀门、风机、反冲洗水泵及风机、加药泵、脱水机、紫外线消毒系统以及电气仪表等。电气柜包括低压配电柜、MCC动力柜、操作箱、PLC控制柜以及仪表箱等。仪表包括在线仪表及过程仪表等。上位机组态软件为WINCC等。针对这些不同的设备系统采用不同方法进行分析处理,从而提高故障处理效率,保证电气自控系统的平稳运行,确保了出水水质的达标排放。

河南省花生机械化收获的现状、存在的问题及对策

在河南省实地问卷调查的基础上,阐述了花生主产区机械化收获现状,并对目前花生机械化收获存在的问题进行了分析,最终从优化区域布局,加强标准化农田建设,农机农艺融合,因地制宜地采用不同机械化收获方式,加快关键技术装备的研究,适度发展规模化经营,成立健全农业、农机合作社,加大政策扶持力度等方面提出了促进花生机械化收获的建议。

条缝筛式花生果仁分级试验台的设计与试验

针对现有花生脱壳清选装置只是实现脱壳清选功能,而对脱壳后花生果仁分级研究尚显不足的现状,通过分析测定花生脱壳脱出物主要物理特性,包括花生果仁长度、直径、厚度形态尺寸及果仁和花生壳漂浮速度参数,设计了条缝筛式花生果仁分级试验台。分析研究了花生脱壳脱出物主要物理特性差异,利用其差异设计了主要由风选筛分组合式花生果仁分级试验台,结合整机设计尺寸,首先对轴流风机轮毂比及叶片外径尺寸进行理论分析研究,确定最优设计参数,其次对条缝筛格栅间隙和长度等关键设计参数进行理论分析研究,设计确定缝格栅间隙为8mm、条缝筛长度为1140mm,并对分级原理进行理论分析研究,最后利用ANSYS Workbench分析软件对条缝筛进行模态分析,得到其固有频率;选取对分级性能影响较大的风机转速、电机转速、条缝筛安装倾角为试验因素,以清洁率、损失率、饱满果仁获取率、分级效率为试验目标,开展单因素试验;根据单因素试验结果,为控制清选损失率在3%以内,确定风机转速为1550r·min^(-1)、电机转速为950r·min^(-1)、条缝筛安装倾角为10°时进行综合性能试验研究。试验结果表明:清洁率在98.9%,饱满花生果仁获取率在98.7%以上,分选效率达到240kg·h^(-1)以上。该装置因冲击产生的破损率由5.8%降低至0.8%;小、碎花生仁分捡率由75%提高至98%。分级效果较好,分级效率高,能够满足实际作业要求。

液滴撞击大豆叶片表面研究

为提高大豆植保机械施药过程中的农药利用率,本文通过观察大豆叶片表面特征,分析大豆叶片生物性状,测量液滴在大豆叶片表面的接触角,测试大豆叶片表面的粘附性,进一步利用高速摄像机记录单液滴撞击大豆叶片过程。结果表明,液滴撞击的动态压力会使得液滴嵌入叶表结构当中,毛状结构亦能刺透并使液滴破裂,影响液滴撞击过程的破碎规律。随着液滴撞击速度的增加,液滴粒径大小为2. 25 mm时,液滴铺展直径表现为先增加后减少,其中撞击速度1. 34 m·s^(-1)时,撞击We数55. 57,最大铺展直径为3. 94 mm,当撞击速度≥1. 03 m·s^(-1)时液滴出现破碎喷溅,随着撞击速度增加液滴破碎、喷溅、弹离叶片表面的数量迅速增加,当撞击We数> 32. 83时液滴撞击过程中出现不同程度的破碎、喷溅,当撞击We数<32. 83时液滴未出现破碎现象。改变粒径大小,随着粒径增大液滴铺展直径随之增加,当液滴粒径<2. 19 mm时液滴撞击叶片表面后出现反弹,当液滴≥2. 19 mm时液滴撞击过程有反弹趋势,但是撞击动能不足、叶片高粘附性等因素影响,液滴未弹离叶片表面。因此,当撞击速度在1. 34 m·s^(-1),粒径2. 19 mm时达到最佳值。