机床加工的精密气动卡盘研发

数控机床精加工工序中,自动卡盘夹紧力突变可引起机床精加工的形状误差、位置误差和环形工件的圆度误差。通过对数控机床加工的精密气动卡盘的研发与设计,可有效解决气动卡盘夹紧力突变的问题,推动我国数控机床的科技进步,为同类其他产品的设计提供分析基础和理论参考。

全自动气控座椅加载试验机的设计

根据目前中小企业对座椅载荷进行疲劳试验与检测的实际需求以及目前试验机的发展情况,发现了市面常见的座椅载荷试验机存在前期投资大、机构复杂及维护保养需求高等问题,在中小型座椅生产企业中推广和使用受限。基于此,从中小企业实际需求出发,本着结构简单、投资经济、便于使用的原则,提出一种全自动气控座椅载荷疲劳试验机,设计控制机构完全采用压缩空气作为驱动源,其来源方便、环保节能。在对当前座椅加载试验机特点及需求研读与分析的基础上,提出了全自动气控加载试验机的总体设计思路;根据对座椅加载控制的要求与结构模式,形成气动控制系统的总体架构及控制原理与控制方法设计;对座椅加载疲劳试验机进行了实验室模拟实验测试。结果表明,此控制系统设计方案能够实现座椅载荷负载大小变化模拟,可以实现座椅加载模拟工作节拍控制以及座椅加载时长控制调节,且完全脱离供电需求,经济环保,为生产企业后期使用维护提供了极大的方便。

气压搅水式自动蔬菜清洗机的设计

蔬菜清洗机的主要作用是洗掉蔬菜上残留的农药、化肥、泥土及虫子,使蔬菜保持一定的清洁度,从而满足市场对净菜的供应需求。目前大部分蔬菜清洗机采用的工作原理是利用水与蔬菜、蔬菜与蔬菜之间的摩擦作用进行清洗,导致蔬菜破损率较高。利用正压气体在水中的爆气原理,设计一种气压搅水式自动蔬菜清洗机,增加水流对蔬菜的柔性,减少蔬菜与蔬菜之间的硬性摩擦。试验表明,该机生产率高,对蔬菜破坏作用小,洗净率高。

包衣柠条种子气力喷播机供种装置仿真与试验

为解决目前喷播机供种装置不适应包衣种子的问题,结合物理与仿真试验的方法,以喷播包衣柠条种子为对象,以降低排种破碎率、提高排种均匀性为目标,设计了一种4BQD-40型喷播机螺旋式供种装置。首先,根据喷播机已确定的电机参数、最大喷播量和种子休止角度等对供种装置进行参数计算及结构设计;然后,建立3组不同参数配置的供种装置离散元仿真模型并进行排种过程仿真,根据其排种过程中种子的受力情况及排种连续性情况得到螺旋叶片直径80mm、螺旋叶片螺距60mm、螺旋轴直径28mm、排种口直径60mm为最优参数配比。在相同的工作要求下,对螺旋式与槽轮式供种装置排种过程进行离散元仿真,在相同供种量组条件下进行二者的破碎率测定,结果表明:原有槽轮式供种装置5种供种量下的破碎率依次为17.68%、14.90%、12.88%、12.45%、11.78%;相同供种量下,螺旋式供种装置的破碎率依次为2.11%、2.65%、2.91%、3.01%、3.37%,表明包衣柠条种子螺旋式供种装置排种破碎率明显降低。

直注式秸秆捡拾粉碎深埋机设计与试验

为提升秸秆深埋质量,针对秸秆深埋过程中秸秆捡拾效果差、输送方式单一、输送效率低、深埋率低等问题,提出一种直注式秸秆深埋还田方法,设计了直注式秸秆捡拾粉碎深埋机,阐述了整机结构和工作原理。对关键部件进行了设计分析,设计了无护圈式捡拾装置,分析了捡拾装置各个运动阶段与弹齿的运动轨迹,确定了4个运动阶段所对应的相位角;设计了以运秸螺旋输送器和运秸叶片为主的机械输送装置、以抛秸风叶和运秸导管为主的气力输送装置。对秸秆输送量进行分析,明确了运秸螺旋输送器结构参数,得出了运秸螺旋输送器最低转速;对运秸叶片和抛秸风叶进行了动力学分析,确定了运秸叶片和抛秸风叶结构,明晰了影响秸秆输送效果的关键因素为机具前进速度、运秸螺旋输送器转速、抛秸风叶转速、运秸叶片倾角和抛秸风叶倾角,并确定了影响因素范围。仿真试验结果表明,机具前进速度和运秸螺旋输送器转速存在交互作用,最佳作业参数:机具前进速度为3 km/h、运秸螺旋输送器转速为1200 r/min和抛秸风叶转速为1600 r/min。田间试验结果表明,平均秸秆捡拾率和平均深埋率分别为91.02%,90.03%;运秸导管出口处风速和作业扭矩分别为1.78~26.83 m/s、61.55~214.78 N·m,各工作部件运行稳定,满足秸秆深埋还田作业要求,为秸秆深埋还田机研发和改进提供了依据。

新型模切机单张纸输纸机气动化方案设计研究

模切机输纸机的性能影响着给纸的速度和精度。现在,许多模切机选择给纸的方式来输送纸张,通过分离头即飞达来把纸张进行输送,因此分离头的工作性能以及设计就显得十分重要。通过对输纸机分离头的气动化方案设计,简化输纸机的结构,使得提高输纸机的运动性能的同时,也能够降低输纸机的成本。

基于CFD-DEM耦合的养殖工船自动投饲机的研制与实验

为解决传统的投饲设备无法满足养殖工船作业要求这一问题,研制了满足养殖工船长距离输送、大投饲量的工作需求的气力输送自动投饲机,解决了饲料颗粒堵塞、破碎率高、系统能耗高、无法进行速度控制等问题,通过流体力学和离散元耦合(CFD-DEM)的方法对饲料从落料口到出料口的运动过程模拟分析,仿真结果显示,在饲料运动初始阶段,压力损失较大,进入弯管后,饲料基本成为悬浮状态,整个流动过程中并未出现饲料堵塞,且在出口处,饲料分布均匀。在整个过程中,饲料和气流速度压力均在经过弯管后达到稳定状态。样机试验验证了设计的准确性,在实验过程中并未发现饲料堵塞现象,在风速设定为35 m/s时,电机转速在40 r/min时,满足1.5 t/h的投饲速度,通过控制电机转速来达到控制投饲速度的功能,满足养殖工船的应用场景,颗粒饲料的运动状态在经过弯管后达悬浮状态,与仿真结果一致。

机床夹具气动系统的改进

某机械加工厂新接收一批零件,现有机床夹具设备不能满足加工定位要求。针对这一问题,在分析现有机床夹具气动系统原理,不增加过多成本的基础上,对机床夹具气动系统进行改进。介绍了改进方案,进行仿真分析,并对改进前后机床夹具气动系统进行对比。对比表明,改进后的机床夹具气动系统不仅能够满足新接收零件的全部加工要求,而且在气动元件使用量、后期维护保养方面均明显优于改进前。

汽车零部件加工的自动夹持搬运装置设计

汽车零部件具有量产需求,常用数控机床进行加工,具有加工精度高,高效率,高灵活性等优势,能够有效的解决批量化生产的问题^([1])。目前,很多汽车零部件都采用数控机床加工零部件,但数控机床上工件的搬运和夹持基本依靠人工搬运,不仅占用大量人工成本,同时带来了安全隐患。本设计主要解决汽车零件自动装夹装置,设计使用双工位机械抓,利用三轴滚珠丝杠作为移动机构,利用气动装置实现机械手自动夹持,实现数控机床的自动夹持和搬运。

Design and field evaluation of hill-drop pneumatic central cylinder direct-seeding machine for hybrid rice

To meet the requirement of the precision direct-seeding for hybrid rice,this study aimed to design a hill-drop pneumatic central cylinder direct-seeding machine to sow ten rows at a time.A series of orthogonal experiments were conducted to investigate the performance of the cylinder seeder.The influences of the hole diameters,degree of vacuum,and rotational speed of the cylinder were tested on JPS-12 computer-vision seeding test platform,and the rotational speed of 10-50 r/min,diameter of 135 mm and a negative pressure of 1.0-2.0 kPa were employed.Test results showed that the optimal parameter combination was a vacuum of 2.0 kPa and a hole diameter of 2.0 mm(straight hole),with a rotational speed of 30 r/min.The probability of(2±1)seeds in each hole was 95.3%,while the probability of seed-missing hole was 2.0%.A series of field experiments were then conducted to test the seeder performance according to China National Standard Test Methods,and the field test results showed that for the hill-drop pneumatic central cylinder direct-seeding machine,the probability of(2±1)seeds in each hill was 91.6%,while the probability of seed-missing hill was 2.7%.The yield data showed that the average effective panicle had 231.25 ears,the average seed setting rate was 9.92%,the average 1000-grain weight was 22.45 g,and the average yield was 7107.9 kg/hm^(2) that was 26.14%higher than the average yield of rice(5634.9 kg/hm^(2))of Guangdong Province in 2016.The results showed that the hill-drop pneumatic central cylinder direct-seeding machine for hybrid rice could be applied in practical precision rice seeding.

“人机料法环测”要素管理模式在医院气动物流传输系统消毒管理中的应用

医院气动物流传输系统是一个密闭系统,在医院内用于传送清洁及污染物品,涉及的程序、环节较多,很难进行充分消毒,且使用过程中极易造成交叉感染。质量管理一般围绕“人机料法环测”要素管理理论展开。鉴于此,该研究通过分析医院气动物流传输系统的使用现状及存在问题,在院内实施“人机料法环测”要素管理,从而确保院内气动物流传输系统的安全。

蔬菜移栽夹茎式取苗装置设计与试验

针对半自动移栽机作业效率低、作业质量差的问题,设计了一种面向蔬菜移栽机器人的夹茎式自动取苗装置。取苗装置经过整排取苗、等距分苗、精准投苗,可实现高效、高质自动化取投苗作业。建立多级剪叉分苗机构与夹苗装置的运动力学模型,对钵苗下落运动、气动系统进行模型设计及分析计算,搭建取苗试验装置。试验选取穴盘辣椒苗作为研究对象,以钵苗苗龄、基质含水率、取苗频率为试验因素,设计以取苗成功率、基质破碎率为评价指标的单因素试验。根据试验结果,采用Box-Behnken响应曲面分析法设计正交试验,探究了苗龄与基质含水率、苗龄与取苗频率及基质含水率与取苗频率之间的交互作用对取苗效果的影响,优化取苗参数。试验结果表明,当苗龄33 d、钵苗基质含水率46%、取苗频率75株/min时,取苗成功率为97.36%,基质破碎5.07%,可满足大田自动化移栽的取苗及投苗要求。

基于CNN机翼气动系数预测

随着机器学习的快速发展和其突出的非线性映射能力,越来越多的学者将机器学习方法应用到流体力学领域。为克服传统数学拟合不能很好的解决系统非线性问题,以及现有文献中所提及的一些基于神经网络的气动参数预测方法,需要进行参数化处理而带来的不便,同时为实现多变量多输出气动参数快速预测的目的,基于卷积神经网络考虑机翼变迎角和浮沉建立了一种多变量多输出的机翼气动参数预测模型,实现了机翼气动参数的快速预测。结果表明:所建模型具有较高且稳定的预测精度,并且计算效率较计算流体力学(CFD)提高了40倍。

气力机械组合式藜蒿脱叶机设计与试验

藜蒿是我国特色蔬菜,可食部为茎秆与顶部嫩叶,因茎秆鲜嫩易折、径向叶片多且易相互缠绕,售前脱叶工序难度大,仍以人工脱叶为主。针对藜蒿脱叶装备匮乏,人工劳动强度大、成本高等问题,在统计分析藜蒿植株特性的基础上,设计了一种气力机械组合式藜蒿脱叶机,通过吸叶滚筒气力吸附引导、脱叶辊机械拉拽脱叶实现藜蒿茎叶的有效分离。统计分析了藜蒿外形几何参数,测试了叶片顺向、垂直、逆向拉拽的抗拉力,明确采用逆向拉拽脱叶方式;开展了吸叶滚筒、脱叶辊等关键部件结构参数和运行参数分析,基于CFD模拟了吸叶滚筒气流场状态,结合仿真正交试验确定了吸孔轴向间距为10 mm,周向分布夹角为10°,有效孔个数为121个,吸孔直径为4 mm、深度为4 mm,脱叶辊相对高度为30 mm;以吸叶滚筒转速、脱叶辊转速和夹持喂入速度为试验因素,以脱叶率和断叶率为评价指标,开展了二次回归正交试验,建立了脱叶率、断叶率与各试验因素之间的回归数学模型,求解得到最佳参数组合为吸叶滚筒转速77 r/min、脱叶辊转速65 r/min、喂入速度40 mm/s;在最佳参数组合条件下,藜蒿脱叶机的脱叶率与断叶率分别为94.32%和12.93%,单辊作业效率可达12.3 kg/h,满足藜蒿脱叶技术要求。

转盘式八宝饭灌装机的设计

针对八宝饭包装过程中黏性食材灌装难、生产效率不高等问题,设计一种转盘式八宝饭灌装机。采用定量气缸实现糯米、豆沙的灌装,保证糯米颗粒完整度。通过涂覆特氟龙涂料解决料筒和气缸缸体表面的防粘问题。利用电子称重和补料代替人工称重补料,提高生产效率。灌装机整体尺寸为1 600 mm×1 600 mm×1 930 mm,共27个工位,工作效率为20碗/min。试验结果表明,设备灌装合格率达98.9%,自动落碗成功率达99.2%,自动落枣成功率达100%。设备解决人工灌装质量不稳定、灌装不美观和食品卫生难以控制等问题,对于八宝饭加工灌装有着重要意义。

气动目标多频点调制谱融合增强识别方法

预警雷达探测过程中气动目标微动回波能量弱导致识别性能不稳定。针对该问题,提出一种基于稀疏约束非负矩阵分解(sparse constrained non-negative matrix factorization,SCNMF)和集成极限学习机(integrated extreme learning machine,IELM)的多频点调制谱融合增强识别方法。通过分析微动部件回波特性,对多频点频域幅度谱进行SCNMF处理实现像素级融合得到特征增强后的稀疏调制谱,并将其作为样本输入IELM,实现气动目标类型识别。仿真和实测数据表明,本文方法能够有效融合多频点微动特征,具有抗噪能力强、所需训练样本少和识别性能稳健等优势。

养殖工船自动投饲机设计和螺旋下料器的仿真分析

针对现有投饲机无法满足大型集约化深远海养殖工船投饲作业的工作需求,颗粒饲料因输送工艺和结构参数不合理导致管道堵塞,为提高颗粒饲料输送性能与效果,设计了一种可集中控制、定时、定量、定速作业的远程气力输送的自动投饲机,确定了投饲机的总体结构,完成了对螺旋下料器的关键部位的设计,开展了EDEM离散元仿真分析。仿真结果显示:饲料颗粒在该装置中,从生成到排除过程中不会发生堵塞、滞留的现象,且下料速度可以通过螺旋轴的转速控制,下料速度稳定,当螺旋轴转速达到40 r/min时,满足投料速度1.5 t/h。该设计和研究为后续的深远海养殖投饲设备的设计和性能优化提供参考和依据。

数字式气动桥式回路故障诊断

针对数字式气动桥式回路可靠性不高的问题,提出了基于支持向量机的气动系统故障诊断方法。通过分析气动桥式回路常见故障,得出9种故障类型和1种正常状态,使用AMESim建立了回路的仿真模型,基于多传感融合思想获取系统正常动作、工作压力低、气缸泄漏、开关阀不工作或者产生泄漏、减压阀不减压等正常/故障状态数据。针对系统整体工作数据集,在MATLAB中建立支持向量机故障模型进行桥式回路故障诊断实验与分析,结果表明该方法可准确分辨出系统的1种正常状态和9种故障状态。

基于SMED模型的多机型滤棒成型机负压调节控制方法

针对因多机型滤棒成型机内部压力动态变化较强、压力分布不均问题,多机型滤棒成型机负压调节控制精准度受到影响,为提升多机型滤棒成型机稳定性,该文提出一种基于SMED模型的多机型滤棒成型机负压调节控制方法。考虑到成型机负压变化会受到风量、风压、功率、转速以及摩擦阻力多种因素影响,采用SMED模型计算设备运行时,与负压变化存在直接关系的辊压量和动力压量运行标准值,将该值作为负压调节参照标准。根据SMED模型启动时间较小的特点,以控制口令到达时间为基准设计电源电路,将负压回路分为真空泵、真空气室、电-气伺服装置、控制电路以及封闭容腔空间,分析每个空间的导入流量和导出流量,以二者最佳比值作为控制阈值,达到导入和导出流量平衡的控制目的。实验结果表明,所提方法在不同的干扰情况下均能对多机型滤棒成型机负压进行有效控制,对负压调节稳定性较高,算法鲁棒性较强。

一种宽幅压延机辊间距自动调节装置

围绕宽幅单层高分子防水卷材压延机因挠度变形、加工误差、使用时长等因素造成的辊间距不均,进而导致防水卷材生产厚度不均的问题,通过设计压延辊的内部结构、增加自动调节装置等措施,使压延辊在更小直径下,达到宽幅压延机长时间使用并可保持设定的辊间距稳定运行的目的,从而降低了停机维修的风险,可为行业内宽幅压延机设计提供参考。