固体秸秆腐熟剂喷施机械的设计与研究

发布时间：2017-10-06 04:16

  本文关键词：固体秸秆腐熟剂喷施机械的设计与研究

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【摘要】：在秸秆还田中,必须喷施秸秆腐熟剂,加速秸秆腐烂过程。固体腐熟剂和一定比例尿素混合,储存在料箱中。当喷施机具固定在拖拉机上作业时,需要控制喷施量以配合拖拉机行走速度。同时,两种大小不同的颗粒在储料仓内会受到外部震荡自行分层,影响喷施均匀度。本文综合运用离散单元法,对自行开发的固体腐熟剂喷施机进行仿真分析,并开展相关工艺试验研究。主要工作如下:首先,对腐熟剂、尿素,以及两者的混合物的机械物理特性进行了测试,得到了腐熟剂与尿素颗粒单独以及按一定比例混合后的容重、休止角、滑动摩擦角、滑动摩擦系数等重要参数。结合这些参数,完成了样机的设计并对其结构及工作方式进行了描述。特别是关键系统中的混合搅拌给料子系统,采用混料循环的方法,有效的克服了混料分层现象,保证了喷施的均匀性。其次,借助离散单元法工业软件EDEM对搅拌给料系统进行离散元建模与仿真,采用单因子变量法分别对螺旋叶片的升角α、螺旋叶片的转速n、出料口径的大小d、材料表面摩擦系数μ等因素与喷施量的关系进行了分析计算并分别绘制了曲线图。最后,结合离散单元法对各因素进行分析计算,获得了喷施量与主要技术参数之间的多元线性回归方程。在研制的喷施机上进行的现场实验证明,计算结果与实测数据一致,表明出料率的仿真结果是可靠的,可以用于工艺参数调整。对喷施幅宽、喷施量进行测试试验,得到机械最大喷施量和作业速度,满足预期使用要求。本文基于实测的固体腐熟剂物料特性,设计并制造一台新型固体腐熟剂喷施机,采用EDEM软件对喷施过程进行了建模与仿真,采用仿真计算与试验相结合的方法,得到了出料量与各技术参数之间的关系。现场实验证明,该固体喷施机喷施机工作稳定,出料均匀,满足预期的使用要求。该喷施机的研制成功,为固体秸秆腐熟剂使用提供一种新的高效作业机具,将有利于其更进一步的推广运用。
【关键词】：秸秆还田 固体腐熟剂喷施 离散单元法 现场试验
【学位授予单位】：湖北工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：S224.2
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-16
• 1.1 课题研究背景、意义及目的9-10
• 1.2 国内外研究的发展现状10-14
• 1.2.1 国内外秸秆的处理方式10-11
• 1.2.2 秸秆腐熟剂的研究现状11
• 1.2.3 秸秆还田装备的研究现状11-13
• 1.2.4 离散元法在农业上的研究现状13-14
• 1.3 本文研究思路及课题主要研究内容14-16
• 第2章 固体腐熟剂喷施机械的设计16-29
• 2.1 引言16
• 2.2 腐熟剂、尿素颗粒机械物理特性研究16-22
• 2.2.1 腐熟剂、尿素颗粒以及机械物理特性参数确定16-17
• 2.2.2 试验仪器与设备17
• 2.2.3 试验方法与分析17-20
• 2.2.4 结果与分析20-22
• 2.3 固体秸秆腐熟剂喷施机械设计方案22
• 2.4 固体秸秆腐熟剂喷施机械的结构组成及工作原理22-23
• 2.5 主要装置的设计与分析23-28
• 2.5.1 提升搅拌系统23-26
• 2.5.2 出料系统26-27
• 2.5.3 混合物容器与挂架的设计27-28
• 2.6 本章小结28-29
• 第3章 出料部件的单因素数值模拟29-45
• 3.1 引言29
• 3.2 离散单元法基本原理29-34
• 3.2.1 离散元素法模型假设29-30
• 3.2.2 颗粒单元的属性30
• 3.2.3 颗粒接触模型30-32
• 3.2.4 离散单元法的求解过程32-33
• 3.2.5 EDEM概述33-34
• 3.3 出料部件的单因素数值模拟34-43
• 3.3.1 离散元模型的建立34-36
• 3.3.2 仿真与分析36-43
• 3.4 本章小结43-45
• 第4章 出料部件及整机性能试验研究45-60
• 4.1 引言45
• 4.2 出料性能的正交试验45-49
• 4.2.1 正交试验概述45-46
• 4.2.2 试验方案设计46-47
• 4.2.3 试验结果与分析47-49
• 4.3 出料性能的回归分析49-53
• 4.3.1 多元线性回归分析49-51
• 4.3.2 基于SPSS的回归分析计算51-53
• 4.4 工作性能试验53-58
• 4.4.1 试验材料54-55
• 4.4.2 试验仪器与设备55
• 4.4.3 喷施幅宽测试试验55-56
• 4.4.4 喷施量测试试验56-58
• 4.5 本章小结58-60
• 第5章 总结与展望60-62
• 5.1 总结60-61
• 5.2 展望61-62
• 参考文献62-66
• 致谢66-67
• 附件一 攻读硕士学位期间取得的学术成果67

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本文编号：980662