钢辊式卷捆机构中钢辊对稻秆导送性能影响的试验研究

摘要

中国稻秆年产量超2亿吨，已广泛应用于饲料、能源、工业原料、食用菌基料和肥料等领域。但稻秆资源分布分散、结构疏松、体积庞大，致使其收贮运成本较高，稻秆打捆收获非常必要。我国主要使用中小型打捆机进行稻秆的收获，其中钢辊式圆捆机由于结构简单、价格较低而得到较多应用，但存在生产率低、打捆过程易于发生堵塞等问题，为此本文建立了钢辊式卷捆机构导送性能试验装置，开展钢辊式卷捆机构中钢辊对稻秆导送性能的试验研究。本文的研究内容和结论主要如下: (1)建立了钢辊滑动摩擦因数测试装置。该装置主要由机架、电机、联轴器、转矩传感器、丝杠、缓冲弹簧、压力传感器、压板、物料盒及钢辊等组成。利用CATIA V5软件构建钢辊滑动摩擦因数测试装置各零部件的三维模型并装配加工。 (2)进行稻秆与钢辊之间滑动摩擦特性的试验研究。利用钢辊滑动摩擦因数测试装置，采用L27(313)正交试验方案进行了稻秆与钢辊之间滑动摩擦因数受稻秆含水率、正压应力、钢辊线速度及其之间交互作用影响的试验研究，然后通过单因素试验分别获得稻秆含水率、正压应力以及钢辊线速度对滑动摩擦因数的影响规律及回归方程，并通过双因素试验研究了交互作用对滑动摩擦因数的影响规律。正交试验结果表明:稻秆与钢辊之间的滑动摩擦因数受稻秆含水率、正压应力影响显著，受钢辊线速度影响较显著，且影响因素主次顺序为:稻秆含水率＞正压应力＞钢辊线速度，而且稻秆含水率与正压应力之间的交互作用对稻秆与钢辊之间的滑动摩擦因数影响显著;单因素试验结果表明:稻秆与钢辊之间的滑动摩擦因数随稻秆含水率的增加而增加，随正压应力的增加而减小，随钢辊线速度的增加而减小;在稻秆含水率为10％～70％、正压应力为1～9 kPa和钢辊线速度为0.2～0.8m/s时，稻秆与钢辊之间的滑动摩擦因数的变化范围为0.353～0.612;双因素试验结果表明:稻秆与钢辊之间的滑动摩擦因数受稻秆含水率和正压应力的同时增加而总体上呈现增加的趋势。 (3)建立了钢辊式卷捆机构中钢辊对稻秆导送性能测试装置。该装置主要由机架、钢辊、侧壁、链传动系统、输送装置和电机等组成。利用CATIA V5软件对钢辊式卷捆机构中钢辊对稻秆导送性能测试装置各零部件进行三维建模并装配加工。 (4)进行钢辊式卷捆机构中钢辊对稻秆导送性能的试验研究。本文选取卷捆室直径、稻秆喂入速度、钢辊转速、钢辊表面类型为试验因素，选取导送高度、导送时间为试验指标，分别依次进行了L16(43×26)混合正交试验、单因素试验。混合正交试验结果表明:钢辊式卷捆机构中钢辊对稻秆导送高度受稻秆喂入速度影响极显著，受钢辊转速影响显著，受卷捆室直径和钢辊表面类型影响较显著，且影响因素主次顺序为:稻秆喂入速度＞钢辊转速＞卷捆室直径＞钢辊表面类型;而钢辊式卷捆机构中钢辊对稻秆导送时间受稻秆喂入速度影响极显著，受卷捆室直径和钢辊转速影响较显著，受钢辊表面类型影响不显著，且影响因素主次顺序为:稻秆喂入速度＞钢辊转速＞卷捆室直径＞钢辊表面类型。单因素试验结果表明:钢辊式卷捆机构中钢辊对稻秆导送高度、导送时间均分别随卷捆室直径的增大而增大，随钢辊转速的增大而先减小后增大;导送高度随稻秆喂入速度的增大而增大，而导送时间随稻秆喂入速度的增大而减小。综合分析得，当卷捆室直径大于600 mm，稻秆喂入量为0.8～1.6 kg/s，钢辊转速为220～250 r/min，钢辊表面类型为凸棱与条板混合型时，钢辊式圆捆机的卷捆效率较佳，无稻秆堆积堵塞现象发生。

目录

声明

摘要

1 前言

1．1 研究的目的与意义

1．1．1 课题研究背景

1．1．2 目的和意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 国外研究现状

1．2．2 国内研究现状

1．3 研究内容和技术路线

1．3．1 研究内容

1．3．2 技术路线

2 稻秆与钢辊间摩擦特性研究

2．1 试验准备

2．1．1 试验材料

2．1．2 试验装置及原理

2．1．3 试验因素和评价指标

2．1．4 试验方法

2．2 试验结果与分析

2．2．1 正交试验

2．2．2 单因素试验

2．2．3 双因素试验

2．3 本章小结

3 钢辊式卷捆机构导送性能试验台设计

3．1 卷捆机构设计

3．1．1 卷捆机构的整体设计

3．1．2 卷捆机构工作过程

3．1．3 卷捆机构运动参数分析

3．2 卷捆机构关键部件的设计

3．2．1 输送装置的设计

3．2．2 钢辊的设计

3．2．3 卷捆机构侧壁的设计

3．3 卷捆机构配套动力的选择

3．4 本章小结

4 钢辊式卷捆机构中钢辊对稻轩导送性能的试验研究

4．1．2 钢辊对稻轩导送过程力学分析

4．2 钢辊对稻轩导送性能的试验研究

4．2．1 试验设备与原理

4．2．2 试验材料

4．2．3 试验因素与评价指标

4．2．4 试验方法

4．2．5 试验结果与分析

4．3 钢辊式圆捆机的设计及验证试验

4．4 本章小结

5 结论

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文