圆捆机液体添加装置的设计与试验研究

摘要

随着我国水稻收获机械化的推广，水稻收获时稻秆还处于青绿状态，其各项指标适于作青贮饲料。目前，较先进的稻秆青贮收获工艺通常包括:水稻收获机收获水稻籽粒并铺放稻秆，向铺放的稻秆中人工喷洒青贮添加剂，利用打捆机将铺放在田间的稻秆打捆，稻秆捆包膜袋贮。这种稻秆青贮收获工艺有利于提高稻秆青贮品质。
　　针对青贮稻秆适收期短及人工喷洒青贮添加剂不均匀等现状，本文设计出液体添加装置，并将其配装在国内稻秆收获广泛使用的打捆机上，实现在捡拾打捆同时将青贮添加剂均匀喷入稻秆捆中，减少青贮收获作业环节，提高稻秆捆中青贮添加剂的分布均匀度，从而获得优质的青贮饲料。
　　本文利用喷雾试验台、圆捆机试验台对液体添加装置进行深入的试验研究，试验结果可为液体添加装置的设计及稻秆青贮收获工作参数的优化提供理论依据与技术支持。主要研究如下:
　　(1)针对圆捆机设计液体添加装置，该装置主要由贮液箱、进液管、出液管、喷雾泵、喷嘴、直动式溢流阀、压力表等组成。利用Solidworks三维软件构建贮液箱、喷管及各零部件的三维模型，并对各零部件进行虚拟装配及干涉检查，为各零部件的加工及液体添加装置的设计提供参考。利用植保机械喷雾试验台，以变异系数作为雾滴分布均匀性评价指标，对液体添加装置进行雾滴分布均匀性试验研究，试验结果表明:选取的四因素对液体添加装置雾滴分布均匀性的影响顺序为:喷嘴角度＞喷雾压力＞喷幅重叠率＞喷嘴直径。随着喷幅重叠率和喷嘴直径的增加，变异系数呈增加的趋势;随着喷嘴角度的增加变异系数呈先减小后增加的趋势;随着喷雾压力的增加，变异系数逐渐降低。通过响应曲面分析法，建立了各试验因素与评价指标的响应曲面模型，确定了雾滴均匀分布的优化参数组合:得到当喷幅重叠率为42.23％;喷嘴直径为1.68mm;喷嘴角度为45°;喷雾压力为0.7MPa时，雾滴分布均匀性最好，变异系数为9.5％。
　　(2)利用荷兰飞利浦公司生产的FEI Sirion扫描电子显微镜，对稻秆不同部位的叶鞘表面进行微观结构观察。电镜扫描结果表明:叶鞘从根部到梢部钩毛及球状凸起的单元结构间距逐渐增加，单元结构直径逐渐减小且差异显著。利用自制的液体添加装置与传送带为试验台，在固定喷量条件下，选取取样部位、喷嘴角度和喷嘴直径为试验因素，以单位叶鞘面积上生物染料丽春红S溶液（示踪剂）的沉积量为试验评价指标，进行三因素五水平正交旋转喷雾沉积试验。试验结果表明:选取的三因素对叶鞘表面雾滴沉积量的影响顺序为:叶鞘取样部位＞喷嘴角度＞喷嘴直径。取样部位越靠近根部、喷嘴角度越小、喷嘴直径越小有助于提高沉积量。为明确青贮添加剂在叶鞘表面上的沉积及流失规律提供理论依据。
　　(3)利用配置液体添加装置的圆捆机试验台，模拟田间进行稻秆青贮收获试验研究，以喷雾压力、喷嘴角度和草捆干物质量为试验因素，稻秆捆中生物染料丽春红S溶液（示踪剂）的分布均匀度为试验评价指标，进行三因素三水平正交试验。试验结果表明:在试验范围内，各因素对稻秆捆中示踪剂分布均匀度的影响顺序为:草捆干物质量＞喷雾压力＞喷嘴角度。均匀度随着草捆干物质量增加呈先下降后上升的趋势，随着喷雾压力的增加呈先下降后上升的趋势，随着喷雾角度的增加呈先上升后缓慢下降的趋势。由极差分析得到最优组合为A1 B3 C1，即当草捆干物质量为12kg;喷雾压力为1.2MPa;喷嘴角度为-30°时，变异系数为15.6％。为稻秆青贮收获工作参数的确定及液体添加装置的优化提供支持。

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 课题研究意义

1．2 国内外现状

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 圆捆机液体添加装置的设计

2．1 液体添加装置的整体设计

2．2 方案的确定及工作原理

2．3 关键部件的设计

2．4 传动系统的设计

2．5 液体添加装置喷雾性能试验

2．5．1 系统流量测量

2．5．2 雾滴直径大小测量

2．5．3 液体添加装置喷雾均匀性试验

2．6 本章总结

3 稻秆叶鞘表面雾滴沉积特性试验研究

3．1 稻秆叶鞘表面特性分析

3．2 稻秆叶鞘表面雾滴沉积特性试验

3．2．1 试验台结构及工作原理

3．2．2 试验材料及试验条件

3．2．3 试验评价指标

3．2．4 叶鞘表面雾滴沉积影响因素分析

3．2．5 喷雾沉积试验

3．3 本章总结

4 圆捆机液体添加装置的试验研究

4．1 试验准备

4．1．1 试验台结构及工作原理

4．1．2 试验材料及试验条件

4．1．3 试验评价指标

4．2 试验因素分析

4．3 圆捆机液体添加装置的试验

4．3．1 试验方法

4．3．2 试验结果与分析

4．3．3 单因素效应分析

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