小型釘齒玉米脫粒機的設(shè)計-帶演講稿PPT【含9張CAD圖紙+文檔】【NJ系列】
喜歡就充值下載吧。資源目錄里展示的全都有,下載后全都有,所見即所得,CAD圖紙均為高清圖可自行編輯,文檔WORD都可以自己編輯的哦,有疑問咨詢QQ:1064457796,課題后的【XX系列】為整理分類用,與內(nèi)容無關(guān),請忽視
軸流式玉米脫粒裝置運行因素對損耗和能耗的影響Waree Srison,Somchai,Chuan-Udom,Khwantri,Saengprachatanarak孔敬大學(xué)工程學(xué)院農(nóng)業(yè)工程系,泰國孔敬 40002 孔敬大學(xué)東北重點作物應(yīng)用工程研究所,泰國孔敬 40002 摘要研究了影響軸流式玉米脫粒裝置損耗和能耗的的運行因素。脫殼裝置長 0.90 米,釘齒末端直徑 0.30 米。 這些因素包括三個級別的水分含量(MC),三個層次的進(jìn)料速率(FR),以及三級轉(zhuǎn)子速度(RS)。實驗基于響應(yīng)面方法和 23 因 子設(shè)計進(jìn)行。研究結(jié)果表明,MC 顯著影響顆粒破碎和功率消耗,但不影響脫殼 裝置的損耗。增加 MC 可提高晶粒破碎率和耗電量。FR 影響了電耗,但不影響脫 粒裝置的損耗和谷物的破碎。增加 FR 增加了能耗。RS 對脫粒單元損失、糧食破 碎和耗電量均無明顯影響,增加 RS 值增加了晶粒破碎率和耗電量,但降低了脫 粒單位損失。在多元線性模型的基礎(chǔ)上建立了經(jīng)驗?zāi)P汀?關(guān)鍵詞 玉米脫粒裝置 ;水分含量;進(jìn)給速率;轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速 引言玉米是對畜牧業(yè)來說很重要的飼料原料(Farjam 等人,2014)。玉米生產(chǎn)是 基于其多樣性,另外,收獲機制是玉米生產(chǎn)過程中最重要的組成部分之一(參考 文獻(xiàn))((Chuan-Udom,2013 年)。 Kunjara 等人(1998 年)討論了泰國的玉米脫殼問題,從中獲得以下信息。玉 米脫粒機自從 1929 起就被使用和改良。玉米脫粒機的開發(fā)主要是由當(dāng)?shù)氐闹圃?商來進(jìn)行,大部分玉米脫粒機采用的是紋桿脫粒機和釘齒脫粒機。這些脫粒機已 經(jīng)過測試和評估,以確定其最佳操作性能,直到累計損失(谷物損失和顆粒破碎) 低于 1.5。然而,用紋桿式脫粒機時發(fā)現(xiàn),殘留在凹形表面上的破碎作物部件 降低了谷物分離的有效性,而釘齒脫粒機的能耗和剝落滾筒速度是紋桿式脫粒機 的兩倍(Kunjara 等人,1998 年)。 玉米脫粒裝置最初是以小麥脫粒裝置為基礎(chǔ)研制而成的,但糧食破碎率較高(農(nóng)業(yè)部,1996)。Chuan Udom(2013)對泰國脫粒機影響玉米脫殼損失的操作 因素進(jìn)行了研究,發(fā)現(xiàn)軸流式脫粒機具有高效、易清洗、糧食破碎少等特點,對 調(diào)整脫粒玉米是經(jīng)濟的,并且只需要簡單的修改。此外,軸流脫殼裝置的原理適 用于泰國和亞洲國家的情況(Singhal 和 Thierstein,1987; Chuan-Udom,2011)。 Chuan-Udom 和 Chinsuwan(2009)對泰國軸流式水稻聯(lián)合收割機的運行和調(diào)整進(jìn)行的研究表明,轉(zhuǎn)子速度,導(dǎo)葉傾斜度,谷物含水率,進(jìn)料速度和顆粒物質(zhì) 對脫粒裝置損失都有明顯的影響。Chinsuwan 等人(2003)研究了轉(zhuǎn)子切向速度 和進(jìn)給速度對脫粒裝置損失和稻谷破損的影響。結(jié)果表明,當(dāng)轉(zhuǎn)子切向速度增大 時,脫粒單元損失減小,損傷增大。安德魯斯等人(1993)研究了聯(lián)合收割機操 作參數(shù)對水稻收獲損失的影響,并介紹了喂入率、料谷比、顆粒含水量、旋翼轉(zhuǎn) 速、凹間隙等因素對脫粒裝置損失的影響。Gummert 等人(1992)報道了轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn) 速、進(jìn)給速度和百葉窗傾角對脫粒單元損失的影響,以及轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速對顆粒損傷的 影響。 合適的玉米脫粒機需要研究影響損耗和能耗的重要因素,即轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速,進(jìn)料 速率和谷物含水率。因此,本研究的目的是研究軸流式玉米脫殼裝置的運行因素 對損失和能耗的影響。 材料與方法玉米脫粒裝置 本研究利用泰國農(nóng)業(yè)研究開發(fā)機構(gòu)(公共組織)提供的軸流玉米脫殼裝置進(jìn) 行,如圖 1 所示,脫粒裝置長為 0.90 米,直徑端面距釘齒末端 0.3 米,具有可控的轉(zhuǎn)子速度。功率測量裝置如圖 2 所示,軸流式玉米脫粒裝置由圓柱釘齒構(gòu)成, 圓筒下面的凹板由彎曲鋼筋制成,導(dǎo)葉的傾角是可調(diào)的。脫粒裝置下的谷物溜槽 分為九個槽,進(jìn)給速度可通過控制物料輸送帶速度進(jìn)入脫粒裝置來調(diào)節(jié)。實驗是 在實驗室內(nèi)成規(guī)模進(jìn)行的。本試驗采用先鋒 B-80 玉米品種進(jìn)行。 影響因素和實驗設(shè)計 如表 1 所示,影響軸流式玉米脫殼裝置損失和功耗的操作因素范圍包括水分 含量(MC),進(jìn)料速率(FR)和轉(zhuǎn)子速度(RS)。在進(jìn)行了因素實驗設(shè)計之后,需 要大量因素和程度來確定材料和實驗單元的數(shù)量。 因此,應(yīng)用 2 3 析因?qū)嶒炘O(shè)計, 如圖所示表 2,減少材料的使用和測試時間(伯杰和 Maurer,2002). 測試方法 每次測試使用 10 公斤玉米,通過輸送帶將玉米送入脫粒裝置的入口,從玉米籽粒和玉米棒出口取樣,直到只剩下玉米顆粒,稱重并從原來的 10 千克玉米 中減去籽粒,結(jié)果被認(rèn)為是脫粒單位損失(TL)。 為獲得顆粒破碎率,隨機從斜 槽中取出兩個 1 公斤的樣品,用手工分離破碎籽粒并記錄破碎籽粒的重量。在該 實驗中,使用具有應(yīng)變計的扭矩傳感器(KFG-2-350-D2-11L1M3R; Sokki Kenyujo Co.Ltd。; Tokyo,Japan)。 扭矩計安裝在氣缸軸上以測量扭矩并計算功耗(P)。 數(shù)據(jù)分析 從所獲得的參數(shù)中,使用術(shù)語 TL,GB 和 P 構(gòu)建多個線模型。 然后,模型是 表 1 自變量及其因子水平 變量范圍和級別(編碼)-0+X1; 含水量(濕基)142128X2; 進(jìn)給率(t / hr)0.51.52.5X3; 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速(m / s)81012表 2 實驗裝置基于一個 2 3因子設(shè)計,用于變量水分含量(X1),進(jìn)料速率(X2)和轉(zhuǎn)子速度(X3)的軸流式玉米脫粒裝置的損失和功耗。 實驗編號X1X2X31-2+-3-+-4+-5-+6+-+7-+8+9000100001100012000表 3 水分含量(MC),進(jìn)料速率(FR)和轉(zhuǎn)子速度(RS)對脫粒單元損失, 籽粒破碎和功耗的影響。 實驗編號MC(濕基)FR(t/hr)RS(m/s)脫殼單位損失(%)谷物破損率 (%)功耗(W)114(-)0.5(-)8(-)2.320.611529.73214(-)0.5(-)8(-)2.930.371439.82314(-)0.5(-)8(-)3.240.181417.35428(+)0.5(-)8(-)2.432.261979.24528(+)0.5(-)8(-)2.892.222046.66628(+)0.5(-)8(-)3.332.472024.19714(-)2.5(+)8(-)2.600.182271.42814(-)2.5(+)8(-)2.880.192316.37914(-)2.5(+)8(-)3.060.252316.371028(+)2.5(+)8(-)2.902.203058.061128(+)2.5(+)8(-)2.892.132990.631228(+)2.5(+)8(-)2.652.683058.061314(-)0.5(-)12(+)1.600.942069.141414(-)0.5(-)12(+)1.570.712046.661514(-)0.5(-)12(+)1.521.302091.611628(+)0.5(-)12(+)1.112.202361.321728(+)0.5(-)12(+)1.902.362338.841828(+)0.5(-)12(+)1.602.472428.741914(-)2.5(+)12(+)1.540.492653.502014(-)2.5(+)12(+)1.531.062541.122114(-)2.5(+)12(+)1.570.792631.022228(+)2.5(+)12(+)1.582.223215.392328(+)2.5(+)12(+)1.542.683215.392428(+)2.5(+)12(+)1.472.203215.392521(0)1.5(0)10(0)2.361.062586.072621(0)1.5(0)10(0)2.221.262653.502721(0)1.5(0)10(0)2.031.522563.602821(0)1.5(0)10(0)2.561.612586.07括號中的數(shù)字表示范圍和級別的代碼; -低,0 中等,+高。 應(yīng)用響應(yīng)面法和 2 3 析因設(shè)計分析參數(shù)對損耗和功耗的影響,使用設(shè)計專家軟件確定每個參數(shù)對測定系數(shù)(R2)的影響(版本 7; Stat-Ease 公司;明尼蘇達(dá) 州明尼阿波利斯,明尼蘇達(dá)州,美國)。采用方差分析法對影響 TL 的設(shè)計因素進(jìn) 行回歸分析,在 P0.05 時進(jìn)行籽粒破碎和功耗檢驗。 指標(biāo)值 指標(biāo)值 TL,GB 和 P 是根據(jù)評估玉米脫粒機的程序計算出來的(亞洲經(jīng)濟社 會委員會和太平洋農(nóng)業(yè)機械地區(qū)網(wǎng)絡(luò) 1995)。 結(jié)果與討論 MC,F(xiàn)R 和 RS 對 TL,GB 和 P 的影響如表 3 所示。 影響脫粒裝置損失的操作參數(shù) 影響脫殼裝置損失的操作參數(shù)的方差分析結(jié)果如表 4 所示。結(jié)果表明,RS 對脫殼單元損失有顯著影響,而 MC、FR、MCxFR、MCxRS、FRxRS 和 MCxFRxRS 對 脫殼單元損失的影響不顯著。 確定操作參數(shù)對脫殼裝置損失的影響的回歸方程如公式(1): TL = 5.44 - 0.32RS (1) 其中 TL 是脫粒損失(百分比),RS(米每秒)是轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速,方程(1)中 R2和 R2 的調(diào)整值分別為 0.87 和 0.87。 基于公式 (1)中,表示 MC 和 RS 對 TL 的影響的響應(yīng)曲線圖如圖 3。 從圖 3 中可以看出,增加轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速(RS)減少了與 Simonyan(2009)的研究有關(guān)的脫粒單位損失(TL),其增加跳動導(dǎo)致脫粒能力增加減少脫粒單位損失。 影響籽粒破碎的操作參數(shù) 表 5 顯示影響籽粒破碎的操作參數(shù)的方差分析結(jié)果。結(jié)果表明,MC、RS 和MC X RS 對籽粒破損有顯著影響,而 FR,MC X FR,F(xiàn)R X RS 和 MC X FR X RS 對 籽粒破碎沒有統(tǒng)計學(xué)影響。用于確定操作參數(shù)對籽粒破碎的影響的回歸方程如方 程 (2): GB =-3.40 + 0.22MC + 0.28RS - 9.85 X 10-3MC X RS (2) 其中 GB 是籽粒破碎率(百分比),MC 是含水量(百分比),Rs 是轉(zhuǎn)子速度(米每秒),R2 和調(diào)整后的 R2 值分別為 0.96 和 0.94。 基于公式 (2),開發(fā)了響應(yīng)面圖以顯示 MC 和 RS 的影響(圖 4)以及 MC 和 FR(圖 5)在 GB 上。 如圖 4 和圖 5 所示,增加 RS 傾向于增加 GB,這與 Rostami 等人的研究有關(guān)(2009 年),在這種情況下,跳動加劇導(dǎo)致?lián)p失加劇。 MC 的增加導(dǎo)致 GB 的增加趨勢(Chuan-Udom,2013,Mahmoud 和 Buchele, 1975),因為谷物的高含水量更加靈活,使得谷物在被擊打時更容易破碎。 表 4 影響脫殼裝置損耗的變異操作參數(shù)分析 資源平方和DF均方根F 值p 值 Prob F模型10.1571.4518.770.0001模型是重要的MC1.93x10-0.00511.93x10-0.0052.49x10-0.0040.9876FR1.82x10-0.00311.82x10-0.0030.0240.8796RS9.5719.57123.93 F模型19.5471.4551.620.0001模型重要MC16.80116.80310.70 F模型6.59x100.00679.42x100.005580.580.0001模型重要MC1.53x100.00611.53x100.006944.000.0001FR3.93x100.00613.93x100.0062422.030.0001RS8.74x100.00518.74x100.005535.670.0001MCxFR86,211.76186,211.7653.160.0001MCxRS57,765.05157,765.0535.620.0001FRxRS86,211.76186,211.7653.160.0001MCxFRxRS1.54x100.00515388.243.320.0841純粹的錯誤36,202.20191621.79相關(guān)總數(shù)6.95x100.00627MC 為含水量,F(xiàn)R 為進(jìn)給速率,RS 為轉(zhuǎn)子速度(RS),DF 為自由度。 圖 6.當(dāng)轉(zhuǎn)子速度(RS)為 10 m / s 時,功率消耗(P)的響應(yīng)曲線圖顯示進(jìn)料速率(FR)和 含水量(MC,以重量為基準(zhǔn)測量百分比)的影響。圖 7.當(dāng)進(jìn)料速度為 1.5 t / hr 時,功率消耗(P)的響應(yīng)曲線圖顯示了含水量(MC,以重量基 準(zhǔn)測量百分比)和轉(zhuǎn)子速度(RS)的影響。圖 8.功率消耗(P)的響應(yīng)曲線圖,顯示當(dāng)潮濕含量為 14時進(jìn)料速率(FR)和轉(zhuǎn)子速度(RS) 的影響。致謝 作者感謝:泰國農(nóng)業(yè)研究開發(fā)機構(gòu)(公共組織); 東北重要作物應(yīng)用工程系,泰國孔敬孔敬大學(xué); 以及泰國曼谷高等教育委員會采后技術(shù)創(chuàng)新中心提供研究支持。參考文獻(xiàn) 1Andrews, S.B., Siebenmorgen, T.J., Vories, E.D., Loewer, D.H., Mauromoustakos, A., 1993. Effects of combine operating parameters on harvest loss andqualityin rice. Agric. Mech. Asia Afr. Lat. Am. 36, 1599-1607.2Berger, P.D., Maurer, R.E., 2002. Experimental Design with Applications in Man- agement, Engineering, and the Sciences. Belmont, CA, USA.3Chuan-Udom, S., 2011. Grain Harvesting Machines. Khon Kaen University, Khon Kaen, Thailand (in Thai).4Chuan-Udom, S., 2013. Operating factors of Thaithreshersaffectingcorn shelling losses. Songklanakarin J. Sci. Technol. 35, 63-67.5Chuan-Udom, S., Chinsuwan, W., 2009. Effects of concave rod clearance and number of concave bars on threshing performance of a axial ow rice threshing unit for Chainat 1 variety. KKU Res. J. 14, 1037-1045 (in Thai).6Chinsuwan, W., Pongjan, N., Chuan-udom, S., Phayom, W., 2003. Effects of threshing bar inclination and clearance between concaverodonperformance of axialow rice thresher. Thai Soc. Agric. Eng. J. 10, 15-20 (in Thai). 7Department of Agriculture, 1996. Agricultural Machines 50th Year Celebrations: 1996. Department of Agriculture, Bangkok, Thailand (in Thai).8Economic and Social Commission for Asia and the Pacic Regional Network for Agricultural Machinery, 1995. Test Code and Procedure for Power Grain Thresher: RNAM. Test Code & Procedures for Farm Machinery. Bangkok, Thailand, second ed. 9Farjam, A., Omid, M., Akram, A., Fazel Niari, Z., 2014. A neural network based modeling and sensitivity analysis of energy inputs for predicting seed and grain corn yields. J. Agric. Sci. Technol. 16, 767-778.10Gummert, M., Kutzbach, H.D., Muhlbauer, W., Wacker, P., Quick, G.R., 1992. Perfor- mance evaluation of an IRRI axial-ow paddy thresher. Agric. Mech. Asia Afr. Lat. Am. 23, 47-58.11Kunjara, B., Wijarn, C., Therdwongworakul, A., 1998. Testing and evaluation of locally-made maize sheller. J. Natl. Res. Counc. Thail. 20, 41-57.12Mahmoud, A.R., Buchele, W.F., 1975. Distribution of shelled corn throughput and mechanical damage in a combine cylinder. Am. Soc. Agric. Eng. 1, 448-452. 13Rostami, M.A., Azadshahraki, F., Najanezhad, H., 2009. Design, development and evaluation of a peanut sheller. Agric. Mech. Asia Afr. Lat. Am. 40, 47-49. 14Saeng-Ong, P., Chuan-Udom, S., Saengprachatanarak, K., 2015. Effects of guide vane inclination in axial shelling unit on corn shelling performance.Kasetsart J. Nat. Sci. 49, 761-771.15Singhal, O.P., Thierstein, G.E., 1987. Development of an axial-ow thresher with multi-crop potential. Agric. Mech. Asia Afr. Lat. Am. 18, 55-65.16Simonyan, K.J., 2009. Development of motorized stationary sorghum thresher. Agric. Mech. Asia Afr. Lat. Am. 40, 47-55
收藏