本文關鍵詞：轉輪式全混合日糧混合機混合機理分析及試驗研究

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【摘要】：隨著我國養(yǎng)牛業(yè)規(guī)�；陌l(fā)展,全混合日糧(Total Mixed Ration,TMR)技術以可使畜產(chǎn)品單產(chǎn)增加、發(fā)病率降低及大幅度提高人均養(yǎng)牛頭數(shù)等優(yōu)點被越來越多的牧場認識和應用,而全混合日糧技術實施的關鍵是采用TMR混合機。我國對TMR混合機的研究起步較晚,已開發(fā)的幾種TMR混合設備也大都是跟蹤國外的已有技術,缺少自主性研發(fā)。目前我國大型牧場所使用的TMR混合設備大部分是從國外進口。本研究根據(jù)國內(nèi)外TMR混合機的發(fā)展現(xiàn)狀及我國國情,研制了轉輪式全混合日糧混合機試驗樣機,并對其進行深入的研究,可為我國TMR混合機的原創(chuàng)性研發(fā)及深入研究提供理論及技術支持。本文主要工作及結論如下:(1)研制了轉輪式全混合日糧混合機試驗樣機,并對其總體結構及主要部件進行了設計,并對其核心部件——混合轉子進行有限元分析。(2)利用專用設備或裝置對本研究的試驗物料的特性(剪切模量、泊松比、密度、恢復系數(shù)、靜摩擦因數(shù)、滑動摩擦因數(shù)及滾動摩擦因數(shù)等)進行了測量分析。(3)對轉輪式全混合日糧混合機的混合機理進行了分析。為深入分析其混合機理,將物料在混合室三維空間運動分為周向運動和軸向運動,并將主要混合過程按混合室空間平均分為4個區(qū)進行描述,并借助高速攝像技術分析物料在混合室內(nèi)的混合過程、運動速度,且擬合物料的運動軌跡。通過物料的周向運動分析可知,在不同條件下混合室內(nèi)物料的周向運動軌跡曲線主要有圓弧及拋物線,并且轉子轉速對物料周向運動影響較大。通過物料的軸向運動分析可知,混合葉板角度及轉子轉速對物料軸向運動影響較大。只要恰當?shù)倪x擇該機的結構及運行參數(shù),物料在混合室內(nèi)就能夠形成三維空間混合運動,加速物料快速充分的均布進程。通過對混合過程分析得出了其混合過程主要是剪切混合、對流混合和擴散混合交替進行的過程,且在混合過程中伴有物料的滑移運動、瀑布運動和渦流運動。物料在混合室每個區(qū)的主要混合方式為:在混合Ⅰ區(qū)主要是剪切、對流混合,在混合Ⅱ區(qū)主要是剪切、對流、擴散混合,在混合Ⅲ區(qū)主要是剪切、擴散混合,在混合Ⅳ區(qū)主要是剪切、對流混合。(4)基于離散元法利用EDEM軟件對轉輪式全混合日糧混合機混合過程影響因素進行了仿真分析及試驗。針對本研究中試驗物料的實際情況,對試驗物料的顆粒模型、顆粒數(shù)計算模型及混合均勻度(偏離系數(shù))評價模型進行建模。通過仿真分析,得出轉子轉速、混合葉板角度、充滿系數(shù)及混合時間對物料的混合過程及混合質(zhì)量均有較大影響,通過仿真試驗得出偏離系數(shù)較低時各結構及運行參數(shù)的取值范圍,為試驗因素范圍的確定及參數(shù)優(yōu)化提供參考。從各物料偏離系數(shù)曲線的對比結果來看,選擇與精料顆粒大小接近的顆粒物料作為示蹤劑,得到的結果更能接近混合均勻度的實際值,此結論可為轉輪式全混合日糧混合機混合均勻度檢測示蹤劑的選擇提供參考。(5)本文以轉子轉速、混合葉板角度、混合時間及充滿系數(shù)為試驗因素,以混合均勻度和單位功耗為評價指標對轉輪式全混合日糧混合機進行了試驗研究。通過混合試驗分析可知,轉子轉速、混合葉板角度、充滿系數(shù)及混合時間對混合均勻度及單位功耗均有顯著影響,其中轉子轉速對混合均勻度及單位功耗的影響均最顯著。綜合考慮各因素,本研究的轉輪式全混合日糧混合機的結構及運行參數(shù)范圍確定為:轉子轉速宜取29~30 r/min,混合時間宜取10~11min,充滿系數(shù)宜取51%~53%,混合葉板角度宜取16°~18°。
【關鍵詞】：全混合日糧 轉輪式 混合機 混合機理
【學位授予單位】：東北農(nóng)業(yè)大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：S817.1
【目錄】：

• 摘要10-12
• Abstract12-14
• 1 前言14-23
• 1.1 研究的目的和意義14-18
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀18-21
• 1.2.1 國外研究現(xiàn)狀18-20
• 1.2.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀20-21
• 1.3 研究的內(nèi)容和技術路線21-23
• 1.3.1 研究的內(nèi)容21-22
• 1.3.2 技術路線22-23
• 2 試驗準備23-32
• 2.1 試驗樣機設計23-30
• 2.1.1 試驗樣機總體設計23
• 2.1.2 主要機構設計23-30
• 2.2 試驗儀器及材料30-31
• 2.2.1 試驗儀器30
• 2.2.2 試驗材料30-31
• 2.3 小結31-32
• 3 試驗物料的特性及測量32-46
• 3.1 玉米秸稈物料剪切模量及泊松比32-36
• 3.2 試驗物料的密度36-37
• 3.3 試驗物料之間的恢復系數(shù)37-40
• 3.4 試驗物料的摩擦因數(shù)40-45
• 3.4.1 靜摩擦因數(shù)40
• 3.4.2 滑動摩擦因數(shù)40-41
• 3.4.3 滾動摩擦因數(shù)41-45
• 3.5 小結45-46
• 4 轉輪式全混合日糧混合機混合機理分析46-64
• 4.1 混合室內(nèi)物料周向混合分析47-58
• 4.1.1 混合Ⅰ區(qū)物料周向混合分析48-51
• 4.1.2 混合Ⅱ區(qū)物料周向混合分析51-55
• 4.1.3 混合Ⅲ區(qū)物料周向混合分析55-57
• 4.1.4 混合Ⅳ區(qū)物料周向混合分析57-58
• 4.2 混合室內(nèi)物料軸向混合分析58-63
• 4.2.1 物料軸向受力分析58-60
• 4.2.2 物料的軸向運動軌跡分析60-62
• 4.2.3 物料軸向混合過程分析62-63
• 4.3 小結63-64
• 5 混合過程影響因素仿真分析及試驗64-84
• 5.1 顆粒接觸模型及仿真建模65-72
• 5.1.1 顆粒接觸模型65-68
• 5.1.2 仿真建模68-72
• 5.2 混合過程影響因素仿真分析72-79
• 5.2.1 轉子轉速對物料混合過程的影響72-74
• 5.2.2 充滿系數(shù)對物料混合過程的影響74-77
• 5.2.3 混合葉板角度對物料混合過程的影響77-79
• 5.3 轉輪式全混合日糧混合機仿真試驗79-83
• 5.3.1 混合均勻度評價模型79-80
• 5.3.2 試驗設計80
• 5.3.3 試驗結果與分析80-82
• 5.3.4 混合均勻度模擬檢測對比82-83
• 5.4 小結83-84
• 6 轉輪式全混合日糧混合機試驗研究84-99
• 6.1 試驗設計84
• 6.2 試驗因素范圍的確定84-85
• 6.2.1 轉子轉速范圍的確定84
• 6.2.2 混合時間范圍的確定84-85
• 6.2.3 充滿系數(shù)范圍的確定85
• 6.2.4 混合葉板角度范圍的確定85
• 6.3 評價指標85-88
• 6.3.1 單位功耗85-87
• 6.3.2 混合均勻度87-88
• 6.4 試驗結果與分析88-97
• 6.4.1 混合加工對混合均勻度影響88-93
• 6.4.2 混合加工對單位功耗影響93-97
• 6.5 小結97-99
• 7 結論和展望99-101
• 7.1 結論99
• 7.2 創(chuàng)新點99-100
• 7.3 展望100-101
• 致謝101-102
• 參考文獻102-108
• 攻讀博士學位期間發(fā)表的學術論文108

【參考文獻】

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本文編號：559607