中国农业科技导报 ›› 2023, Vol. 25 ›› Issue (6): 107-116.DOI: 10.13304/j.nykjdb.2021.0961
• 智慧农业 农机装备 • 上一篇
收稿日期:
2021-11-09
接受日期:
2022-01-18
出版日期:
2023-06-01
发布日期:
2023-07-28
作者简介:
张丽珍 E-mail:lzzhang@shou.edu.cn
基金资助:
Received:
2021-11-09
Accepted:
2022-01-18
Online:
2023-06-01
Published:
2023-07-28
摘要:
为研究离心式投饲机中抛料盘对饲料破碎率的影响,通过分析饲料颗粒在抛料盘上的运动,确定影响破碎率的因素。利用EDEM软件建立饲料颗粒黏结模型进行单因素试验,得到各个因素对破碎率的影响情况。根据单因素结果设计并进行三因素三水平正交试验,建立饲料破碎率与抛料盘肋板个数、抛料盘倾角、肋板曲率半径等因素之间的二次多元回归模型并解析,后对离心盘的结构参数进行优化。结果表明,各因素对饲料破碎率影响的大小顺序依次为:肋板曲率半径>肋板个数>抛料盘倾角。肋板个数与肋板曲率半径交互作用对破碎率的影响较为明显。经回归分析和优化可知,当肋板个数为6个、抛料盘倾角为12.8°、肋板曲率半径为71.5 mm时,破碎率达到最小值2.13%;验证结果表明,优化后的抛料盘使饲料破碎率平均降低38.8%。研究结果可以为离心式投饲机抛料盘的性能优化提供参考。
中图分类号:
张丽珍, 朱倓. 离心式投饲机抛料盘对饲料破碎率的影响[J]. 中国农业科技导报, 2023, 25(6): 107-116.
Lizhen ZHANG, Tan ZHU. Influence of Centrifugal Disc of Centrifugal Feeder on Breaking Rate[J]. Journal of Agricultural Science and Technology, 2023, 25(6): 107-116.
图1 投饲机结构注:1—投饲机外壳;2—料箱;3—送料轴;4—落料口;5—抛料盘。
Fig. 1 Structure of feeding machineNote: 1—Feeder shell;2—Material box;3—Feeding shaft;4—Blanking port;5—Centrifugal disc.
参数名称Parameter | 数值Value |
---|---|
饲料密度Feed density | 700 |
泊松比Poisson’s ratio | 0.3 |
剪切模量Shear modulus | 3.5×107 |
饲料-饲料碰撞恢复系数 Feed-feed collision recovery coefficient | 0.340 |
饲料-饲料静摩擦系数 Feed-feed static friction coefficient | 0.163 |
饲料-饲料动摩擦系数 Feed-feed dynamic friction coefficient | 0.035 |
饲料-抛料盘碰撞恢复系数 Feed-disc collision recovery coefficient | 0.175 |
饲料-抛料盘静摩擦系数 Feed-disc static friction coefficient | 0.353 |
饲料-抛料盘动摩擦系数 Feed-disc dynamic friction coefficient | 0.125 |
表 1 物性参数
Table.1 Material properties of particles
参数名称Parameter | 数值Value |
---|---|
饲料密度Feed density | 700 |
泊松比Poisson’s ratio | 0.3 |
剪切模量Shear modulus | 3.5×107 |
饲料-饲料碰撞恢复系数 Feed-feed collision recovery coefficient | 0.340 |
饲料-饲料静摩擦系数 Feed-feed static friction coefficient | 0.163 |
饲料-饲料动摩擦系数 Feed-feed dynamic friction coefficient | 0.035 |
饲料-抛料盘碰撞恢复系数 Feed-disc collision recovery coefficient | 0.175 |
饲料-抛料盘静摩擦系数 Feed-disc static friction coefficient | 0.353 |
饲料-抛料盘动摩擦系数 Feed-disc dynamic friction coefficient | 0.125 |
水平 Level | 因素Factor | ||
---|---|---|---|
A:盘倾角 Tilt angle of disc/(°) | B:肋板个数 Number of ribs | C:曲率半径 Radius of curvature/mm | |
-1 | 10 | 4 | 60 |
0 | 15 | 5 | 70 |
1 | 20 | 6 | 80 |
表 2 试验因素编码
Table 2 Coding of factors
水平 Level | 因素Factor | ||
---|---|---|---|
A:盘倾角 Tilt angle of disc/(°) | B:肋板个数 Number of ribs | C:曲率半径 Radius of curvature/mm | |
-1 | 10 | 4 | 60 |
0 | 15 | 5 | 70 |
1 | 20 | 6 | 80 |
序号 Number | 因素Factor | 破碎率 Breakage rate/% | ||
---|---|---|---|---|
盘倾角 Tilt angle of disc/(°) | 肋板个数 Number of ribs | 曲率半径 Radius of curvature/mm | ||
1 | 20 | 4 | 70 | 2.76 |
2 | 15 | 6 | 70 | 2.24 |
3 | 15 | 6 | 70 | 2.25 |
4 | 15 | 6 | 70 | 2.29 |
5 | 10 | 6 | 60 | 3.73 |
表 3 三因素三水平正交试验结果
Table 3 Results of three factor and three level orthogonal test
序号 Number | 因素Factor | 破碎率 Breakage rate/% | ||
---|---|---|---|---|
盘倾角 Tilt angle of disc/(°) | 肋板个数 Number of ribs | 曲率半径 Radius of curvature/mm | ||
1 | 20 | 4 | 70 | 2.76 |
2 | 15 | 6 | 70 | 2.24 |
3 | 15 | 6 | 70 | 2.25 |
4 | 15 | 6 | 70 | 2.29 |
5 | 10 | 6 | 60 | 3.73 |
序号 Number | 因素Factor | 破碎率 Breakage rate/% | ||
---|---|---|---|---|
盘倾角 Tilt angle of disc/(°) | 肋板个数 Number of ribs | 曲率半径 Radius of curvature/mm | ||
6 | 10 | 5 | 80 | 2.34 |
7 | 10 | 6 | 80 | 3.22 |
8 | 20 | 4 | 60 | 4.58 |
9 | 20 | 5 | 70 | 3.37 |
10 | 15 | 5 | 60 | 2.77 |
11 | 15 | 4 | 80 | 1.53 |
12 | 15 | 5 | 60 | 2.71 |
13 | 10 | 4 | 60 | 4.03 |
14 | 20 | 4 | 80 | 1.98 |
15 | 10 | 4 | 70 | 2.38 |
16 | 15 | 5 | 60 | 2.79 |
17 | 20 | 6 | 60 | 4.39 |
18 | 15 | 6 | 60 | 2.74 |
19 | 20 | 6 | 80 | 3.88 |
20 | 20 | 5 | 70 | 2.87 |
表 3 三因素三水平正交试验结果 (续表Continued)
Table 3 Results of three factor and three level orthogonal test
序号 Number | 因素Factor | 破碎率 Breakage rate/% | ||
---|---|---|---|---|
盘倾角 Tilt angle of disc/(°) | 肋板个数 Number of ribs | 曲率半径 Radius of curvature/mm | ||
6 | 10 | 5 | 80 | 2.34 |
7 | 10 | 6 | 80 | 3.22 |
8 | 20 | 4 | 60 | 4.58 |
9 | 20 | 5 | 70 | 3.37 |
10 | 15 | 5 | 60 | 2.77 |
11 | 15 | 4 | 80 | 1.53 |
12 | 15 | 5 | 60 | 2.71 |
13 | 10 | 4 | 60 | 4.03 |
14 | 20 | 4 | 80 | 1.98 |
15 | 10 | 4 | 70 | 2.38 |
16 | 15 | 5 | 60 | 2.79 |
17 | 20 | 6 | 60 | 4.39 |
18 | 15 | 6 | 60 | 2.74 |
19 | 20 | 6 | 80 | 3.88 |
20 | 20 | 5 | 70 | 2.87 |
来源 Source | 方差 Variance | 均方 Mean square | F值 F value | P值 P value |
---|---|---|---|---|
模型Model | 12.36 | 1.37 | 25.41 | <0.000 1 |
A | 0.785 7 | 0.785 7 | 14.53 | 0.003 4 |
B | 0.973 4 | 0.973 4 | 18.00 | 0.001 7 |
C | 4.21 | 4.21 | 77.93 | <0.000 1 |
AB | 0.085 1 | 0.085 1 | 1.57 | 0.238 2 |
AC | 0.036 9 | 0.036 9 | 0.68 | 0.427 8 |
BC | 1.40 | 1.40 | 25.93 | 0.000 5 |
A² | 3.89 | 3.89 | 71.97 | <0.000 1 |
B² | 0.254 7 | 0.254 7 | 4.71 | 0.055 1 |
C² | 1.02 | 1.02 | 18.85 | 0.001 5 |
残差Residual | 0.540 7 | 0.054 1 | — | — |
失拟项Lack of fit | 0.410 8 | 0.082 2 | 3.16 | 0.116 0 |
误差Pure error | 0.129 9 | 0.026 0 | — | — |
总和Total | 12.90 | — | — | — |
表4 方差分析结果
Table 4 Variance analysis
来源 Source | 方差 Variance | 均方 Mean square | F值 F value | P值 P value |
---|---|---|---|---|
模型Model | 12.36 | 1.37 | 25.41 | <0.000 1 |
A | 0.785 7 | 0.785 7 | 14.53 | 0.003 4 |
B | 0.973 4 | 0.973 4 | 18.00 | 0.001 7 |
C | 4.21 | 4.21 | 77.93 | <0.000 1 |
AB | 0.085 1 | 0.085 1 | 1.57 | 0.238 2 |
AC | 0.036 9 | 0.036 9 | 0.68 | 0.427 8 |
BC | 1.40 | 1.40 | 25.93 | 0.000 5 |
A² | 3.89 | 3.89 | 71.97 | <0.000 1 |
B² | 0.254 7 | 0.254 7 | 4.71 | 0.055 1 |
C² | 1.02 | 1.02 | 18.85 | 0.001 5 |
残差Residual | 0.540 7 | 0.054 1 | — | — |
失拟项Lack of fit | 0.410 8 | 0.082 2 | 3.16 | 0.116 0 |
误差Pure error | 0.129 9 | 0.026 0 | — | — |
总和Total | 12.90 | — | — | — |
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