基于EDEM-Fluent耦合胡麻清选装置过程模拟分析

针对胡麻分离清选过程高损失率、高含杂率问题,设计了风筛式胡麻清选装置。利用EDEM-Fluent耦合方法,对胡麻清选装置清选过程进行仿真分析,探究清选装置作业参数对胡麻籽粒含杂率和清选损失率的影响规律,确定最优的组合参数。基于清选装置气流场胡麻脱粒物料的运动分析,建立了胡麻清选装置简化模型;对风机风速、气流倾角、清选筛振动频率和振幅4个参数进行单因素试验和正交试验。结果表明,风机风速、气流倾角、清选筛振动频率和振幅是影响清选装置清选性能的显著因素。应用Design-Expert软件建立了籽粒含杂率和清选损失率的数学回归模型,获得最佳工作参数组合:风机风速4.5 m/s、气流倾角4°、清选筛频率6 Hz、清选筛振幅9 mm,最优工作参数组合下胡麻籽粒含杂率为2.97%,清选损失率为2.39%。该研究结果可为胡麻清选装置的设计和优化提供参考。      

双风道风筛式胡麻脱粒物料分离清选机参数优化与试验

为进一步优化提升双风道风筛式胡麻脱粒物料分离清选机的工作性能,基于实际试验方法与离散元仿真分析对样机主要工作参数进行了单因素试验,以选取的筛箱振动频率、前风道风量调节挡位和后风道风量调节挡位为自变量,以籽粒含杂率和清选损失率为响应值,按照Box-Behnken试验设计原理,采用三因素三水平响应曲面分析方法分别建立了各试验因素与籽粒含杂率、清选损失率之间的数学模型,并对各因素及其交互作用进行分析。结果表明：选取的3个因素对籽粒含杂率、清选损失率影响的主次顺序均为筛箱振动频率、前风道风量调节挡位、后风道风量调节挡位,作业机最佳工作参数为筛箱振动频率2Hz、前风道风量调节挡位2、后风道风量调节挡位4.5。验证试验表明,籽粒含杂率均值为0.98%、清选损失率均值为2.66%,说明通过优化工作参数可降低胡麻脱粒物料在机械化分离清选过程中的含杂与损失,其作业效果较单一气流分离清选方式有显著改善。     

花生联合收获机清选系统试验台的设计

为了提高花生联合收获机的清选性能,在测量分析花生摘果脱出物清选特性参数的基础上,设计了一种主要由轻杂物清理装置和断秆分离装置组成的花生荚果清选系统,前者采用横流风机以吸气方式清理待清选物料中的轻杂物,后者则根据荚果与断秆的径向几何尺寸差异将断秆分离出去。利用解析作图法对断秆分离装置进行受力和运动分析,得出了断秆顺利分离满足的力学关系,并通过理论计算得出了分离辊的结构参数。进行了室内变参数清选试验,研究了各结构运动参数对花生清选损失率和含杂率的影响,结果表明:在最佳工作状态下,该清选装置的清洁率可以达到99.38%,清选性能良好。     

油菜捡拾脱粒机脱粒清选装置设计参数试验研究

设计了一种油菜捡拾脱粒联合收获机,该机可将油菜捡拾后输送到联合收获机内完成脱粒分离清选.本文阐述了油菜捡拾脱粒机主要工作部件脱粒清选装置的结构与工作原理,围绕降低清选损失、含杂率的目标.通过四因素三水平正交试验对以下设计参数进行试验:振动筛形式,筛曲柄转速,心风机转速,风机倾角.用直观分析法揭示了影响性能的主要因素,并与实际生产相结合确定了最优的参数组合,为整机的设计提供了依据.     

胡麻脱粒物料分离清选作业机参数优化与试验

为进一步提升胡麻脱粒物料分离清选作业机的工作性能,采用数值模拟仿真试验方法分析确定获得的单因素参数,以喂料装置振幅、物料层调节厚度和吸杂风机转速为自变量,以籽粒含杂率和清选损失率为响应值,依照Box-Behnken试验设计原理,采用三因素三水平响应面分析方法,分别建立了各因素与籽粒含杂率和清选损失率之间的数学模型,并对各因素及其交互作用进行分析。结果表明:3个因素对籽粒含杂率影响的主次顺序为吸杂风机转速、喂料装置振幅和物料层调节厚度,对清选损失率影响的主次顺序为吸杂风机转速、物料层调节厚度和喂料装置振幅;作业机最佳工作参数为:喂料装置振幅16.5 mm、物料层调节厚度7.0 mm、吸杂风机转速1 775 r/min(即对应的吸杂风机转速变频频率为59.2 Hz)。验证试验表明,籽粒含杂率和清选损失率均值分别为7.86%和1.58%,说明在最优工作参数下作业机能够降低胡麻脱粒物料在机械化分离清选过程中的含杂与损失程度。     

惯性气流式红枣清选系统设计与试验

清选系统是气吸式红枣收获机的重要组成部分,降低清选含杂率、损失率和破损率是实现红枣收获机械化的关键技术。利用枣、杂惯性和流体力学特性差异,设计了一种惯性气流式红枣清选系统,并对其关键部件及结构参数进行设计和分析。采用Fluent软件探明了该清选系统内气流运动形成的“∞”形旋流有利于枣、杂的清选。为获得清选系统最佳工作参数,以气流速度、调节板开度为试验因素,以含杂率、损失率和破损率为评价指标,设计二次正交旋转组合试验。建立试验因素与指标间的回归模型,采用多目标优化算法进行参数优化,确定清选系统最优参数组合：气流速度为32.0 m/s,调节板开度为3.4 cm。在该条件下开展验证试验,得到含杂率、损失率和破损率分别为1.38%、3.37%和0.60%,与优化参数相比分别增加了0.06、0.12、0.03个百分点。该清选系统满足枣、杂清选作业要求。     

惯性气流式红枣清选系统设计与试验

清选系统是气吸式红枣收获机的重要组成部分,降低清选含杂率、损失率和破损率是实现红枣收获机械化的关键技术。利用枣、杂惯性和流体力学特性差异,设计了一种惯性气流式红枣清选系统,并对其关键部件及结构参数进行设计和分析。采用Fluent软件探明了该清选系统内气流运动形成的“∞”形旋流有利于枣、杂的清选。为获得清选系统最佳工作参数,以气流速度、调节板开度为试验因素,以含杂率、损失率和破损率为评价指标,设计二次正交旋转组合试验。建立试验因素与指标间的回归模型,采用多目标优化算法进行参数优化,确定清选系统最优参数组合：气流速度为32.0m/s,调节板开度为3.4cm。在该条件下开展验证试验,得到含杂率、损失率和破损率分别为1.38%、3.37%和0.60%,与优化参数相比分别增加了0.06、0.12、0.03个百分点。该清选系统满足枣、杂清选作业要求。     

4LZ―3.0型辣椒收获机的设计与机理分析

为实现辣椒的机械化收获,设计了一款用于辣椒收获及清选分离的联合收获机。本文介绍了整机的结构及工作原理,对关键部件做了设计,确定辣椒采摘及清选分离的结构参数,分析辣椒采摘及清选分离机理,测得辣椒及椒叶的悬浮速度模型。试验表明:当作业速度为5.3km/h、弹指滚筒转速为210r/min、星形盘及星形轮间距为200~220mm、星形轮转速为200r/min、清选气流速度为5~8m/s时,辣椒采净率为97.1%、辣椒含杂率为9.8%。该机作业效率高,能耗小,采摘的辣椒可集中堆放,真正实现辣椒的机械化收获,增强国产辣椒收获机的市场竞争力。     

微型稻麦联合收获机气流式清选装置研究

为提高应用于丘陵山区作业的微型稻麦联合收割机作业质量,设计了气流式清选装置。通过设计计算确定了气流式清选装置主要工作部件(清选筒、吸风管、吸风机)的结构参数和工作参数,对清选筒进行了三维实体模型气流流场仿真分析。结果表明,清选装置结构、气流风速分布符合设计要求,清选分离效果好。经水稻收获田间对比试验表明:装有气流式清选装置的微型联合收获机具有结构紧凑、转移方便等原机特点;清选筒气流流场的风压风速分布满足设计要求;与没有清选装置的微型联合收获机相比,总损失率从3.8%下降到2.34%,破碎率从1.5%下降到1.4%,含杂率从7.2%下降到1.2%,分别下降了38.42%、8.33%和83.33%,达到了国家行业标准JB/T 5117—2006的要求,其中含杂率下降尤为显著。     

半自动稻麦脱粒机

一种具有脱粒、分离、清选、输送和除杂5种功能的高效清选半自动稻麦脱粒机，在江苏省无锡市硕放镇小型农机厂研制成功，并投入批量生产。该机造型新颖、结构简单、脱净率高。稻麦在潮湿的情况下可以照常工作，脱出的籽粒清洁干净，无草屑杂质，籽粒通过输送管可直接装袋入筐，不需清扬，晾干即可入库。半自动稻麦脱粒机@袁养和     

马铃薯在分离筛上运动规律的试验研究

对马铃薯相对分离筛的运动规律进行了试验研究。将马铃薯在分离筛上的运动划分为碰撞运动与相对滚动两种运动形式,在碰撞理论与定常理论的基础上,利用高速摄像技术分析了马铃薯在分离筛上的运动规律,并在田间试验得到验证。试验结果表明:马铃薯与分离筛的碰撞恢复系数随着筛面倾角的增大而增大;马铃薯在分离筛上向后滚动的最大加速度随曲柄转速的增大而逐渐增大;相同曲柄转速时马铃薯在分离筛面上的向后运动为加速运动;随着筛面倾角的增大,马铃薯向后滚动的最大加速度和前后滚动距离均增大。     

辣椒籽皮分离装置的设计研究

鉴于我国新疆地区大田作业的种植模式,针对人工分离辣椒籽皮的劳动强度大、成本高、周期长、籽皮分离效率低等问题,设计了一种机械式分离的辣椒籽皮分离装置并对关键部件进行了设计分析和型号选择。该装置,利用风机的吹风将辣椒皮与辣椒籽分开,落于筛网上,因辣椒籽小于筛网上的网眼,连杆机构进行偏心运动,带动筛网的运动,辣椒籽落于下一层的筛网,由卸料板处收集,辣椒皮由卸料槽处收集。利用这种籽皮分离装置将干辣椒进行籽皮分离,对辣椒进行充分的利用,经济效益高,操作简便,降低了分离工作难度,对大面积种植模式,尤其是对新疆地区具有促进作用。     

TRIZ辅助马铃薯收获机薯土分离输送装置创新设计

针对马铃薯收获机薯土分离输送装置存在薯土分离不充分、伤薯率高等问题,应用TRIZ理论对薯土分离输送装置进行创新设计;基于系统功能分析识别薯土分离输送装置的功能缺陷,应用物场模型、技术矛盾、物理矛盾等TRIZ工具求解创新方案,设计一种具有双抖动单元和降运抖动筛面的薯土分离输送装置。基于输送筛面上薯土秧混合物的力学分析,确定筛面倾角范围为β≤32°;结合理论分析和生产实际确定一阶升运筛面倾角为20°、二阶升运筛面倾角为16°、降运抖动筛面倾角10°、抖动单元振幅为21 mm、分离筛杆条间距为50 mm、各阶筛面输送有效长度分别为450 mm、600 mm、1 000 mm 和100 mm。通过升运分离筛和降运分离筛抖动筛面的运动学分析对比,验证创新方案的合理性。     

1QZ-3900型耕层残膜收获机的研制

为了解决耕层内多年来残留的地膜,研制成功了一种适用于新疆沙质土壤区耕层残膜收获作业的1QZ-3900型耕层残膜收获机。该机具利用了振动筛、刮板和尾筛组合工作原理,设计了一种土壤残膜混合物分离装置;振动筛在刮板的配合下,能够有效将混合物抛起并向后输运,同时耕层细碎土壤从筛孔落下;在刮板作用下,残膜、残茬和大块土坷垃,被输送至尾筛,经再一次筛分;残膜、残茬被输送至集杂箱,完成对耕层残膜残茬的清理。经检测,残膜回收率达89.1%,清理过的农田,地表土壤细碎松软,达到设计及后续播种要求,并已通过鉴定。     

清洗机叶轮设计与试验

在理论与数值分析基础上对清洗机的附着力进行了计算与分析,确定了新叶轮的设计流量,通过试验测定了清洗机过流量与水力损失之间的关系,并初步确定了清洗机新叶轮的设计扬程,在保证新叶轮与旧叶轮装配的互换性的基础上确定了新叶轮的设计转速,利用速度系数法设计了新叶轮,对新叶轮的运行特性进行了数值模拟与预测.试验结果表明：新叶轮使用后清洗机功率消耗大幅度降低72%,运行转速降低42%,清洗机依然附壁有力,运行平稳,内部泵组件的功率-流量特性曲线为缓降型.新叶轮达到了预期的目标,但出水盒与出水弯头依然值得进一步优化.     

基于气固耦合的气筛式马铃薯清选装置参数优化与试验

针对马铃薯联合收获后含杂率高、后续二次清选伤薯破皮严重等问题,对气筛式马铃薯清选装置进行了优化设计,在低损伤的同时保持一定的清选除杂功能,在阐述总体结构及工作原理基础上,结合马铃薯运动学模型和碰撞特性分析,得到影响除杂率和薯块损伤的主要因素,通过EDEM-Fluent耦合构建仿真模型,以风机出风口气流速度、摆抖筛摆抖形式、摆抖频率、筛面倾角为试验因素,以马铃薯清选率和洁净率作为评价指标,对清选过程进行了多组仿真,并依据仿真结果进行验证与优化。研究结果表明,清选装置风机出风口气流速度对马铃薯气力清选的可行性起着决定性作用,摆抖筛摆抖形式、摆抖频率和筛面倾角对清选效果影响大,影响由大到小为风机出风口气流速度、摆抖筛筛面倾角、摆抖筛摆抖频率,且摆抖筛前后简谐摆抖优于上下摆抖。最优工作参数组合：摆抖筛前后简谐摆抖、摆抖筛筛面倾角为25°、摆抖频率为10Hz、风机出风口气流速度为60m/s,此时仿真试验马铃薯清选率为93.1%,洁净率为98.7%,台架试验马铃薯清选率为91.6%,洁净率为99.2%。研究结果可为马铃薯清选装置设计与优化提供理论依据。     

履带自走式分拣型马铃薯收获机设计与试验

丘陵山区和小地块是国内马铃薯的主要种植区域,针对这类地形的马铃薯机械化收获技术与装备匮乏的瓶颈问题,并结合马铃薯种植农艺和收获需求,采用自动对行挖掘-薯土分离-人工辅助捡拾相结合的马铃薯机械化单行收获方案,设计了一种履带自走式分拣型马铃薯收获机。该机主要由履带式底盘、自动对行挖掘装置、分离装置及分拣装置等关键部件组成,具有附着力大、高频低幅振动碎土、自动对行挖掘、人工辅助分拣和液压驱动模式等技术优势。在阐述总体结构及工作原理的基础上,结合马铃薯运动学模型和碰撞特性分析,确定了分离筛倾角为30°,分离筛末端与分拣筛始端之间的跌落高度为120mm等关键部件的结构参数和运行参数。由于采用人工辅助分拣的集薯方式,减少了薯块跌落与翻滚次数,缩短了马铃薯的分离行程。田间试验结果表明：样机作业速度为1.0、1.2km/h,分离筛运行速度分别为0.61、0.72m/s,分拣筛运行速度分别为0.42、0.50m/s时,生产率分别为0.10、0.12hm2/h;利用电子马铃薯采集的碰撞加速度平均值分别为51.02g、51.85g,碰撞加速度峰值均小于马铃薯临界损伤阈值,没有出现薯块漏捡和薯块表皮破损情况,收获效果良好,各项性能指标均满足相关标准的要求,研究可为马铃薯收获机分离分拣装袋工艺和马铃薯收获机的结构优化改进提供参考。     

基于高速摄像技术的马铃薯在分离筛上运动特性研究

为了研究马铃薯挖掘机在收获过程中马铃薯在分离筛上的运动特性、改善马铃薯挖掘机工作性能、提高薯土分离效果及降低马铃薯的损伤,采用室内试验和室外试验研究的方法,对马铃薯在分离筛上的运动规律进行研究。利用红外高速摄像技术,采集室内和田间马铃薯在分离筛上的运动情况的数据。利用高速摄像分析软件(TEMA)对采集到的摄像数据进行处理,绘制出马铃薯的分离筛上的加速度时间历程曲线,总结出马铃薯在筛面上的运动规律。最终得出马铃薯在分离筛上的运动特性,为马铃薯收获机的分离筛参数的优化提供参考。     

油莎豆收获筛分机构运动学分析与试验

针对油莎豆收获人工收获难度大、收获效率低、损失率高等问题,提出先脱粒后分离的收获方式,设计一种油莎豆收获筛分装置,该装置主要由脱粒系统和振动筛分系统等组成。采用矩阵法对振动筛分机构进行运动学理论分析,运用ADAMS软件对该机构进行仿真,得到筛面各点的位移、速度、加速度曲线图,分析各点的运动变化规律,找到影响筛面运动的关键因素。以曲柄转速、筛面倾角、振幅为试验因素,以筛分效率和损失率为试验指标,运用Design-Expert软件进行分析。结果表明:曲柄转速为236.51 rad/min、筛面倾角为6.7°、振幅为3.98 mm时,筛分效率为96.56%,损失率为1.83%,满足油莎豆收获机的设计要求。