多功能饲草揉丝机内物料-气流耦合运动特性分析

多功能饲草揉丝机在实际应用中存在容易堵塞以及抛扔距离不满足使用要求等问题,这些问题均与机内物料-气流耦合运动特性有关。为了探究揉丝机内物料与气流耦合运动规律,采用计算流体力学(Computational fluid dynamics, CFD)以及离散元(Discrete element method, DEM)耦合方法,建立物料揉丝过程中气流与散碎物料耦合作用模型,并对物料与气流之间的耦合运动规律进行数值模拟,通过气流速度测试与物料抛扔距离试验验证耦合模型与数值计算的准确性。研究表明：出料口4个测点的气流速度仿真值与实测值相对误差均在8.1%以内;额定转速范围内3种转速下物料平均抛扔距离数值计算结果与实测值相对误差均小于5%,验证了物料-气流耦合模型与数值计算结果的准确性。饲草物料破碎后沿着揉碎室内壁面做环流运动,并沿着出料管远离进料口一侧被抛出机外。揉丝机稳定运转后室内颗粒运动的最大速度始终在某一平均速度上下波动,速度均值体现了物料颗粒在锤片打击力作用下获得动能的大小。颗粒物料获得动能越大,装置越不易堵塞,物料的平均抛扔距离越远。研究结果可为揉丝机内物料-气流耦合运动特性优化、避免...     

谷物脱出物分离原理的试验研究

本文研究了茎秆层松散度和谷粒动能对谷粒分离的影响,得出了茎秆层具有一定的松散度是谷粒分离的先决条件。随茎秆层松散度和谷粒速度的增大,分离效果增强,分离时间缩短。根据使茎秆层具有较大的松散度和谷粒具有较大的动能,设计了一种新的分离装置。实验表明,这种分离装置较键式逐稿器的分离性能强。     

基于FLUENT的矩形管道流场数值模拟

【目的】与其他输送方式相比,气力输送具有输送效率高、布置灵活以及易实现自动化控制的特点。为了研究易拉罐气力输送系统的弯管内部流场的变化,可使用实验测量的方法,但此方法很难获得弯管内部流动特性的各种细节。【方法】利用FLUENT软件中的Realizable k-ε湍流模型,对矩形管道的内部流场进行了数值模拟。通过软件的后处理功能得到流体通过弯管时的压力云图和速度矢量图,可以将流体的压力和速度的变化直观地反映出来。【结果】由于弯管受到曲率的影响,在离心力的作用下,弯道外侧的压力大于弯道内侧的压力。与此相反,靠近弯管的内壁面的速度较大,而外壁面速度较小。【结论】通过运用FLUENT软件模拟了流体在弯管内部运动过程中的流场变化,进一步分析出内部流体速度与压力的变化原因,对真实流场分布具有参考价值,为后续的结构优化设计做了铺垫。     

基于结构光视觉的联合收获机谷粒体积流量测量方法

针对谷物联合收获机工作过程中需要实时测量谷粒流量的问题,提出应用结构光视觉测量技术实现谷物联合收获机测量系统谷粒体积流量的测量。采用普通滑槽作为测量谷粒体积流量的输送器,应用滚轮与编码器测量谷粒在滑槽中的流动速度。根据激光三角法测量原理构建结构光三维视觉系统,测量滑槽中流动谷粒的截面轮廓,应用试验参数标定法建立物长与像素偏移值的关系。在对结构光图像进行预处理的基础上,通过阈值判定法获取谷粒流截面轮廓;采用梯形微元求和法分别建立谷粒流截面计算模型与体积计算模型。试验研究了滑槽倾角和图像采集帧率对谷粒体积流量测量误差的影响,结果表明,当滑槽倾角在15°～30°、结构光图像采集帧率在40～100 f/s时,4种谷粒体积流量的测量误差小于等于5.2%,重复试验变异系数小于等于0.021,均方根误差小于等于1.268 L;当测量体积为17.6 L、滑槽倾角为30°、结构光图像采集帧率为100 f/s时,测量误差最小,为0.74%;当测量体积为39.2 L、滑槽倾角为20°、结构光图像采集帧率为40 f/s时,测量误差最大,为5.2%。采用结构光三维视觉测量系统,应用梯形微元积分求和法建立谷粒流体积计算模型,可以实现滑槽输送谷粒体积的在线测量。     

油麦兼用气送式集排器输种管道气固两相流仿真与试验

为研究种子在油麦兼用气送式集排器输种管道中的迁移规律,运用EDEM-CFD耦合仿真方法分析了输种管道直径、长度、横纵管道长度比(k)和接头形式对种子运动特性和气流场的影响;台架试验研究了输种管道结构对排种性能的影响。结果表明:种子在输种管道中受力与速度主要沿管道轴线方向,与气流速度相同,种子迁移的动力主要源自流体阻力。管道出口处种子速度随k增加呈先降后升的趋势,输种管道结构显著影响各行平均排种量和各行排量一致性变异系数。当输种管道直径、长度和k分别为42 mm、1.0 m和2/3时,管道出口处种子速度、两相流相对速度和压强损失较小,排种性能较优。接头为弯管的输种管道出口处种子速度明显高于接头为折线形管道,两相流相对速度表现为弯管低于折线形接头;弯管半径100 mm的输种管道气流场和种子分布均匀,压强损失较小。供种装置转速为10~40 r/min时,排种油菜、小麦时各行排量一致性变异系数分别低于4.0%和5.0%,总排量稳定性变异系数和种子破损率分别低于1.0%和0.1%。     

谷粒空气动力特性的实验研究

本文分析了谷粒在垂直气流中的运动规律,并且在实验台上对各种谷粒的空气阻力系数进行了实验研究。测定了当气流与谷粒的相对速度为3～25米/秒时,谷粒空气阻力系数与相对速度之间的关系。空气阻力系数是用间接方法得到的,先用光电的方法测出谷粒在垂直气流中的运动时间,而后利用公式计算出阻力系数的值。共实验了大豆、玉米,高粱、小麦和水稻等五种谷粒。实验表明,当气流和谷粒的相对速度大干6米/秒左右时,阻力系数随相对速度的变化很小,在实验范围内差别不大于10％,即气流对谷粒的作用力大致正比于相对速度的平方。但相对速度小于6米/秒时,随相对速度的降低,阻力系数迅速增加。     

六轮支撑式管道机器人弯管通过性仿真分析

针对管道机器人对弯管自适应性差的问题,建立弯管机器人虚拟样机装置模型,采用弹簧预紧支撑机构的有源调节方式,增强对管径变化的适应性。在Motion运动仿真环境下进行弯管约束条件下的仿真分析。通过对支撑轮上的速度曲线以及弹簧支撑机构线性位移曲线的分析,证明该机器人在弯管内移动的运动平稳性和可行性。通过比较不同条件下的试验结果,得出在弯管内稳定行走的影响因素。     

质点在圆筒筛面上的运动特性及对垂直圆筒筛性能的影响

本文导出了能够较全面地描述质点在圆筒筛面上运动的数学模型,并给出便于应用的简化形式。通过电子计算机数值模拟和运动学分析,讨论了被筛物在圆筒筛面上的运动规律和特性,从理论上证明圆筒筛具有效率高和便于调节、控制等优点。文中还给出了由室内试验结果得到的立式圆筒筛工作参数与性能指标的二次回归方程。方差分析表明:圆筒筛速度是影响谷粒分离率的最重要的参数。在适当选择速度之后,筛子清选负荷量、地面坡角和作物湿度在讨论范围内变化对谷粒分离均无显著影响。     

谷粒沿筛面运动研究

本文对曲柄连杆机构驱动的往复振动筛体运动及谷粒沿筛面运动进行了理论研究。探讨了吊杆配置对筛体运动的影响,提出了在振动方向不通过曲柄中心状况下的筛体运动方程和谷粒沿筛面运动方程。同时还提出了反映谷粒沿筛面运动状态的两个界限指标及其理论计算公式。试验结果证明,理论计算值和实测值之间表现了良好的一致性。     

基于逆向工程的水稻精准模型构建及试验验证

为了更加切实反映水稻谷粒在介质中的运动及颗粒间的碰撞情况,利用逆向工程技术建立谷粒的精准三维模型。使用三维扫描仪测得饱满籽粒和瘪谷的点云数据,在后处理软件中经过数据处理、曲面重构最终生成质量较好的谷粒三维模型,与实际谷粒误差均小于2%。为了进一步验证基于逆向工程方法所建谷粒模型的准确性,采用离散元素法,将构建的谷粒不同模型导入离散元软件中,进行堆积角的仿真模拟及试验验证。堆积角的对比仿真模拟及试验表明:颗粒模型对堆积角的形成有较大影响,所构建模型模拟得到的堆积角与实际试验结果误差更小(3%以内)。该模型可更好地反映水稻籽粒间的接触碰撞和摩擦运动,为水稻籽粒收获清选过程中的动力学仿真分析提供了一种准确性和实用性更高的模型。     

基于COMSOL的发动机排气歧管气流冲蚀特性分析

以某发动机排气歧管为研究对象,基于有限元仿真软件COMSOLMultiphysics对管内气流流动特性以及三种冲蚀模型下的冲蚀速率进行仿真分析,从气流对排气歧管内壁面冲蚀的角度进行强度分析。仿真结果表明,发动机尾气在排气歧管弯管外侧速度最小,弯管内侧速度最大达到180m/s;出口速度分布均匀性分析结果表明,距弯管越远均匀性越好,可获得更好的尾气过滤效果;冲蚀分布云图表明,冲蚀区域主要发生在排气歧管弯管外侧,集中在中心轴线两侧;Finnie冲蚀模型表现出更高的冲蚀速率,DNV冲蚀模型最低,为不同冲蚀模型的应用提供了一定参考。     

半喂入脱粒装置脱粒元件对谷粒冲击次数的研究

脱粒元件对谷物的打击次数影响脱粒性能,分析给出了一种基于现代计算技术的计算脱粒元件对谷粒冲击次数的新方法.在不同的夹持输送连输送速度下,给出了脱粒元件对谷粒冲击次数的计算实例,通过高速摄像技术,观测得到脱粒元件对谷粒冲击次数的实际值.结果表明,计算值与实际值相符,该计算方法切实可行.在自制脱粒分离试验台上,试验研究了持输送链速度与谷粒破碎率之间关系及谷粒破碎率沿脱粒滚筒轴线的分布规律.结果表明,随脱粒元件对谷粒冲击次数增加,谷粒破碎率升高.     

谷物联合收获机自动测产系统产量模型

为了提高谷物联合收获机自动测产系统的测产精度,在研究了谷物联合收获机田间工作状态和升运器速度变异的基础上,通过分析谷物的运动学原理及其对冲量传感器作用的力学原理,建立了电压/升运器速度产量模型。为进一步消除收获机作业时的噪声干扰,在测产原始数据预处理时,先采用回归差分法降低振动噪声,然后采用双阈值滤波以及阈值取代法、前值取代法2种插值方法以消除差分电压中的奇异值,结果显示前值取代法效果较佳。此外,还提出了升运器速度归一化方法和冲量电压标准化方法以消除量纲影响并简化计算。田间测产试验结果表明,提出的电压/升运器速度模型比传统的质量-电压模型更能准确表征谷物运动实际情况,测产精度高,验证均方根误差为2.03%。     

气力输送过程中粮食颗粒的输送特性研究

为控制气力输送过程中粮食颗粒的破碎、提高输送效率、降低能耗,以小麦颗粒为研究对象,以其在90°弯管中的输送为研究条件,基于CFD-FLUENT对其运动特性与流场进行了模拟分析。建立了以气流速度、小麦颗粒在输送过程中的体积百分含量为优化参数,流场内部压力为目标的小麦颗粒输送特性优化模型;采用该模型获得了最佳输送状态下的气流速度和小麦颗粒的体积百分含量。研究结果将为工程应用提供理论依据。     

轴流式脱粒分离装置的应用

传统的全喂入联合收割机中的谷粒与茎秆是通过两个部分进行分离的:一是在脱粒装置中,80%95%的谷物通过凹板筛;二是5%～20%的谷粒混在秸秆中,通过逐稿器进行分离。但是传统的键式逐稿器的面积很少超过8m2,对于20t/h的生产率更是无能为力。近年来,采用新的分离清选机构的轴流型谷物联合收割机不断进入市场。轴流型谷物联合收割机的割台和传统型谷物联合收割机完全相同,但在脱粒机构的构造上有很大差异。轴流型的轴流滚筒式脱粒分离装置,可以完成脱粒和全部分离工作,从而简化了脱粒机体的结构轴流滚筒脱粒分离装置,按作物喂入方式不同而不同,在…     

2BQM-2型播种机气吸式排种器气流场的分析与试验研究

针对2BQM-2型播种机气吸式排种器真空度、吸孔数和排种盘转速3个因素不同水平下的气流场进行分析,并对排种器进行性能试验。气吸室及管道气流场有限元分析显示:不同真空度及负压区孔数形成不同的气流速度场。真空度越大,入口平均速度越大;负压区孔数越多,入口平均速度越小;弯管接头采用90°光滑圆形弯管对管道气流场影响最小。单因素试验结果表明:排种器真空室适宜真空度范围为-3~-5k Pa。当真空度为-3k Pa时,排种盘转速在30~45r/min范围内,排种质量比较好;气吸室负压区孔数对排种器排种质量影响不是很明显。三因数三水平正交试验结果表明:影响排种性能的主要因素是真空度,其次是排种盘转速,负压区孔数对排种性能的影响最小。当真空度为-4k Pa、排种盘转速为35m/s和负压区孔数为15时,排种质量最好,是排种器正常工作时的最优组合。     

连续种植式大蒜立直种植装置性能分析

针对连续式大蒜立直种植装置种植蒜种的过程中由栽植器水平分速度不断变化引起的立植率低的问题,对立直种植性能进行了深入分析,为大蒜种植机的立直种植装置设计及优化提供了理论依据。为此,阐述了实现栽植器连续立直种植运动的机构及其工作原理,分析了栽植器运动速比λ1时种植过程中的运动轨迹及速度变化规律。通过栽植器在不同位置、不同打开方式及栽植器成穴剖面形状的对比分析可知:栽植器在第一零速点a和最低点之间靠近最低点向前单侧打开且栽植器鸭嘴后侧为垂直形状时,栽植器成穴形状最理想,其入土阻力较小、栽植器的后侧对蒜种有扶正作用,有利于蒜种的立直种植。     

基于Simulink柠条捡拾器运动学分析及仿真

对柠条捡拾器弹齿进行运动轨迹分析并得到最佳速比λ=1.6。运用Simulink仿真软件包建立了数学模型,通过其强大的可视化功能,分别得到捡拾器的速度和加速度仿真图。结果表明:当捡拾滚筒以ω1=11.5rad/s匀角速度运动时,捡拾齿顶端的最大角速度为18rad/s,此阶段属于捡拾器空行阶段,有利于提高捡拾器的工作效率;当弹齿捡拾器处于捡拾工作阶段时,角速度为8.5rad/s,有利于柠条的捡拾;捡拾器角加速度刚开始出现波动,随后其值稳定在0,需进一步研究其机理。     

空间双向弯管的几何计算

当管道在同一处既发生铅垂方向的转弯，又发生水平方向的转弯时，就必须设lrt向弯管。为了提高管道设计、制作、安装的速度和质量，确保双向弯管在空间上的准确位置，系统地导出了空间双向弯管的几何计算公式。     

联合收割机脱粒中常见故障与排除

1 场上或联合收割机脱粒中的故障1.1 脱后的谷粒不清洁 在谷粒中掺杂颖壳、秸秆等杂物较多,其清洁度低于90％以上。1.2 谷粒不能脱干净 谷粒不能从谷穗上全部脱下,在谷穗和荚中残留谷粒或在秸秆中杂有谷粒。不净率超过1％,形成损失浪费。