短纹杆-板齿与钉齿脱粒滚筒的脱粒对比试验研究

目前所使用的全喂入式水稻联合收割机的脱粒装置大多采用轴流式钉齿滚筒,其功耗较大,籽粒的破损率较高,脱出的茎秆较碎,脱出混合物中杂余含量高,使得后续的清选负荷增加.为了降低功耗,减轻清选负荷,提高联合收割机的工作效率,试制了一种新型脱粒滚筒——短纹杆-板齿脱粒滚筒,并与钉齿脱粒滚筒进行了脱粒对比台架试验.试验结果表明,相对钉齿脱粒滚筒而言,短纹杆-板齿脱粒滚筒在脱粒水稻时功耗低,脱出混合物杂余含量少,能有效的减轻清选负荷.     

脱出物喂入量对多风道清选装置内部气流场的影响

为研究联合收获机脱粒装置脱出物喂入量对清选装置内部气流场的影响,研制了多风道清选试验台,在清选室内振动筛上、下方分别布置25个气流速度测点,并在风机转速1 350 r/min、鱼鳞筛开度22 mm、分风板Ⅰ倾角24°、分风板Ⅱ倾角20°的额定工作参数下,采用VS110型热线式风速仪对清选装置内部无脱出物和1~4 kg/s脱出物喂入量工况分别进行气流场测量试验。试验结果表明:各测点的气流速度随脱出物喂入量的增大而有着不同程度的减小;无脱出物时各测点的气流速度最大,喂入量每增大1 kg/s,振动筛上方测点的气流速度下降1.2%~16.4%,振动筛下方测点的气流速度下降1.4%~9.3%;特别是在最大4 kg/s喂入量时,振动筛上方气流速度衰减较多,比无脱出物时气流速度下降12.6%~30.7%;相同喂入量条件下,振动筛横向1/3、2/3处的气流速度比1/2处大,振动筛纵向筛面上方前部气流速度较小、中后部气流速度较大、筛尾处气流有所回升。研究结果为多风道清选装置的设计和田间试验时参数调整提供依据。     

再生稻联合收获机清选装置内部气流场分析与试验

为了高效完成再生稻脱出物的清选工作，有效利用气流对物料进行吹散分层，并提高水稻籽粒透筛效率，该研究对沃得旋龙4LZ-3.0E型水稻联合收获机清选装置进行了改进，改进的清选装置采用六叶片离心风机作为清选风机，振动筛上筛使用百叶窗筛，其筛片为平整未经冲压的平板状结构。首先运用CFD软件对风机转速1050 r/min、筛片开度分别为20、25和30 mm工作参数下的清选装置内部气流场进行了数值模拟和对比分析，数值模拟结果表明筛片开度为20 mm时筛面上方气流速度的分布均匀，筛片开度越大，筛片之间越容易产生小型涡流，从而造成气流混乱；使用热线式风速仪在试验样机上进行了气流速度测量，对比实测气流速度和仿真的气流波动规律一致，验证了数值模拟结果的准确性；进一步通过田间试验对静态的模拟试验结果进行了补充，分别选取清选筛振动频率为6、7、8 Hz，得出清选筛振动频率6 Hz配合筛片最佳开度20 mm时清选效果最好的结论，其籽粒含杂率为1.52%，损失率为1.11%；且由结果分析可知，百叶窗筛筛片开度大小对清选损失率的影响无主效应。该研究表明百叶窗筛适用于针对再生稻的清选工作，提出了针对再生稻物料的风筛清选装置的设计思路，为进一步研究打下了基础。     

气吹式粮油作物脱出物清选悬浮速度测量装置设计与试验

物料悬浮速度是研究物料清选技术及装备的重要基础数据,针对作物经联合收获脱粒后的待清选脱出物的特点,根据物料悬浮原理及清选工况特点,该文设计了一种竖直吹气式的农业物料悬浮速度试验装置,并设计分段悬浮试验测量了收获期谷子、荞麦、燕麦经稻麦联合收割机收获后的待清选脱出物各组分的悬浮速度。结果表明:谷子脱出物籽粒、穗瓣、茎秆、叶子的悬浮速度分别是:4.29~8.88、1.03~6.48、1.71~6.09、1.03~3.09 m/s;荞麦脱出物籽粒、分枝、茎秆、叶子的悬浮速度分别是:4.47~10.18、1.85~5.18、2.80~8.37、0.76~2.99 m/s;燕麦脱出物籽粒、种皮、分枝、茎秆、叶子、未脱皮籽的悬浮速度分别是:4.35~11.01、0.62~1.71、1.62~4.52、1.14~6.28、0.91~3.56、3.24~9.48 m/s。谷子、燕麦籽粒的悬浮速度可与其大部分轻杂物的悬浮速度区分开,燕麦籽粒的悬浮速度与其未脱皮籽的悬浮速度相接近;荞麦籽粒的悬浮速度可与其小部分轻杂物的悬浮速度区分开。该研究可为农业物料机械清选技术及装置的研发提供参考。     

4DL-5A型蚕豆联合收割机关键部件设计与优化

针对国内蚕豆机械化收获作业中存在的含杂多、损失大、破碎高等难题，该研究对集切割、输送、脱粒、清选、收集于一体的蚕豆联合收割机的关键部件进行设计。首先对4DL-5A型蚕豆联合收割机关键部件进行设计与分析，确定割台装置、脱粒装置、清选装置主要工作参数，然后采用二次正交旋转组合试验方法设计试验并用Design-Expert进行数据处理，以含杂率、损失率、破碎率作为响应指标，重点研究4DL-5A型蚕豆联合收割机收获作业中前进速度、滚筒转速和风机转速对响应指标的影响规律，建立含杂率、损失率和破碎率的回归数学模型，通过响应曲面方法分析各因素交互作用影响，对回归模型进行多目标优化，得出4DL-5A型蚕豆联合收割机作业参数的最优组合为：前进速度0.57 m/s，滚筒转速400.45 r/min，风机转速1265.16 r/min，此时，含杂率3.23 %，损失率3.00 %，破碎率2.72 %。对优化参数进行田间试验验证，测得含杂率3.49 %，损失率2.87 %，破碎率2.83 %，与优化值相对误差分别为8.05 %、4.33 %、4.04 %，结果较吻合。该研究结果可为蚕豆联合收割机设计、结构改进和作业参数调整提供参考。     

油菜脱出物振动筛分运动分析及试验研究

通过分析振动筛抛射强度对筛面物料运动状态的影响，以颗粒的碰撞理论为基础，建立单个物料颗粒在筛面上的运动模型，并通过运动稳定性分析，得到不同抛射强度下物料颗粒的运动规律。通过试验得出对应抛射强度下的清选损失率。根据振动筛主要工作参数对筛面抛射强度的影响，为油菜联合收割机清选装置振动筛运动参数的合理选取提供参考依据。     

贯流式谷物清选装置气固两相流数值模拟与试验

为解决现有谷物风选装置存在的流场不均匀、宽度受限等问题,该文设计了一种以贯流风机作为风源的贯流式谷物清选装置。基于气相K-ε湍流模型和颗粒离散相模型,对清选室内气固两相流特征进行数值模拟计算。通过建立气相数学模型和边界条件模拟气体流动,同时利用双向耦合拉格朗日法追踪颗粒,得到了气相速度分布和颗粒相的运动轨迹。计算结果表明清选室内的气流场存在一定的水平分层现象,具体表现为靠近清选室上下壁板附近流速低、中部流速高,但在层内流场分布平稳,没有明显涡流产生,而且谷物中不同组分颗粒在清选室内的运动轨迹有很大差异。最后,在自制的贯流式谷物清选试验台上采用高速摄像技术拍摄了谷物在清选室内的运动轨迹,验证了数值模拟结果,表明该贯流式清选装置可有效分离脱出谷物的不同成分。     

切纵流联合收割机纵轴流滚筒长度设计与优化(英文)

为优化设计切纵流联合收割机纵轴流滚筒的长度,该文通过设计脱粒分离长度可变的纵轴流滚筒并进行喂入量为7 kg/s的水稻脱粒分离性能和籽粒分布试验,分析纵轴流滚筒下脱出混合物的分布规律,建立纵轴流滚筒的籽粒分布方程,计算纵轴流滚筒长度;通过计算纵轴流滚筒顶盖导流板的最佳导角对纵轴流滚筒长度进行优化,确定纵轴流滚筒长度的最佳值并进行水稻脱粒分离性能试验。结果表明,在水稻喂入量为7 kg/s,纵轴流滚筒顶盖导流角为7.64°时,优化后的纵轴流滚筒长度最佳值为3 159.77 mm,经优化后的纵轴流滚筒脱粒分离的籽粒夹带损失率约为0.29%。该研究为纵轴流联合收割机的纵轴流滚筒设计提供了参考。     

大豆脱粒机气力清选循环装置研制与性能试验

为提高大豆脱粒机的清选效果、降低脱粒损失与含杂率,该文利用农业物料漂浮速度试验台测得了大豆脱出物的漂浮速度:完好豆粒9.18～11.61m/s,瘪粒及豆瓣6.14～7.74m/s,未脱净豆荚3.81～5.48m/s,短硬茎杆2.53～4.04m/s,碎秸秆和荚壳1.95～3.75m/s;并根据漂移速度试验结果研制了气力式清选装置和旋风式杂余分离、循环装置并进行了性能试验。性能试验表明,改进的大豆脱粒机最佳风机转速526～611r/min、振动筛频率276～320Hz时,大豆清选后秸秆含杂率和清选损失率分别为0.70%和0.30%～0.32%。研究结果为优化大豆脱粒机气力清选系统设计、提高大豆脱粒机性能提供参考。     

无导向片旋风分离清选系统的试验分析（简报）

为简化微型小麦联合收割机旋风分离清选系统的结构,便于推广应用,进一步满足微型小麦联合收割机清选性能要求,该文运用正交试验、通用旋转组合试验和优化设计,找到了分离筒内无导向片的旋风分离清选系统各部分的结构参数和运动参数的最优组合.试验结果表明,吸杂风机转速、扬谷器转速和分离筒上锥角对籽粒清洁率和清选损失率影响均显著,但简体高度对籽粒清洁率和清选损失率影响不显著.当吸杂风机的转速为2399 r/min,扬谷器的转速为1097 r/min,所得到的清洁率可达到99.15%,损失率为0.295%.     

SE—Structures and Environment: Compost Airflow Resistance

Four bulking agents, pine shavings, mixed (long and chopped) grass hay, chopped grass hay and long (whole) wheat straw, were each mixed with pig slurry and tap water to obtain three moisture contents (MC) of 60, 65 and 70%. Quadruplets of each treatment were placed in laboratory composting vessels with a capacity of 105 l and a composting depth of 0·95 m. Using the air plenum at the bottom of each vessel, air was forced at apparent velocities of 0–0·002 m s⁻¹ through each compost mass to measure the air static pressure drop across the compost mass as a function of apparent air velocity. Airflow resistance values were measured for compost depths ranging from 0·55 to 0·85 m. Following this test, all mixtures were aerated for 21 days of composting without overturning. The static pressure measurement procedure was then repeated on all quadruplet mixtures.The air static pressure drop was found with respect to a packed bed under laminar flow, defined using the particle size distribution, porosity, depth and airflow channel characteristics of the compost material. Although MC affected the value of the airflow channel characteristics of the compost material, both the hay and straw demonstrated similar values, while shavings demonstrated values more variable and wider values for MC between 60 and 70%.There was a significant increase in airflow resistance after 21 days of composting, which supports the need for compost overturning to reestablish the material's structure and to restore the airflow channels or pores.     

倾斜气流清选装置中物料的动力学特性、轨迹和分离研究

通过研究物料在倾斜气流中的动力学，建立了相对精确的动力学模型，应用数值计算方法计算出倾斜气流清粮室内的物料运动轨迹和气流速度、物料速度单因素变化的关系曲线，提出了在实际工况中如何调整参数以使清选装置达到最佳清选状态。     

不同人工糙率床面水力学特性的试验研究

采用变坡试验水槽,研究了不同流量,不同坡度以及不同糙率条件下坡面流水力学参数(雷诺数、弗劳德数、平均流速、水深和阻力系数)变化规律。研究结果表明,在糙率、坡度相同情况下,坡面流的雷诺数、弗劳德数、平均流速、水深和阻力系数均随流量的增大而增大;在坡度、流量相同条件下,随着糙率的增大,坡面流的雷诺数,弗劳德数和平均流速在减小,阻力系数和水深在增大;平均流速、水深和阻力系数与流量和坡度的关系可用简单幂函数表示,而且主要由流量控制。     

气压式玉米精量播种机均匀低损配气机构设计与试验

针对气压式玉米精量播种机配气系统存在各行气流分配不均、气压损失及气流速度损耗较大的问题,基于加压导管定常不可压缩湍流模型损失理论,探明了气流损失及分配不均的原因。采用等效仿真简化模型,通过 CFD （computational fluid dynamic,CFD）仿真4种不同气路结构中气压损失及气流速度损耗,分析得出最佳气流分配方式;通过正交试验,得出分配器最优结构形式;确定了配气机构连接段最优母线形状为内凹-外凸组合型曲线,连接段长度以及组合曲线内凹外凸水平长度比是2个影响配气机构性能的关键参数,连接段长度值越大,节锥角越小,且组合曲线内凹外凸水平长度比在3附近时气压损失及速度损耗最小。与常用配气机构进行对比试验,试验结果表明,常用配气机构的气压损失在30%以上,而该低损配气机构能够将气压损失减小到10%以内,气流速度损耗不显著,各行压力一致性变异系数在4%以内。     

微灌石英砂滤层流态特性与分形阻力模型参数确定

石英砂是微灌过滤中常用滤料,具有多孔介质属性。该文将多孔介质模型和分形理论相结合,对3种粒径的微灌石英砂滤层的过滤过程展开研究。将Ergun型方程无量纲化,并结合试验确定了石英砂滤层的流态分区。构建了石英砂滤层清洁压降的分形阻力模型,在模型中,过滤通道曲线分形维数、滤层横截面分形维数为待定参数。为了确定二者的值,将Ergun型方程与分形阻力模型相对比,得出了Ergun型方程经验系数的分形表达式,从而确定待定参数的值。首先,结合试验数据,拟合出湍流区经验系数的值,根据经验系数的分形表达式,确定了过滤通道曲线分形维数、滤层横截面分形维数等参数,得出了湍流区分形模型的表达式。然后,以湍流流区分形参数的值为边界值,确定了Forchheimer流区过滤通道曲线分形维数表达式和滤层横截面分形维数的值,并得出了Forchheimer流区分形模型的表达式。在此基础上,分析了滤层过滤特性:1)根据Forchheimer流区过滤通道曲线分形维数的变化规律,得出了在Forchheimer流区滤层存在成熟期的结论;2)探讨了滤层最佳过滤速度和最佳清洁压降的计算方法,构建了石英砂滤层过滤性能函数,并利用过滤性能函数计算出了滤层的最佳过滤速度和最佳清洁压降。3种滤层最佳过滤速度分别为0.02、0.024和0.027 m/s,最佳清洁压降分别为6 045、9 660、14 500 Pa。研究为微灌砂过滤器运行和设计优化提供了技术依据。     

籽棉团悬浮速度的理论算法与试验验证

针对常规悬浮速度理论值与测试值间的偏差大问题,该研究将以常规悬浮速度理论为基础,通过量纲分析法和力平衡原理,建立籽棉团物理属性与阻力系数之间的关系,提出一种轻软可压缩颗粒悬浮速度理论模型。然后,在棉田测试单颗棉桃完全开裂时所含籽棉团直径,确定气力输棉管道最小直径,并通过管流雷诺数和绕流雷诺数计算确定阻力系数。用体积法测试籽棉团密度并用等密变径法制备6种不同密度、18种不同直径的球形籽棉团试样并进行悬浮速度试验测试。结果表明,单颗棉桃全开裂时直径变化范围在38～54 mm之间,在这范围内管流和绕流雷诺数都大于500,阻力系数确定为0.44;籽棉团松散密度范围在21.2～35.3 kg/m3之间,半压实密度范围在101～137.4 kg/m3之间;籽棉团悬浮速度测试值从直径比大于0.6开始与常规悬浮速度理论值偏离,直径比等于1时籽棉团悬浮速度测试值不等于零。采用该研究提出的理论模型和计算方法时,所得到的籽棉团悬浮速度分布特征和大小与测试结果基本吻合,平均相对误差为4.6%,并通过方差分析验证了该研究提出的理论模型和计算方法的有效性。这为籽棉、羊毛和驼绒等轻软可压缩物料的气力输送系统和装置的改进设计提供理论模型和计算方法。     

不同糙率坡面水力学特征的试验研究

在室内试验的基础上,采用定床阻力试验研究了坡面流水力学参数(雷诺数、佛汝德数、阻力系数和流速)随床面糙率、流量和坡度的变化规律。初步得出以下结论:(1)在床面和流量相同条件下,坡面流雷诺数和佛汝德数均随坡度的增加而增大。(2)在坡度和流量相同情况下,随着坡面粗糙度增加,坡面流雷诺数和佛汝德数均呈减小趋势;同时水流流速减小,阻力系数增大,这说明水流克服阻力做功所消耗的能量也增加。     

下落油菜籽粒在无秸秆正压纵向气流场中的漂移特性

为降低油菜联合收获过程中的割台损失,针对机械直播和移栽的油菜,该文提出对行操作并使用正压气流田间在线收集处于下落过程中油菜籽粒的方法。利用自行试制的台架试验装置,首先设计正交试验,确定无秸秆正压气流场中影响收集效果的相关影响因素的显著性水平,然后对重要影响因素进行单因素试验,以获得对应的回归方程,为装置结构及工作参数的进一步优化提供预测依据。试验表明,影响收集效果的因素依次为收集单体高度、长度、风机工作电流频率及喷嘴仰角,且前3个因素对收集效果的影响较为显著,而喷嘴仰角对收集效果的影响不显著。4种因素对收集效果的影响趋势均符合二次多项式拟合,且收集效果(籽粒收集量)随收集单体高度、风机工作电流频率及喷嘴仰角的增加而增加,而随收集单体长度的增加而减小,其决定系数分别为0.9773、0.9985、0.9682和0.9686,因此在整机功率分配允许的情况下,应尽可能选用较大功率的风机,并不断优化管道布局、单体及喷嘴的结构形式及参数大小,以保证足够的气流场强度及作用范围,从而起到应有的收集效果。本文研究为后续进一步对有静止秸秆及有运动秸秆室内台架试验和田间试验条件下油菜割台籽粒损失气力式收集装置及试验的研究奠定了基础。     

气吸式割前摘脱联合收割机惯性分离室压力损失的影响因素

鉴于气吸式4ZTL-1800割前摘脱稻(麦)联合收获机的惯性分离室的体积和压力损失一般都较大。该文在前期研究工作基础上，确定以惯性分离室为对象，选择隔板长度、上盖安装高度、分离室长度、分离室入口气体速度为试验因素，以压力损失为评价指标，进行了四因素五水平二次正交旋转组合试验，获得了上述参数对压力损失的影响规律。在保证分离室分离效率的前提下，以分离室压力损失最小为目标，得出了惯性分离室的优化结构参数：隔板长度1180 mm，上盖高度1120 mm，分离室长度1700 mm。研究结果可为惯性沉降分离室的设计提供参考。