小型水稻联合收割机旋风分离清选试验

针对4LZ–0.8型小型水稻联合收割机在清选过程中存在的清选损失较大以及连续作业时湿物料易堵塞问题,对其分离清选装置进行了改进设计。改进后的装置由物料输送机构、扬谷器、旋风分离清选筒以及吸杂风机组成,去除了原有刮板抛送机构,在旋风分离筒中加装了半球体分离组件,改物料径向进入分离筒为切向进入。利用自制旋风分离清选试验台,以扬谷器转速、吸杂风机转速、分离组件距入口高度为试验因素,以谷粒清洁率和清选损失率为性能评价指标,运用回归分析方法建立了清选系统的数学模型,优化确定了最佳参数组合。试验结果表明:当扬谷器转速为1 133 r/min,吸杂风机转速为2 609 r/min,分离组件距入口高度为51 mm时,谷粒清洁率达到98.93%,清选损失率为0.035%。     

油菜脱出物双向切流喂入式旋风分离清选装置的设计与试验

为满足小型油菜联合收获机清选要求，创新设计了一种油菜脱出物双向切入式旋风分离清选装置。对其圆筒筛、双向输送绞龙、双向切入式旋风分离筒、吸杂风机等关键部件进行了结构设计和参数确定，试制了样机并实施了室内台架试验。选取对清选性能影响较大的喂入量、抛料板转速、吸杂风机转速为因素，籽粒清洁率与损失率为评价指标开展单因素试验，以探明喂入量、抛料板转速和吸杂风机转速的较优范围；在此基础上开展了正交试验以寻求喂入量、抛料板转速、吸杂风机转速的优化参数组合。单因素试验结果表明，在喂入量不超过0.07 kg·s^-1、抛料板转速为600～800 r·min^-1、吸杂风机转速为1 600～1 800 r·min^-1时，籽粒清洁率≥94%,清选损失率≤8%。正交试验结果表明，影响清选性能的主次因素依次为：吸杂风机转速、喂入量、抛料板转速，优化参数组合为喂入量0.06 kg·s^-1、抛料板转速700 r·min^-1、吸杂风机转速1 800 r·min^-1,对应的籽粒清洁率为97.1...     

水稻脱出物旋风清选分离筒中籽粒分离效率分析

旋风分离清选适用于小型水稻联合收割机,在保证清选损失率小的前提下,降低含杂率是设计的关键。为探寻分离筒中气流和籽粒两相流动规律,选取水稻脱出物中谷粒、颖壳、瘪谷、杂穗等为研究对象,利用Fluent软件对4LZ-0.8型水稻联合收割机清选系统中的旋风分离清选装置进行三维数值仿真模拟,分析不同工况下清选模型中各组分籽粒的运动轨迹,计算其分离效率。并以低损试验条件下谷粒清洁率为主目标进行台架试验,对最优模型进行了试验验证,评价扬谷轮转速、吸杂风机转速和分离组件距入口高度三因素与装置清选性能之间的影响关系,通过建立回归模型,进行多目标优化求解,得到较优参数组合:当扬谷轮转速为1 163 r/min,吸杂风机转速为1 920 r/min,分离组件距入口高度为63.26 mm时,预测所得谷粒清洁率为99.26%,可为清选装置再设计提供参考。     

小型油菜联合收获机双风道气流清选装置的设计与试验

针对油菜收获脱粒清选中损失率与含杂率较高的现状,设计了一种配套小型油菜联合收获机的双风道气流清选装置,主要由圆盘分选筛、斜面集料器、清选筒、离心风机等组成。利用圆盘筛旋转产生的离心力作用对油菜脱出物进行初次筛分,分选得到的籽粒与小杂余的混合物,由斜面集料器收集滑入清选筒内,离心风机的运转使清选筒内产生负压气流,形成双向风道气流,对籽粒进行二次清选。基于流体动力学基本方程进行了双风道气流清选参数设计,利用ANSYS进行清选流场数值仿真分析,在自制试验台架进行了多因素正交试验。将油菜脱出物含杂率、清选筛转速和离心风机转速作为主要因素,通过单因素试验与正交试验,用清洁率与损失率对选定因素进行分析,得到最优清选方案。理论分析、数值模拟与试验结果基本吻合。结果表明:在喂入量为0.1 kg/s时,对于含杂率为15%的油菜脱出物,清选筛转速为50～80 r/min、离心风机转速为1 700～1 900 r/min时,清洁率为95.0%～98.5%,清选性能较好;含杂率为5%、清选筛转速为60 r/min、离心风机转速为1 800 r/min时,清选性能最优,清洁率达98.2%,含杂率小于4.2%。     

油葵脱粒清选装置的设计与试验研究

为提高油葵脱粒装置的脱净率,降低清选装置的含杂率,设计了一种横轴流油葵脱粒清选装置并开展了试验研究。使用正交试验法对未脱净损失率和含杂率开展了优化,确定了脱粒清选装置工作参数的较优组合。试验表明,影响未脱净率的较优组合为滚筒转速450r/min、脱粒间隙20mm,脱净率可达98.86%;影响含杂率的较优组合为曲柄转速160r/min、风机倾角18°、风机转速1 000r/min,清洁率可达93.75%。     

基于EDEM-Fluent的荞麦旋风分离清选装置研究

【目的】设计适合荞麦清选的旋风分离清选装置,为提高我国荞麦的机械化收获水平提供支持。【方法】以“西农9979”品种荞麦为试验对象,测定荞麦和籽粒的主要物料特性,采用 EDEM-Fluent 耦合的仿真方法,对旋风分离筒不同截面的气流速度云图和荞麦籽粒在旋风分离筒内的运动进行分析,并对清选的清洁率和损失率进行仿真。【结果】Fluent仿真分析表明,旋风分离筒轴向气流对称性较好,基本不受入口位置的影响,中心轴处气流速度约为10 m/s,筒壁周围的气流速度约为5 m/s。喂入口位于分离筒上部时,在径向截面处的喂入口气流速度和分离筒内筒壁周围的气流速度相同,可能造成荞麦籽粒的大量损失。EDEM仿真分析表明,旋风分离筒喂入口位于上部、中部和下部时,清洁率分别为99.50%,98.80%和98.28%,损失率分别为8.456%,0.433%和0.260%。根据仿真结果,选择喂入口位于旋风分离筒中部,台架验证试验结果表明,所设计荞麦旋风分离筒的平均清洁率为94.78%,平均损失率为1.67%,可以较好地实现荞麦的分离和清选。【结论】所设计荞麦旋风分离清选装置可以满足荞麦旋风分离清选的需要。     

核桃物料空气动力学特性与风选分离装置试验

【目的】为了提高核桃分离装置的清选性能,研究核桃物料空气动力学特性,本研究设计了一种核桃风选分离装置.【方法】以新新2核桃为试验对象,首先对正常核桃与空瘪核桃的空气动力学特性进行理论分析,获得其悬浮速度,然后设计了核桃风选分离装置,并对风机进行选型计算,确定风机型号和转速范围,最终对该装置进行正交试验,确定其较优参数组合,并进行试验验证,验证其工作性能.【结果】通过采用理论分析与试验验证相结合的方式,得到正常核桃与空瘪核桃的悬浮速度分别为28.72、23.26 m/s,确定风机型号为2.5A-CF(A),取风机转速范围为2 400～3 400 r/min;试制物理装置,并进行正交试验,获得该装置的较优参数组合:风机转速2 900 r/min、调风板倾角80°、喂入量900 kg/h,试验验证结果表明该装置的核桃清选率为98.95%,损失率为1.24%.【结论】该装置有效地提高了核桃清选率,降低了损失率,具备良好的清选性能,可为研制核桃分离装置提供理论参考.     

气吸式巴旦木壳仁风选装置试验与优化分析

【目的】研究采用气吸式原理研究设计气吸式巴旦木壳仁风选装置,并采用软件参数优化,为巴旦木壳仁风选装备研发与优化提供理论参考。【方法】运用有限元软件Fluent18.0,对风腔三维模型进行流体仿真,风腔内部形成局部湍流现象,调节风腔过渡口相对位置适当提高清选效率。运用数据分析软件Design Expert对风选试验数据分析和计算。研究各因素对损失率影响顺序为喂入量、振动频率和风机转速。【结果】最佳参数组合为:喂入量4 kg/min、风机转速2 300 r/min、振动频率53 Hz,清选率为95.68%,损失率为2.85%。【结论】各因素对清选率的贡献率从大到小排序依次是:喂入量、风机转速、振动频率。该装置在验证试验中清选率指标明显上升。     

4LZ–4.0大豆联合收割机清选装置参数优化及脱出物分布试验

为解决4LZ–4.0大豆联合收割机清选装置清选过程含杂率和损失率偏高的问题,选取鱼鳞筛角度(17.1°、27.1°、37.1°)、风机转速(969、1090、1212 r/min)和喂入量(2.0、2.5、3.0 kg/s)设计了三因素三水平响应面试验,测试清选装置损失率和含杂率,筛选最优清选参数组合。结果表明：清选参数最优组合为鱼鳞筛角度26.8°、风机转速1075 r/min、喂入量2.3 kg/s,最优组合下的损失率与含杂率分别为0.18%和2.07%,对比优化前分别降低了0.26%与0.44%;收割机清选装置效果最优时,大豆脱出物在沿清选筛纵向质量占比从29.88%减少到6.34%,沿清选筛横向质量占比分布先从27.51%减小到7.88%,再增加到18.96%,呈“前面多后面少,两边多中间少”近似“Y”状分布。     

气吸式花生壳仁清选装置仿真分析与试验

针对花生脱壳后花生仁与花生壳分离不彻底的问题,设计出一款负压风机-筛网组合清选装置。对影响清选效果的因素进行全面分析,排除了影响其作业效果的不可控因素,同时对重复影响清选效果的因素进行了梳理和分析,确定了影响清选的主要因素：含水率、辊筒转速、风机转速,并根据样机设计了花生脱壳试验。为分析气流在清选室内的分布特性及对仁-壳分离的影响,优化负压风机工作参数,以Fluent为工具,建立清选室内流场仿真模型,对花生仁壳的运动状态进行模拟仿真分析。结果表明,花生仁、壳在流场里有高速吸出、悬停、下落3种状态;破碎后体积较小的碎壳在流场中的停留较为随机,停留时间较长;负压风机转速为1 150 r/min时,碎壳被吸出效果最好,花生仁不易被吸出,部分大壳被吸出。样机试验表明：花生壳吸出率随负压风机转速上升而增大,当转速为1 150 r/min时分选效果最好,花生仁干净度达98%。通过仿真分析及试验,得到了各因素对清选干净度影响的显著性与相关性,并得到了清选干净度最大的作业参数,为今后花生种子脱壳作业参数的确定提供参考。     

小型水稻联合收割机高自净脱粒装置设计与分析

为解决现有通用小型联合收割机脱粒装置内高残留的问题,选定农广4LZ-0.8小型联合收割机脱粒装置为原型机进行改进设计,为满足育种收获低混种的农艺要求,对脱粒装置底部曲面进行了改进,并采用了全程气流辅助清理和扬谷器清理的组合方式,解决了原有搅龙与刮板输送造成高残留的缺陷。设计了脱粒试验台进行试验,以喂入量、导向风管入口风速、扬谷器转速为试验因素,以脱粒装置内谷粒残留量为性能评价指标,先进行不同风速下最大喂入量的单因素试验,以确定试验因素范围,再运用回归分析方法建立了脱粒装置清残留的数学模型,优化确定了最佳参数组合。试验结果表明:当喂入量为0.6 kg/s;导向风管入口风速为12 m/s;扬谷器转速为1 000 r/min时,装置内整体残留量为0.18 g。     

油麦兼用斜锥型孔轮式集排器设计与试验

为满足长江中下游地区油菜和小麦播种要求、提高播种机作业效率、简化播种机结构并有效控制机械式排种方式的种子易破损和堵塞型孔等问题,设计一种无需清种与护种装置的油麦兼用斜锥型孔轮式集排器,提出一种油菜双圈、小麦三圈型孔交错排布以及斜锥形型孔结构。构建充种、携种、投种和输种等过程的力学模型,分别确定排种器充种时的最小充填高度比基准高度低10 mm、验证该集排器结构的合理性、得到油菜小麦型孔后倾角分别低于30°和15°时,油菜和小麦的最大投种角分别可达40.8°、34.4°以及油菜和小麦输种管与水平面夹角需不小于33°。正交试验结果显示,油菜型孔后倾角20°、充填高度为基准高度、转速20 r/min,小麦型孔后倾角5°、充填高度20 mm、转速15 r/min,油菜、小麦各行排量一致性变异系数分别低于6.00%、6.32%,总排量稳定性变异系数分别低于1.25%、1.00%,破损率均低于0.5%。田间试验表明,油菜、小麦播种试验出苗效果良好。     

两级分段式黑水虻虫沙滚筒筛分装置设计与试验

针对黑水虻虫沙分选过程中黑水虻幼虫含杂率高、损失率高等问题,结合黑水虻虫沙的机械物理特性设计了一种黑水虻虫沙分离装置,该装置主要由两级滚筒筛、链轮、电机等组成。以滚筒转速、滚筒倾角、喂入量为试验因素,以含杂率和损失率为评价指标,设计三因素三水平正交试验,分析各因素对含水率为30.2%的黑水虻虫沙筛分性能的影响。结果表明：影响含杂率因素的主次顺序为喂入量、滚筒转速、滚筒倾角;影响损失率的主次顺序是滚筒转速、喂入量、滚筒倾角。利用Design-Expert软件分析得出最佳参数组合：滚筒转速为30 r·min^-1,滚筒倾角为7°,喂入量为1.6 t·h^-1,预测含杂率为1.109%,损失率为8.430%。经过验证试验得到该参数组合下的含杂率为1.165%、损失率为8.877%,优化结果与验证结果基本一致,该结果可为黑水虻虫沙筛分设备的设计与作业参数优化提供参考。     

稻麦两用螺旋舀种式排种器排种性能试验

设计了一种稻麦两用螺旋舀种式排种器,确定了该排种器关键部件的结构和参数;运用Design-Expert软件进行数据分析,得到最优参数组合,采用响应面试验方案,进行台架验证试验。结果显示:播种水稻时,在转速为45 r/min、倾斜角度为3°、出种孔长度为9 mm情况下的合格率为78.20%,重播率为3.71%,空穴率为1%,穴距合格率为97.93%,穴距变异系数为16.17%;播种小麦时,在转速为60 r/min、倾斜角度为1°、出种孔长度为9 mm,此组合下的合格率为93.37%,重播率为3.44%,空穴率为3.19%,穴距合格率为93.60%,穴距变异系数为25.50%。     

气吸式小粒蔬菜种子精量穴播排种器优化设计与试验

目的 小粒种子具有尺寸小、质量轻、形状不规则的特征,采用传统排种器作业时常发生吸种孔堵塞、种子损伤、播种均匀性差的问题;因此本研究在种子丸粒化技术的基础上设计了一种气吸式小粒种精量穴播排种器。方法 通过测量种子的尺寸大小和摩擦角等相关参数,采用Rocky离散元仿真软件对进种过程进行仿真模拟。为获得该排种器的最佳性能因素组合,进行了二次回归旋转正交试验,应用多目标优化方法对排种器性能影响因素进行优化。结果 通过回归系数的检验得知,影响排种器单粒率与空穴率的因素主次顺序为气压、排种器转速。当转速一定时,随着负压的增加,单粒率随之增加,空穴率随之降低,当负压一定时,随着转速的增加,单粒率随之降低,空穴率随之增加,当负压大于?2 800 Pa时,转速在5~30 r/min的范围内对排种器单粒率和空穴率影响不明显,且此时单粒率均在90%以上、空穴率均在10%以下。结论 通过优化求解,最优工作参数组合为转速15 r/min、负压?2 300 Pa、正压500 Pa。经试验验证,在此条件下该排种器的性能指标为单粒率合格指数平均值96%、漏播指数平均值3.37%、重播指数平均值0.267%,符合国家标准要求。     

滚刀式秸秆粉碎装置的设计及试验研究

[目的]研制一种混合型栅格导入滚刀式秸秆粉碎装置,以解决现有完全无支撑切割机具动力消耗大、扬尘大、机手工作环境差等突出问题,有利于秸秆还田或下游产业的发展.[方法]对机具关键工作部件的结构及参数设计进行理论分析,通过对影响机具作业质量的主要因素进行正交试验分析,得出较优的工作参数,以此参数设计的机型经田间测试,验证设计的合理性.[结果]经田间测试,当机具前进速度为5 km/h,滚刀转速1100 r/min,滚刀倾斜角30°,秸秆粉碎长度合格率93;,留茬高度103 mm,完全满足设计需求.[结论]该种机型的研制对促进棉花秸秆合理有效利用,以及我国可再生能源产业发展起到一定的作用,但对于其他秸秆作物还有待进一步的研究.