谷物联合收割机风筛式清选装置研究现状与发展趋势

谷物联合收割机风筛式清选装置直接影响整机的工作性能和谷物的收获质量,对清选装置的研究有助于提高机械化收获效率,降低损失率和含杂率。为此,通过从脱出物的运动状态、清选室内气流场、清选装置的结构和试验参数优化等方面,综述国内外谷物联合收割机风筛式清选装置的研究现状,并提出谷物联合收割机风筛式清选装置的发展趋势。     

多参数可调可测式清选系统设计与试验

为了改善国内谷物联合收获机风筛式清选装置清选作业参数的调控、监测与显示方式简单且自动化程度较低导致清选效率较低的问题。分析了谷物联合收获机风筛式清选装置4个清选作业参数（振动筛曲柄转速、风门开度、风机转速和鱼鳞筛筛片开度）的调节理论依据，对每个清选作业参数的调控与监测装置进行独立设计，在联合收获机风筛式清选装置基础上设计了多参数可调可测式清选系统，实现风筛式清选装置清选作业参数的自动化调控、监测与显示，整体系统采用电力驱动，实现了收获机风筛式清选装置的绿色环保作业。经准确性检测多参数可调可测式清选系统4个清选作业参数的调节精度均不小于97.17%，具有良好的鲁棒性，可实现4个清选作业参数的精确调控与实时显示。本文利用装配了多参数可调可测式清选系统的4LZ-4型全喂入履带收获机，以总损失率和含杂率为清选性能评价指标，进行了大豆机收田间试验，试验时样机运行良好。试验结果表明，大豆机收田间试验总损失率和含杂率平均值分别为3.13%和2.70%，达到行业标准要求。     

风筛式清选装置清选性能试验研究

为了研究风筛式清选装置运动参数对清选性能的影响规律,在自行研制的清选试验台上进行小麦清选试验,利用DPS数据处理系统进行方差分析,并建立清洁率、损失率与贯流风机转速、离心风机转速、离心风机倾角及振动筛曲柄转速之间的数学模型,利用遗传算法进行多目标优化,获得优化参数组合的Pareto最优解集,并进行验证,为风筛式清选装置的设计及使用调整提供依据.     

联合收割机风筛式清选装置中气流场的仿真研究

为了改善联合收割机风筛式清选装置的清选质量,对其筛面气流场进行了研究,阐述了ANSYS(Analysis System)软件中的流体动力学仿真分析方法,具体讨论了其实现过程,包括仿真模型的建立以及仿真分析结果的处理等.以联合收割机风筛式清选装置中气流场的流动仿真分析为例,得到了理想的气流场分布状态,说明了这种仿真分析方法的有效性及其优越性.     

小型联合收割机风筛式清选装置试验研究

对采用轴流脱粒的小型联合收割机风筛式清选装置进行研究，详细分析了该装置的清选机理及物料运动规律，并在较优参数组合条件下，对其清选能力进行验证，达到了预期清选效果。从而为小型谷物联合收割机简易、高效清选装置的设计提供了参考依据。     

谷子收获机风筛式清选装置试验分析

为了减少谷子联合收获的清选损失,对谷子收获机风筛式清选装置进行了试验分析。运用参数可调的风筛式谷子清选装置,以清选风速、风向、筛分振幅和曲柄转速为试验因素,以籽粒损失率和含杂率为试验指标,对谷子联合收获机脱出物进行了清选试验。试验结果表明:籽粒损失率随清选风速、筛分振幅、曲柄转速的增大而增大,随清选风向角度的增大呈先增大后减小再增大趋势;含杂率随清选风速、筛分振幅、曲柄转速的增大而减小,随清选风向角度的增大呈先减小后增大再减小趋势;最优清选工作参数为清选风速4.19 m/s、清选风向30.3°、筛分振幅22 mm和曲柄转速218 r/min,籽粒损失率为2.02 %,含杂率为8.01 %。该研究为谷子联合收获机清选装置结构与工作参数设计提供参考。      

三自由度风筛清选试验研究

在风筛式清选装置中气流对筛分性能有重要影响。为了提高三维并联振动筛的筛分性能,在多维振动筛分试验台上引入气流因素,在对入口气流平均风速进行标定的基础上,提出了用于三自由度风筛清选的性能评价指标并开展了试验。同时,分析得出了各因素对筛分性能评价指标的主次影响顺序,并采用综合平衡法得出筛分性能最佳时振动筛各工作参数的最佳状态。结果表明:筛面宽度方向的振幅对筛分速度影响最大,风速对含杂率影响最大。     

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。      

基于ε-SVR的风筛式清选装置清选性能预测研究

在分析传统预测模型不足之处的基础上,为了能方便地预测清选参数对清选性能的影响,将一种支持向量机模型引入风筛式清选装置的清选性能预测领域,探讨了样本容量大小对ε-SVR回归模型预测性能的影响,并与BP预测模型进行了对比。分析结果表明:采用非启发式Grid Search方法及启发式GA和PSO方法寻求ε-SVR模型最佳参数,可避免凭经验选取参数的随机性,在具有小样本的清选性能预测中,ε-SVR模型预测性能优于BP模型。     

羊草种子脱出物料风筛清选装置设计与试验

针对目前全喂入联合收获机收获羊草种子过程中存在损失率大、含杂率高的问题,根据清选作业流程,结合羊草种子自身物理特性,搭建羊草种子风筛清选装置,并对清选部件、喂料装置、接料装置进行设计优化。进行风筛清选装置室内性能试验研究,通过单因素试验,得出清选性能随各因素变化的规律,利用响应面试验建立各因素与含杂率和损失率的关系,并对各因素及其交互作用进行分析。最后得出较优工作参数组合为：振动筛转速275 r/min,风机转速985 r/min,喂入量0.087 kg/s,在此参数组合下试验的含杂率为27.3%,损失率为3.3%,风筛清选装置满足设计要求,可为研发羊草等禾本科牧草种子全喂入联合收获机提供参考。     

风筛式清选装置振动筛上物料运动CFD-DEM数值模拟

采用计算流体力学和颗粒离散元耦合的方法模拟风筛式清选装置中物料在筛面上的运动,并将模拟结果和试验结果进行了对比。仿真结果表明：在一定范围内风机出风口风速增加,物料后移速度增加,有助于提高振动筛的处理能力,但也会增加籽粒的损失;风速增加使籽粒在筛下分布后移,在15分区后籽粒数量很少。通过试验验证表明,利用CFD-DEM耦合对风筛式清选装置进行数值模拟是可行的。     

风筛式谷物清选模拟研究及参数讨论

为研究风筛式谷物清选装置工作原理及寻找最佳工作参数,采用EDEM软件与Fluent软件耦合的方法,对稻米与茎秆在风筛装置中的运动行为进行仿真,并通过统计稻米含杂率和损失率来衡量不同参数下风筛装置工作性能的好坏。结果表明:所设计的风筛装置可以完成稻米与茎秆的分离。通过对风速8、10、12 m/s的讨论,可以得出增大风速能减小含杂率,但会增大损失率;通过对筛面倾角0°、2°、4°的讨论,可以得出增大筛面倾角会导致含杂率和损失率均增大;通过对筛孔形状的讨论,可以得出选用方孔筛时清选效果更佳。综合考虑,风速为10m/s、方孔筛筛面倾角为0°时,得到稻米含杂率为0.33%,损失率为0.38%,为最佳工作参数。研究可为谷物清选装置参数优化提供一定参考。     

清选含杂率试验研究

为了研究含杂率对清选环节的影响规律,以风机转速、风机倾角和曲柄转速为试验因素,以含杂率作为评价指标,在清选试验台上进行水稻清选试验,得到回归模型以及影响含杂率的主因素,为风筛式清选装置的设计及制造提供依据.     

风筛式清选装置中农业物料透筛概率的研究

建立了联合收割机风筛式清选装置单颗粒的透筛概率公式,指出了影响农业物料透筛的因素主要有物料颗粒在筛面上的跳动次数、下落倾角和相对粒度大小.采用高速摄像系统及数字图像处理技术对物料颗粒在清选装置中的透筛过程进行了试验研究,通过对试验结果进行极差分析,得出了振动筛主要工作参数与物料透筛概率之间的关系,为联合收割机清选装置的优化设计提供了依据.     

联合收获机圆筒筛孔板式二次清选装置

国内现有全喂入联合收获机的清选装置大多数采用风筛式结构，清选筛主要采用振动筛或圆筒筛，风扇主要采用圆筒型双联风扇。目前，装有这类清选装置的全喂入联合收获机，作业后谷粒的清洁度较低。尽管有许多收割机制造厂，应用风扇、振动筛加杂余螺旋输送器将杂余输送到筛面或脱粒滚筒，或     

油菜收获机清选装置虚拟样机的建模与仿真实验

针对油菜收获机清选装置的设计及改进过程中存在的各种问题,以DF-1.5型物料脱粒分离、清选仿真与控制试验台为原型,建立风筛清选装置的虚拟样机模型,并对不同机械系统工作参数下,油菜物料在清选装置中的运动规律进行初步的仿真研究。     

花生联合收获清选试验台的设计与研究

针对目前我国对花生联合收获清选装置研究缺乏的现状,设计了一种花生联合收获清选试验台。该试验台采用风筛组合的清选方式,可通过改变工作部件的相对位置方便地调整各清选参数,满足不同清选试验的要求;采用了先进的数据采集处理系统,对试验数据进行实时采集处理。试验台结构简单,操作方便,为花生联合收获清选装置的设计与研究提供了新的试验平台。     

纵轴流清选装置混合流场数值模拟与优化试验

清选装置性能决定着收获机的作业性能,为了克服纵轴流全喂入风筛式清选装置单风道离心风机气流场不均匀的缺点,对风机、脱粒滚筒产生的混合流场进行三维数值模拟,提出纵轴流全喂入双风道六出风口风机的改进结构,并分析结构改进后振动筛面的气流速度对全流域气流分配的影响。同时,对改进后清选装置进行风机转速、风机入射倾角、鱼鳞筛夹角3因素正交优化,分析了各因素对气流场的影响规律,得到最优参数组合:当风机入射倾角30°、鱼鳞筛夹角40°、风机转速1 900 r/min时,更利于高负荷高效率清选。最后,通过田间试验验证了双风道结构和优化试验的准确性,水稻籽粒损失率0.91%,含杂率0.87%,小麦籽粒损失率0.82%,含杂率0.76%。     

双风道风筛式胡麻脱粒物料分离清选机设计与试验

为进一步提升胡麻脱粒物料分离清选机械化作业水平,针对胡麻脱粒物料各组分类型,提出“先气流清、再风筛选”的作业模式,制订了胡麻脱粒物料分离清选作业工艺流程,设计了双风道风筛式胡麻脱粒物料分离清选机。对三级振动筛分装置、双风道杂余集料装置及吸杂除尘装置等关键作业部件进行设计选型与参数计算,获得不同组分的胡麻脱粒物料在三级筛面上不同运动状态下振动筛分装置曲柄连杆机构运动参数必须满足的条件。样机性能试验表明,当振动喂料系统电磁激振器振幅控制在14~18mm、前风道风量调节手柄在2~4挡位、后风道风量调节手柄在4~6挡位、三级振动筛分装置振动频率在2~6Hz时,双风道风筛式胡麻脱粒物料分离清选机的籽粒清洁率为97.16%、夹带总损失率为1.12%,试验结果满足设计要求,能够实现对胡麻收获期脱粒物料不同组分的分离清选作业。     

贯流风筛清选装置内玉米脱出物运动规律研究

为减少玉米籽粒收获机作业时籽粒清选损失率,利用EDEM建立了玉米脱出物各成分颗粒模型,采用CFDDEM耦合的方法对玉米脱出物在贯流式风筛清选装置中的运动进行了数值模拟。仿真结果表明,透筛杂质为玉米芯且集中在清选装置后部;随着清选装置入口气体速度的提高清选装置清选获得的籽粒清洁率提高,但玉米籽粒清选损失率增加,仿真结果与台架试验结果基本一致。在玉米脱出物喂入量3 kg/s条件下,研究确定清选装置入口气体速度低于11.72 m/s,清选装置清选损失率小于2%,符合玉米籽粒联合收获机正常作业性能要求。