胡麻脱粒清选装置作业过程仿真与试验

针对分段收获后胡麻脱出物形状差异小、混杂程度大、清选困难等问题,设计了胡麻脱粒清选装置。为提高胡麻脱粒清选装置作业效率,探究胡麻脱粒物料气流式清选机理,以装置气流清选系统为研究对象,分别建立清选系统CFD模型和胡麻脱出物DEM模型。采用CFD-DEM耦合仿真技术,通过研究各组分脱出物料的运动轨迹与空间位置分布,得出清选系统内胡麻脱出物分离规律,并进行验证试验,校验仿真模型可靠性。仿真试验表明,胡麻脱粒物颗粒在清选系统内气流场的作用下表现出较好的分离清选效果,同时,通过分析模拟试验所得到的胡麻脱粒物颗粒数量和平均速度变化曲线,探明了胡麻脱粒物料在分离清选作业过程中运移的平均速度和数量的变化规律。验证试验表明,该装置在最佳工作状态下作业后胡麻籽粒的清选损失率为2.78%,含杂率为2.23%,与仿真模拟胡麻籽粒损失率（2.05%）、含杂率（1.56%）相比,二者试验结果分别仅相差0.73、0.67个百分点,实际试验结果与仿真模拟结果吻合度较高,验证了模型的可靠性。     

联合收获机同轴差速轴流脱粒滚筒设计和试验

阐述了联合收获机同轴差速脱粒滚筒的工作原理和结构,并进行了试验研究。在试验的基础上用Matlab离散余弦傅氏分析法,分别建立了单速和差速脱粒情况下不同脱出物轴向分布的数学模型及其分布曲线。结果表明：差速脱粒的籽粒总破碎率为0.67%,杂余产生量为脱出物总量的8.63%,末脱净与夹带损失率为0.76%,分别比单速脱粒下降40.9%、29.5%和32.15%,脱粒的质量优于单速脱粒。同轴差速脱粒装置集高、低转速对脱粒性能的有利作用于一体,使损失率、破碎率和含杂率性能指标同时下降并分别达到优质水平。     

纵轴流复脱分离装置设计与试

为了研究切流与纵轴流组合式脱粒分离装置的作业性能,在纵轴流脱粒分离清选试验台上,对钉齿滚筒、矩形齿滚筒和钉齿-短纹杆板齿组合式滚筒进行了台架试验,比较其夹带损失率、未脱净率、脱出物轴向分布规律、含杂率和功耗.试验结果表明,3种复脱滚筒在脱粒小麦时夹带损失率小,脱净率高;相对钉齿滚筒及矩形齿滚筒而言,钉齿-短纹杆板齿组合式滚筒脱出物轴向分布均匀,含杂率和功耗较低.     

旋风清选分离筒中脱出物籽粒的运动分析

旋风分离方式广泛应用于微型水稻联合收割机清选系统,为建立分离筒中结构参数与水稻脱出物籽粒运动参数之间的联系,验证结构、运动参数对装置清选性能的影响,本文采用稀相气力输送模型,利用气固两相流体力学理论,建立了脱出物籽粒的自由运动微分方程;通过对籽粒在分离筒内的径向碰撞过程和轴向分离过程进行运动学与动力学分析,探讨影响各组分籽粒运动分离的关键因素。     

轴流脱分装置脱出物下落过程的高速摄像分析

以螺旋叶片板齿组合式轴流脱粒与分离装置为研究对象,借助高速摄像技术,对稻谷脱下物的下落过程和脱出物中籽粒与轻杂物的运动方式进行了观察.通过对图片的观察分析表明,脱出物从凹板排出后做加速向下的抛物线运动.其中,籽粒的运动规律较好,多数籽粒的运动轨迹是抛物线,并作加速运动;轻杂物的运动不稳定,受气流等外界条件影响较大,多数轻杂物运动轨迹是不规则曲线,运动中速度波动较大.     

谷子半喂入脱粒装置试验台设计

设计的谷子半喂入脱粒装置试验台可实现谷子茎秆在立姿提升、水平输送过程中,对谷穗进行碾压、梳刷和抖动,达到籽粒与谷码的分离。试验台采用组合式结构设计,工作部件的结构和运动参数调整方便。测控系统中,以工控机和信号采集卡作为硬件控制系统的核心,采用测控软件系统对试验过程中工作部件的转速、转矩和功率等参数进行实时采集、显示、处理与分析,为谷子半喂入式联合收获机的关键部件设计提供了依据。     

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。     

纵轴流双柔性碾搓式谷子脱粒装置设计与试验

针对谷子机械收获过程中谷码率高、破损率高、未脱净损失率高的问题,设计了一种纵轴流双柔性碾搓式谷子脱粒装置。该装置采用纵轴流脱粒滚筒,脱粒滚筒上通过安装柔性橡胶辊降低了谷子籽粒破损率,从而实现谷子柔性低损伤脱粒,橡胶圈外表面的波浪形凸起对谷子具有很好的碾搓脱粒性能。柔性凹板筛由空心圆柱旋转筛分单元两两相互交错组成,每组两排空心圆柱旋转筛分单元相互交错配合,形成适合谷子籽粒分离的U形孔,凹板筛支撑装置具有微动性,与柔性凹板筛配合形成柔性微动凹板筛,有利于谷子籽粒分离和降低谷码率。选取喂入量、滚筒转速和脱粒间隙为试验因素,以谷码率、破损率、未脱净损失率和功耗为指标,进行了三元二次回归正交旋转组合试验,确定了喂入量、滚筒转速和脱粒间隙的最佳参数组合。结果表明：当喂入量1.4kg/s、滚筒转速735r/min和凹板间隙9mm时,谷子籽粒破损率为0.35%,谷码率为1.78%,未脱净损失率为0.64%,功耗为10.6kW。     

钉齿式轴流装置脱出物下落过程的高速摄像分析

利用自行研制的钉齿式轴流脱粒与分离装置,并借助高速摄像设备对装置脱出物下落过程进行了在线拍摄。通过对高速摄像图像慢放分析得出:脱出物通过凹板排出装置后,在惯性力、离心力和重力等的相互作用下,做加速向下的曲线运动。其中,籽粒的运动规律相对较好,下落过程中多数籽粒的运动轨迹为抛物线;而短茎秆下落时因易受碰撞和气流等外界因素的影响,其运动不稳定且速度波动大,下落过程中多数短茎秆的运动轨迹为不规则的曲线。     

纵轴流脱粒分离装置脱出物的径向分布规律

为了研究联合收获机上纵轴流脱粒分离装置脱出物的径向分布规律,在自行研制的切纵轴流脱粒分离清选试验台上,分别采用梯形板齿和钉齿纵轴流脱粒滚筒进行水稻试验研究,分析得出了纵轴流脱粒分离装置脱出物的径向分布规律。通过对比可知,纵轴流滚筒采用钉齿时脱出物径向分布更均匀,在相同喂入量的前提下有利于清选。该规律为纵轴流脱粒分离清选装置的设计提供依据。     

轴流脱粒与分离装置数学模型的建立与仿真

为了研究轴流脱粒与分离装置的工作过程,对轴流脱粒与分离装置的工作原理进行了分析,从概率的角度建立了轴向喂入的轴流脱粒装置的数学模型,并以螺旋叶片带板齿式轴流脱粒与分离装置为例,采用Matlab软件进行了模拟仿真.仿真结果真实地反映了试验结果,仿真出的未脱净率和夹带损失率较好地满足了技术要求.     

切轴流双滚筒玉米脱粒试验台设计与试验

黄淮海地区玉米籽粒机收一直受制于收获时籽粒含水率偏高等因素的影响,导致收获后籽粒破损严重,直接影响经济效益,而如何实现玉米籽粒高含水率情况下的低损失收获是目前的发展方向.为此,结合4 YL-4/5型联合收获机,设计了一种切轴流双滚筒玉米脱粒分离装置,不仅可用于玉米籽粒收获,也可调整部分技术参数,来完成小麦等农作物的收获...     

钉齿式轴流装置脱粒过程高速摄像分析

以自行研制的钉齿式轴流脱粒与分离装置为研究对象,借助高速摄像设备对脱分空间内稻谷的整体运动过程、断穗的运动和脱粒过程以及自由籽粒的运动过程进行了在线拍摄。通过高速摄像图像慢放分析得出：稻谷进入脱分空间后,错综复杂地交织在一起,在旋转钉齿和导向板的共同作用下,稻谷流沿滚筒轴向螺旋向前涌动。脱分空间内断穗的运动轨迹是抛物线,其运动不平稳,速度容易出现波动。单个自由籽粒在无外界干扰时近似作匀速直线运动,运动方向与滚筒轴线方向呈一定夹角。     

4LZG-1.5型小型自走式谷子收获机设计与试验

针对我国丘陵山区及平原小地块谷子机械化收获需求,研发设计了4LZG-1.5型小型自走式谷子收获机。采用适合丘陵山区作业环境的四驱轮式底盘,通过性好;设计了专用扶禾器和加长型仿形割台,解决割台损失大、倒伏收割难的问题;采用“纹杆+板齿+钉齿”组合式脱粒滚筒、小孔网筛式分离机构,解决了高湿谷子脱粒、清选难的问题。田间试验检测结果表明,总损失率4.5%,籽粒含杂率2.2%,破碎率3.1%,各项性能指标达到了设计要求,为我国谷子等杂粮作物机械化收获提供了装备支撑。      

立式轴流脱粒装置设计研究

为了适应我国丘陵山区的作业环境、缩小谷物联合收割机的整体尺寸及增强其在丘陵山区的通过性,设计了一种适用于中小型谷物联合收割机的立式轴流脱粒装置。在理论计算的基础上,对谷物在脱粒过程中的受力与运动状态加以分析,得出谷物做螺旋上升运动需要满足的力学关系及轴向运动速度公式。室内试验结果表明:当脱粒间隙为13mm、滚筒转速为900r/min、凹板栅条间隙为9mm、板齿倾角为8°时,立式轴流脱粒装置的脱粒损失率为2.16%,含杂率为23.25%。     

纵轴流玉米脱粒分离装置设计与试验

针对黄淮海地区籽粒直收时籽粒损伤严重及未脱净率高的问题,结合现有的玉米脱离分离装置的特点,设计了一种纵轴流式变径变间距玉米锥形脱粒滚筒,以及利用可调节双头拉杆调节工作倾角的脱粒分离装置倾角调节装置.设计了脱粒元件在锥形滚筒的安装位置及排列方式,分析了脱粒元件与籽粒接触的脱粒动力学过程,并查阅相关文献确定了脱粒装置关键参...     

谷子枝梗断裂特性与拉伸试验研究

为探究谷子谷码与枝梗连接力特性,并为谷子配套收获装置设计提供理论依据,以龙谷31号谷子为研究对象,将谷穗分为上、中、下3部分,测量各部分谷码与主茎秆连接枝梗直径,可得枝梗直径范围在0.4～1.1mm之间,由谷穗顶端至底端逐渐增大.利用CTM2050型微机控制电子万能材料试验机进行谷码拉伸试验,测得不同含水率与枝梗直径下...     

玉米联合收获机纹杆式脱粒元件设计与试验

我国华北地区玉米收获时籽粒含水率较高,采用钉齿式及杆齿式脱粒元件进行籽粒直收时,籽粒破碎率较高,为降低脱粒过程中籽粒破碎率,设计了一种纹杆式脱粒元件,分析其前倾角变化对果穗受力的影响规律,以籽粒破碎时压缩量为依据,对纹杆块顶端弧面形状进行设计。基于EDEM研究纹杆元件顶端参数对果穗受力的影响,采用拟水平法设计四因素四水平正交试验,试验结果表明：较优纹杆参数组合为前倾角75°、凸棱倾角25°、凸棱宽度6mm、凸棱高度10mm;通过台架试验探究滚筒转速、凹板间隙等工作参数对纹杆式滚筒脱粒效果的影响规律,当籽粒含水率为28.5%时,最优滚筒转速为300r/min,凹板间隙为50mm,此时籽粒破碎率为5.34%。在最优工作参数下,对比不同脱粒元件脱粒效果,发现籽粒破碎率分别由杆齿式元件的9.91%、钉齿式元件的7.83%下降至纹杆式脱粒元件的5.34%,证明所设计的纹杆式脱粒元件能够有效降低脱粒过程中籽粒破碎率。