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。     

联合收获机吸杂口偏置型旋风分离清选装置试验

利用吸杂口偏置型旋风分离清选装置试验台,进行了旋风分离筒吸杂口偏置角度和偏置距离试验,研究了吸杂口偏移位置参数对清选性能的影响规律,获得了清选效果较优的吸杂口偏置型旋风分离筒的结构参数。通过正交试验和回归试验得到了该清选装置的较优结构运动参数,并进行了验证试验和适应性试验,为该清选装置在微型联合收获机上的应用提供了依据。     

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。     

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。     

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。     

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。     

花生联合收获机清选系统试验台的设计

为了提高花生联合收获机的清选性能,在测量分析花生摘果脱出物清选特性参数的基础上,设计了一种主要由轻杂物清理装置和断秆分离装置组成的花生荚果清选系统,前者采用横流风机以吸气方式清理待清选物料中的轻杂物,后者则根据荚果与断秆的径向几何尺寸差异将断秆分离出去。利用解析作图法对断秆分离装置进行受力和运动分析,得出了断秆顺利分离满足的力学关系,并通过理论计算得出了分离辊的结构参数。进行了室内变参数清选试验,研究了各结构运动参数对花生清选损失率和含杂率的影响,结果表明:在最佳工作状态下,该清选装置的清洁率可以达到99.38%,清选性能良好。     

锤片式饲料粉碎机分离装置设计与试验

为了研究锤片式饲料粉碎机分离装置应具有的合理形状,通过计算物料沿外管壁运动时摩擦力所做的功,得到摩擦力做功最小时外管壁的曲线形状,并根据该形状制作了分离装置。利用ANSYS Workbench软件中的Fluent模块对改进前后分离装置内物料的运动规律进行气-固两相流模拟,比较2种分离装置内的玉米颗粒浓度及玉米颗粒速度分布情况。对2种分离装置的物料输送效果进行了实际粉碎试验,利用高速摄像技术对比2种分离装置内的玉米颗粒分布情况;在不同转速和喂料量的情况下比较2种分离装置对物料的运输分离效果。软件模拟和试验结果均表明:当转速在1 500~3 500 r/min间变化时,新分离装置比原分离装置出料量高0.18~0.3 kg/s。当转速一定时,喂料量越接近理论设计料量,新分离装置的出料量越高于原分离装置。当转速为2 500 r/min,喂料量为5kg时,二者出料量相差约0.01 kg/s。     

谷物联合收获机清选技术与装置研究进展

我国谷物联合收获机普遍存在作业性能和效率难以兼顾、适应性不强、信息化智能化程度较低等问题,清选装置作为联合收获机最核心的工作部件之一,直接影响着整机的作业性能。如何提高清选装置的性能和效率是现阶段谷物联合收获机技术发展的重点和难点。因此,本文从清选装置结构、清选装置内部气流场和物料运动及清选装置智能化技术等方面综述了国内外谷物联合收获机清选技术与装置的研究进展,分析阐述了联合收获机清选装置的发展趋势,以期进一步提高我国联合收获机清选装置的工作性能、作业效率和适应性。     

气流清选谷物能力的基础研究

以开发高性能的茎秆和谷粒的清选分离装置为目的,改进传统式的茎秆、谷粒的清选分离方法。此种方法,由输送筛把脱粒装置排出的茎秆排到机外,利用上吹的气流,膨松茎秆层,分离清选散落的子粒。 本项研究是一种新的清选方法,具有实用价值的基础研究。用间歇式清选装置进行实验,弄清了茎秆层的运动和谷粒分离的关系,茎秆量、气流的作用次数和作用时间对清选性能的影响等,从而证实了本清选方法有效地分离了茎秆和谷粒。     

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。     

立置轴流滚筒的理论研究（上）：力学—数学模型和计算机数值模拟模型

为适应割前脱粒水稻收获机上处理脱出物的需要,本文提出了一种新型叶片式立置轴流分离复脱清选三合一装置;并对质点在滚筒内与叶片的碰撞过程进行了动力学分析,导出了质点沿倾斜安装的分离叶片表面滑动和飞离叶片运动过程的微分方程;在此基础上,建立了可描述质点在滚筒内运动全过程的电子计算机数值模拟模型,最后给出了保持质点稳定运动的必要条件。     

双风道清选装置的研究

本文推导了计算物料在气流中的三维运动轨迹的微分方程组。在理论上分析了上风扇出风口平均风速和气流方向角、上风扇出风口高度对物料运动轨迹的影响。通过对双风道试验所得回归方程的优化,求得了双风道清选装置取得较好清选效果的上、下风扇出风口平均风速的取值。     

谷物清选装置研究现状及发展趋势

在谷物机械化收获中,清选损失是构成机械化收获损失的主要部分。清选装置的结构等参数都对损失产生重要影响,对清选装置的研究有助于降低损失,提高机械化收获效率。为此,从3个方面叙述了当前的研究动态：清选气流场的研究多采用实验与CFD模拟相结合的方法,省时且高效;在对脱出物的运动研究中,借助了仿真手段对不同脱出物运动做了模拟研究;在结构参数方面,对风机、曲柄转速和曲柄半径等做了实验研究。然而,这些研究没考虑物料的清选气流场模拟,物料运动模拟模型过于单一,没有表达出真实的运动情况,结构参数多集中在振动筛和风机的研究方面。因此,通过对研究现状的分析,得出了当前在谷物清选装置研究的不足之处,并指出了其以后的发展趋势。     

纵轴流脱粒分离-清选试验台设计

设计的纵轴流式脱粒分离-清选试验台以切流与纵轴流组合式脱粒分离装置、风筛式清选装置为核心,采用可组合的模块化结构,工作部件结构和运动参数的调整简单、方便,可获得多个工况下脱粒分离、清选性能指标以及脱出物的分布规律.试验台以工控机和信号采集卡作为硬件控制系统的核心,采用VC++编写的测控软件系统可以对试验过程中工作部件的转速、频率、扭矩和功率等参数进行实时采集、显示、处理与分析,为纵轴流联合收获机脱粒分离、清选装置等关键部件的设计提供了依据.     

应用高速摄像技术研究清选筛面上物料的运动

建立了联合收割机风筛式清选装置中物料与简谐振动筛面的碰撞运动模型。同时,对物料周期运动的稳定性进行分析,得出了物料在筛面上的运动遵循定常运动和非线性运动规律。搭建高速摄像系统结合数字图像处理获取物料运动轨迹,通过分析发现物料确实存在非线性运动,为进一步研究物料透筛概率提供了理论和试验基础。     

便携机分离筒吸杂口偏置型清选装置的设计与试验

清选系统是便携式谷物联合收获机的重要部分。为此,针对丘陵山区用的双行便携式谷物联合收获机,清选作业时吸杂风机转速过高的问题,对吸杂口偏置型分离筒进行了结构设计。通过自制的分离筒吸杂口偏置型清选装置试验台,对吸杂口的旋转角度与偏置距离进行试验研究,得到了小麦清选性能较好的旋转角度与偏置距离分别为30°和30mm,为便携式谷物联合收割机清选系统的设计提供了依据。     

风筛式清选装置筛下物料分布规律研究

为揭示筛下物料分布随清选装置结构、运动参数变化规律,在QXS-3.0型谷物清选试验台上进行了不同风机转速、风机风向角、曲柄转速、曲柄直径的振动筛下物料分布试验。通过分析不同条件下筛下各物料含量及沿筛面横向、纵向分布情况,得出筛下籽粒重量、杂余重量、物料总重量及含杂率沿筛面横向、纵向分布规律。结果表明,物料在横向上分布极不均匀,荞麦籽粒主要分布于籽粒收集箱中间位置,两侧分布较少;因受风机布置影响,杂余量呈“人”字形分布;而筛下物料含杂率呈“w”型分布,且随各参数变化明显。在纵向上,物料分布也不均匀,荞麦籽粒主要集中于籽粒收集箱中间位置,而前端、后端分布较少;杂余量、含杂率曲线近似,杂余量、含杂率在籽粒收集箱0～1 100 mm区域内增长缓慢,1 100～1 500 mm区域增长迅速。所得结论可以为荞麦清选装置的设计及优化提供理论依据,同时对指导农业生产也有重要意义。     

新产品 新技术

YXB—1型银杏剥壳机由江苏姜堰市农机推广站开发研制。该机由动力控制装置、剥壳装置、清选分离及机架等部分组成。经分级和漂烫或蒸煮处理的银杏,在剥壳装置内经反复挤压揉搓后脱壳,然后经分离装置进行壳果分离。     

胡麻脱粒物料分离清选作业机参数优化与试验

为进一步提升胡麻脱粒物料分离清选作业机的工作性能,采用数值模拟仿真试验方法分析确定获得的单因素参数,以喂料装置振幅、物料层调节厚度和吸杂风机转速为自变量,以籽粒含杂率和清选损失率为响应值,依照Box-Behnken试验设计原理,采用三因素三水平响应面分析方法,分别建立了各因素与籽粒含杂率和清选损失率之间的数学模型,并对各因素及其交互作用进行分析。结果表明:3个因素对籽粒含杂率影响的主次顺序为吸杂风机转速、喂料装置振幅和物料层调节厚度,对清选损失率影响的主次顺序为吸杂风机转速、物料层调节厚度和喂料装置振幅;作业机最佳工作参数为:喂料装置振幅16.5 mm、物料层调节厚度7.0 mm、吸杂风机转速1 775 r/min(即对应的吸杂风机转速变频频率为59.2 Hz)。验证试验表明,籽粒含杂率和清选损失率均值分别为7.86%和1.58%,说明在最优工作参数下作业机能够降低胡麻脱粒物料在机械化分离清选过程中的含杂与损失程度。