贯流风机结构参数优化组合研究

利用计算流体力学对叶片扭曲角为30°的贯流风机三维内部流场进行了数值模拟,并研究了各个结构参数（蜗壳间隙、蜗舌间隙、叶片内圆周角、叶片外圆周角、叶片数、叶轮内外径之比和叶片扭曲角）对贯流风机性能（出风口体积流率）的影响。采用正交试验设计方法,确定了上述7个结构参数的最优组合,并得到在定叶轮外径和转速下,结构参数最优组合为：蜗壳间隙εc为1mm、蜗舌间隙εt为2mm、叶片内圆周角α为90°、叶片外圆周角β为20°、叶片数n为30、叶轮内外径之比γ为0.75、叶片扭曲角θ为90°,优化后贯流风机出风口体积流率比优化前提高了25.2％。在贯流风机性能参数检测台上,试验测试了在定叶轮外径和不同叶轮转速下,优化后与优化前贯流风机出风口平均风速大小。试验结果表明优化后出风口平均风速比优化前增大了4.6%,试验结果和理论计算结果基本吻合。     

滑刀式开沟器设计与试验

针对滑刀式开沟器设计及制造随意性强、应用范围不够广泛的问题,设计了12种具有不同厚度和滑切角的滑刀式开沟器,并在实验室内通过土槽和压力机进行混合型正交试验,试验指标为牵引阻力和正压力.试验结果表明,滑切角是影响滑刀式开沟器作业性能的主要因素,刃口曲线终点的滑切角θA在35°～ 55°范围内时开沟器具有较好的综合性能.     

风轮转盘式离心喷头试验

在试验分析的基础上,采用多元线性正交设计方法建立了风轮转速与风轮直径、叶片数、叶片安装角度的数学回归方程;同时建立了风轮转速与喷量之间的回归方程,为风轮的参数选择与结构设计提供了试验依据.＃确定了适用于试验机具的风轮最佳结构参数:叶轮直径为150 mm,叶片数为6片,叶片安装角度为30°.在风机额定转速下,喷头的喷量为0～10 L/min时,雾滴粒谱的体积中径为100～150μm.     

MQ—600型气流辅助式喷杆弥雾机风机设计与试验

设计了用于MQ—600型气流辅助式喷杆弥雾机的轴流风机。根据气流辅助式喷杆弥雾机喷施作物冠层的末速度原则,确定风机的风量、风压和出流速度等参数;以此作为风机设计的依据,设计计算了轴流风机的比转数、轮毂比、外径、叶片各截面气流全压分布等关键参数,进行了风机叶片选型、叶片各截面处弦长和叶片数量计算。并对风机驱动系统进行了设计。根据设计结果加工了物理样机,并对其性能进行了试验研究,试验结果表明,风机转速1473r/min时,风助风筒出口风速32.1m/s, 出口风下方0.5m处风速8.6m/s,风机性能满足使用要求。     

圆盘式切碎器动刀片等滑切角刀刃曲线的研究

通过对圆盘式铡草机切碎器工作过程分析,利用MATLANB软件编程,推导出了动刀片等滑切角刀刃的曲线方程,得出不同的刀刃等滑切角曲线。同时利用Solid3000三维软件基于样机9Z-480型铡草机圆盘式切碎器进行仿真,通过正交试验及对比分析,得出最优参数组合方案和影响试验指标的显著因素,为切碎器优化设计提供参考数据。     

垄上灭茬刀优化设计与试验

针对灭茬刀耕作阻力大、磨损严重等问题,优化设计了灭茬刀及刀辊。通过理论分析,得到影响灭茬刀耕作阻力和损伤情况的因素为灭茬刀正切刃滑切角、侧切刃滑切角和弯折角,并确定灭茬刀作业状态稳定时正切刃滑切角的取值范围为0°～16°,侧切刃滑切角的取值范围为47°～68°,弯折角的取值范围为90°～130°。在有限元软件ABAQUS中对土壤建立Drucker-Prager本构模型,并进行了灭茬刀切割土壤的运动学仿真试验,设计为三因素三水平正交试验。结果表明:影响灭茬刀作业过程中应力和应变变化的主次因素为侧切刃滑切角、弯折角、正切刃滑切角,当正切刃滑切角16°、侧切刃滑切角68°、弯折角110°时,灭茬刀的应力和应变较优,且方差分析得到各因素对应力和应变的影响均显著。田间试验结果表明:优化设计的灭茬刀较行业标准灭茬率提高9.57%,碎土率提高6.6%,灭茬深度稳定性系数提高4.2%,灭茬刀作业效果优良。     

双扬谷器旋风分离清选系统试验与参数优化

为设计便携式谷物联合收获机清选系统,利用双扬谷器旋风分离清选系统试验台,在无物料状态下通过研究两级扬谷器之间和二级扬谷器与风机之间输送管道内气流状态,确定了物料顺利输送的一、二级扬谷器和风机转速的选取范围,物料试验以小麦为试验对象,以一级扬谷器、二级扬谷器和吸杂风机转速作为试验因素,以清洁率为试验指标,进行了正交试验和回归试验,优化确定了最佳参数值。当一级扬谷器、二级扬谷器、风机转速分别为300、764、3 255 r/min时,籽粒清洁率达99%以上。     

不同轴流叶轮角度的轴流式灭火风机气动性能试验与数值模拟研究

首先对3种不同叶片角度轴流式风力灭火机进行了气动性能试验,然后基于N-S方程和k-ε模型对设计工况下的轴流式灭火风机内部流动状态进行了数值模拟,得到内部中心剖面流场云图,并分析得出轴流式灭火风机在设计条件下的内部流动情况.数值分析得到的轴流式灭火风机性能曲线与气动性能试验获得的结果比较吻合,证明了数值模拟的有效性和准确性.最终得到轴流叶轮叶片数Z=6、叶片角度为38°的3号轴流式灭火风机气动性能和气动设计良好,可以用于以森林消防灭火为目的的轴流式风力灭火机的产品设计和批量化生产.     

气吸式精量播种机风机气流场仿真试验研究

FL风机作为气吸式播种机核心部件,为气吸式播种机提供排种负压。为此,针对气吸式播种机排种负压输出不稳定的问题,对风机内部流场进行了仿真分析。采用UG10.0软件对风机进行实体建模,应用ANSYS/CFD软件,对风机转速、进口直径、进口流速进行单因素仿真试验,并根据试验结果设计正交试验,对排种器正常工作时风机气流场进行仿真研究及试验验证。结果表明:风机进口直径为120mm时,实际功耗为5.3kW,效率为0.71;风机进口流速为11.05m/s时,实际功耗为5.1kW,效率为0.68,在误差允许的范围内,与仿真结果相吻合。     

盘刀式切碎器等滑切角刀刃曲线动刀片的虚拟设计及其性能分析

通过对盘式铡草机切碎器切割过程分析计算,可推导出等滑切角动刀刃曲线方程,即对数螺线方程。为了设计曲线更为准确,利用计算机软件MATLANB编程,得出不同角度的等滑切角曲线。同时利用Solid3000三维软件技术基于样机9Z-480型铡草机切碎器建模和仿真,使设计方案交流方便快捷,整体设计程序更具灵活性和高效性;缩短产品开发周期、设计成果更为真实可靠。同时通过正交试验及对比试验分析,得出最优方案组合及影响试验指标的显著因素,为后续优化设计提供参考数据。     

含水率及切割滑切角对秸秆切割功耗影响规律

影响秸秆切割功耗的关键因素是切割滑切角,其最佳角度与含水率相关。为了研究麦秸秆含水率与切割滑切角及其交互作用对切割功耗的影响规律,采用全试验设计方法进行切割试验设计,通过使用UTM6503万能试验机对麦秸秆进行切割试验,得出不同刃口角度切割刀具在切割不同含水率水平秸秆时的切割位移-切割力关系曲线、切割滑切角-切割峰值力关系曲线及切割滑切角-切割比功耗关系曲线。通过分析试验数据得出:麦秸秆含水率与切割最佳滑切角的函数模型为α_(optimal)=0.006M~2-0.03M+26.91。本研究可为设计出合理、有效的麦秸秆粉碎切割刀具装置提供参考。     

风筛式清选装置离心风机气流场仿真分析

利用Gambit软件建立了四种风机模型。四叶片有倾角模型、四叶片无倾角模型、六叶片有倾角模型和六叶片无倾角模型,并通过FLUENT软件对四种模型风机内部气流场进行了数值模拟。模拟过程中滑移网格采用了非定常计算,通过改变风机叶片数和叶片倾角,讨论了风机叶片数和倾角对风机特性的影响。比较了四种模型下出风口中层沿风机轴方向的风速值,得出风机叶片数为六片且无倾角时,风速的变异性系数最小,即该层上横向气流分布相对比较均匀。     

破茬刀结构参数仿真分析优化试验

以免耕播种机破茬刀为例,分析破茬刀切断茎秆条件及破茬刀作业时滑切原理,来确定破茬刀结构参数,并借助离散元软件对破茬刀进行仿真试验,研究破茬刀结构参数对于其功耗及土壤扰动面积的影响,从而优化破茬刀结构。理论分析得到:破茬刀的直径范围为420～430mm,滑切角范围为40°～58°。2因素5水平正交旋转组合离散元仿真试验得到:影响破茬刀作业功耗的主次因素为破茬刀直经、滑切角;影响破茬刀土壤扰动面积因素的主次顺序为破茬刀直径、滑切角;理论上当破茬刀直径428.51mm、破茬刀滑切角44.66°时,破茬刀功耗为1.754 6kW,扰动面积为197.836mm~2。试验结果表明:优化后的破茬刀与理论值相比,功耗增加2.23%,土壤扰动面积增加1.31%,均与理论值偏差较小,仿真优化结果可靠。优化后的破茬刀作业性能与作业效果优良,可为少免耕耕作部件的优化设计提供一定依据。     

小型联合收获机旋风分离系统清选性能试验

为了解决小型联合收获机清选装置谷糠分离不彻底和损失率较高的问题,利用高速摄影装置研究了吸杂风机转速、扬谷器风机转速和通气孔直径对清选性能的影响机理,以小麦籽粒、颖糠、茎秆混合物料为对象,利用研制的旋风分离系统试验台,选取气孔排布方式、通气孔直径、吸杂风机转速和扬谷器风机转速为试验因素,清洁率和损失率为试验指标,进行了单因素和多因素清选性能试验。单因素试验结果表明,气孔排布方式为螺旋形时,清选效果较好,随着吸杂风机转速、扬谷器风机转速和通气孔直径的增加,清洁率先上升后降低,损失率则逐渐增加,最大损失率不超过2%;正交试验表明:吸杂风机转速为1 900 r/min、扬谷器风机转速为1 100 r/min、通气孔直径为8 mm时,清洁率平均值大于93%,损失率平均值低于1.5%,损失率比优化前降低了25%。     

玉米脱粒试验台清选风机线性动力学分析

由于设计的玉米脱粒试验台清选风机,在样件试验过程中风机叶片出现严重扭曲变形故障。为实现有效改进,借助有限元分析软件对风机结构开展线性动力学分析。分析结果表明:原风机结构在800~900r/min长时间运行时,自身固有频率与激励频率耦合,共振后导致破坏,分析结果与故障现象具有一致性。通过在叶片薄弱位置增设中间支撑,改进后风机轴装配1阶固有频率由62.3Hz提升到116.3Hz,改进后样件在后续试验过程中运行可靠,未出现破坏现象,证明改进措施切实可行,为后续开发高性能样机提供了参考。     

离心式一次风机叶片损坏的分析

分析了离心式一次风机的正常运行,事关企业生产的整体效能和安全,在离心式一次风机的运行中,有时会出现突然跳闸等故障进而影响了整套机电设备运转的情况。通过相关数据并结合众多实际案例分析发现,这种状况主要是由于风机叶片损坏所导致。本文基于文献法和实证分析法,对离心式一次风机叶片损坏进行研究,为确保离心式一次风机叶片正常、高效、安全运转提供了有力而科学的依据。     

温室生菜根茎的剪切力学特性研究

为了提高设施叶菜机械化收获的效率,以温室奶油生菜为研究对象,开展叶菜剪切力学特性的针对性研究。在物性测试仪上进行了生菜根茎单因素和多因素的正交剪切试验,以剪切力大小为指标,分别从滑切角度、剪切位置、剪切速度及剪切刀具等方面分析了这些因素对温室生菜剪切效果的影响。试验结果表明:剪切速度对剪切力的影响最大,其次是剪切位置,剪切力会随着剪切速度的增大而减小,且锯齿刀剪切效果优于光刀,滑切角剪切力的影响不大。综合多因素分析得到:剪切位置为靠近生菜底叶的1.5mm,剪切刀具为锯齿刀,剪切角度为20°,剪切速度为20mm/s,此时的剪切力最小为7.12N。该研究可为温室生菜收获机械设计提供一定理论数据支撑。     

联合收获机多风道清选装置气流场分布与风机参数优化

针对现有联合收获机单风道清选室难以满足脱粒排出物对气流速度和方向的要求这一问题,采用Solid Works软件设计了多风道清选室的流道模型,运用ICEM软件对其划分网格,再利用CFD技术对网格模型进行内部气流场分布的数值模拟,并以离心风机的转速、叶轮的叶片数和风机出风口角度3个设计参数作为实验因素,对清选装置内部气流场分布进行三因素二水平正交仿真实验。通过对多风道清选室全压云图和速度矢量图的对比分析,确定风机叶片数为4、风机叶轮转速为1080r/min、风机出风口角度为25°时,清选装置有利于籽粒从脱出物中有效分离和籽粒的清选。     

基于发电厂的风力发电机系统优化设

提出一种基于发电厂的风力发电机设计理念,以风电场年发电量和发电质量作为优化目标,采用伸缩式叶片结构,在低风速下伸展叶片以提高风机输出功率,在高风速下收缩叶片,结合变桨实现输出功率调节;将额定风速、伸展时最大叶片长度、收缩时最小叶片长度和叶片中心半径作为优化变量,建立风机系统优化模型,运用遗传算法获取风机最优设计参数。结合风机设计实例,验证了风机系统优化设计的可行性。     

基于发电厂的风力发电机系统优化设计

提出一种基于发电厂的风力发电机设计理念,以风电场年发电量和发电质量作为优化目标,采用伸缩式叶片结构,在低风速下伸展叶片以提高风机输出功率,在高风速下收缩叶片,结合变桨实现输出功率调节;将额定风速、伸展时最大叶片长度、收缩时最小叶片长度和叶片中心半径作为优化变量,建立风机系统优化模型,运用遗传算法获取风机最优设计参数.结合风机设计实例,验证了风机系统优化设计的可行性.