基于SolidWorks Flow Simulation的甘蔗收割机排杂装置内部流场模拟

利用SolidWorks建立并简化切段式甘蔗收割机采用的轴流风机排杂装置的三维模型后,通过SolidWorks Flow Simulation软件模拟分析轴流风机排杂装置的内部流场情况。根据实际情况设置仿真边界条件,模拟在不同叶轮转速、轮毂垂入导风罩深度等参数影响下排杂装置的出风口速度场和压力场分布,并比较模拟数据和试验测试结果,为切段式甘蔗收割机的轴流风机排杂装置的设计和优化提供参考。      

切段式甘蔗收割机排杂仿真建模方法研究

针对目前切段式甘蔗收割机排杂装置排杂机理研究匮乏的问题,通过SolidWorks和ICEM建立了排杂装置简化的几何模型,对收割机切段后的蔗料进行了分类,并利用EDEM离散元软件进行建模及离散元参数的测定和标定。采用Fluent软件进行了收割机排杂装置的稳态风场仿真,通过室内试验进行了验证。在此基础上,采用计算流体动力学CFD(Computational Fluid Dynamics)和离散元方法DEM(Discrete Element Method)的耦合方法建立了排杂装置-蔗秆段-蔗尾(碎蔗)-蔗叶的耦合仿真模型,并通过田间试验进行了验证。结果表明:建立的排杂装置-蔗秆段-蔗尾(碎蔗)-蔗叶的耦合系统仿真模型合理,可为进一步研究排杂装置工作机理及优化排杂装置提供参考。     

甘蔗收获机切段装置研究现状与发展趋势

论述并总结了国内外切段式甘蔗收获机切段装置的研究现状,阐明了切段装置的工作原理及各结构参数和工作参数对切段效果的影响机理,并从优化清选、提高切段质量、降低糖分损失和减少部件功耗等方面对国内甘蔗收获机切段装置的研究提出了建议。      

基于Fluent的膜秆分离装置的数值模拟

为了达到有效分离地膜的目的,研究了场地膜秆分离装置内流场的压力分布和速度分布,获得适合场地膜秆分离装置的进料口的尺寸,为场地膜秆分离装置的结构设计和优化提供了比较重要的理论依据。建立场地膜秆分离装置初始模型,采用Ansys里的Fluent模块对其腔体内流场的压力分布和速度分布进行了数值模拟,并对比分析所得的结果。结果表明:当进料口为无角度送料、腔体横截面长度为1 300 mm、腔体横截面宽度为1 0 0 0 mm时,腔体流场的压力分布总体均匀,下落粗棉杆和细棉杆的范围相对较大;当进料口为无角度送料、腔体横截面长度为1 300mm、腔体横截面宽度为1 000mm时,为合理工况,利于分离出地膜。     

基于虚拟仿真技术的甘蔗收割机喂入装置研究

针对小型甘蔗收割机阻塞严重和机械效率低的问题,提出了收割机的优化方案,主要包括对喂入装置倾斜角度、刀片转速和收割机行进速度的优化。设计了喂入装置的参数尺寸,并使用UG6.0建立了优化后虚拟样机的三维模型,将模型导入到ADMAS软件中进行了运动学仿真,对3种优化项目进行正交仿真模拟实验,得到了3种优化项目对收割机收割效果的显著性影响结果。由显著性计算结果可以看出:只有一次的喂入率小于9 0%,最佳整秆率组合为A1 B2 C2,最低损失率和漏割率组合为A2 B1 C1和A1 B3 C3。对漏割率和损失率进行方差分析发现:A和B对漏割率的影响显著,C和B对损失率的影响显著,因此需要综合考虑这些因素,使收割机的收割效果达到最优。     

甘蔗收割机柔性夹持输送装置驱动马达负载的分析

了解执行机构驱动负载是设计液压驱动系统的前提。为此,以华南农业大学自主研制的4ZZX-48型侧后悬挂式整秆甘蔗收割机的无轨道柔性夹持输送装置为研究对象,根据其结构及工作原理,采用逐点张力法,分析了夹持输送链条的张紧力及其影响因素,建立了该装置的驱动负载模型,并进行了试验验证。结果表明,在纵向和横向输送链条的张紧力分别为409~751N和389~721N、工作转速为250~350r/min时,内外侧链条的启动负载分别为103~134N·m和68~107N·m,稳定工作时的负载分别为50~60N·m和68~72N·m。当链条的参数选定后,链条的张紧力对夹持装置的驱动负载影响最大。     

基于Fluent软件的管道的流场数值模拟

管道中流体的研究是流体力学的重要研究方向之一。近年来,流体在化工、运输、科技、生物、医药发挥着重要的作用,使得对其典型模型的研究有着重要的意义,且在工业生产中有着重要的实际价值。管道转弯引起流体偏流是引起管道内设备换热不均、管道磨损的主要原因。因此,研究弯管管道内流体的偏流机制从而设计出使用的管道均流结构,可以有效的缓解由弯管管道存在而引起的一系列问题。文章运用Fluent软件对弯管管道中的运动流场进行模拟,探究弯管管道内流场的变化,对实际流场具有参考价值。     

肩背式甘蔗收割机的设计

针对甘蔗产区蔗农种植和收割甘蔗的特点，设计出一种肩背式甘蔗收割机，重点分析了刀盘、割刀和软轴部件等重要组成部分的设计。     

整秆式甘蔗收割机集堆装置重力自卸机构设计与仿真

甘蔗集堆是整秆式甘蔗收割的重要环节,其集堆的效率及集堆效果影响整秆式甘蔗收割机的工作速度。为此,提出一种基于重力自卸的甘蔗集堆机构,运用三维软件Creo对集蔗装置重力自卸机构进行三维建模,并运用Adams对自卸机构进行运动学仿真分析,验证机构设计的正确性与可行性。     

甘蔗收割机前进速度与切割器转速的匹配

甘蔗收割机的前进速度与根部切割器转速的匹配是确保收割机工作效率和切割质量的先决条件,同时也是确定甘蔗收割机各执行机构工作参数及其动力传动系统设计的重要理论依据之一。以华南农业大学自主研制的4ZZX-48型整秆式甘蔗收割机为研究对象,根据甘蔗的切割机理、圆盘切割器不漏割的条件和避免多刀切割的条件,分析收割机在收获过程中前进速度与切割器转速的相互匹配关系,并对甘蔗收割机的具体结构参数进行了计算和大田观察试验验证。结果表明:在保证根茬切割面质量(切割器转速大于500r/min)的条件下,收割机前进速度较快时,切割器的转速也应相应地较快,才能避免或减少多刀切割和漏割现象。     

整秆式甘蔗联合收割机整机物流设计与仿真

阐述了整秆式甘蔗联合收割机物流通道的总体设计方法,给出了物流通道的主要设计参数,结合机械系统虚拟样机,分析软件Admas对整秆式联合收割机甘蔗输送过程进行仿真分析,并进行试验验证。结果表明:采用腹挂中置式的物流通道结构能使甘蔗顺利进入通道,且可以充分利用收割机底盘的空间,对甘蔗收割机的小型化有较好的作用;综合考虑剥叶机构、后续甘蔗切段机构以及集蔗器的尺寸对输蔗过程进行分析,证明输蔗通道的倾角在15°左右比较合适。     

小型甘蔗收获机集蔗机构的设计与仿真

结合甘蔗收获机械研发现状及其设计特点,按照小型甘蔗收获机集蔗机构的功能和要求,利用三维设计软件Pro/E设计了适合于丘陵地区和小田块、坡度≤25°、转弯半径＜2m的甘蔗收获机集蔗机构,分别为三角形集蔗机构、矩形集蔗机构和梯形集蔗机构;并利用仿真分析软件ADAMS对梯形集蔗装置进行了动力学和运动学分析.     

小型甘蔗收获机喂入能力仿真与试验

针对丘陵地区甘蔗收获设计的一种小型整秆式甘蔗收获机,运用物流仿真软件FLEXSIM对甘蔗通过切割系统进行了虚拟仿真试验,试验表明增加切割系统的通道宽度和提高甘蔗的输送速度对防止甘蔗收获机出现堵塞具有显著影响,当物流系统的宽度一定时,提高小型甘蔗收获机的输送速度就显得尤为重要。通过多体动力学仿真软件ADAMS对甘蔗的输送速度进行了仿真,仿真结果表明通过增加甘蔗与螺旋的摩擦因数、增加主动喂入辊及在刀轴上增加橡胶可以提高甘蔗的输送速度。田间试验表明,采取上述措施提高了甘蔗被切断后的输送速度,减少了甘蔗头部受刀盘和固定在刀盘上螺旋反复打击的次数,提高了甘蔗的切割质量及降低了收获机出现堵塞的概率。甘蔗通过切割输送系统的时间由改进前的2~3 s缩短为1.5 s左右,甘蔗头部的完好率由改进前的17.8%提高到57.9%。     

甘蔗收割机拨指式扶起机构的运动仿真

为了对倒伏甘蔗进行有效扶起,设计了甘蔗收割机拨指式扶起机构.通过对田间甘蔗倒伏状况进行分析,利用虚拟样机技术建立倒伏甘蔗的虚拟模型,并运用ADAMS软件对倒伏甘蔗的扶起过程进行了动力学模拟,得到了倒伏甘蔗扶起过程运动模型,观察了不同拨指转速下扶起机构对顺倒伏甘蔗的扶起效果.     

新型甘蔗剥叶机仿真与试验研究

设计了一种新型的甘蔗收获机剥叶系统,通过三维设计软件Pro/E建立了甘蔗收获机剥叶系统虚拟样机模型,并导入多体动力学仿真软件ADAMS中进行了关键碎叶机构各个参数优化仿真实验。仿真与物理样机试验表明:在第1级喂入机构保证甘蔗一定工作初速度与第3级辅助剥叶机构对残余蔗叶进行清理的前提下,当此碎叶机构碎叶对辊转速为750r/min、碎叶元件交错深度为10cm、交错角度30°时,该剥叶系统能满足设计要求且可高效完成剥叶工作。     

蔗地不平对收获机砍蔗系统影响的仿真分析

甘蔗根切质量是评价甘蔗收获机砍蔗系统好坏的一个重要指标,它直接影响到宿根第2年发芽率,即宿根蔗产量.通过测量蔗地不平整度,获得了第一手甘蔗种植垄沟不平整的数据,利用MATLAB处理数据得到小型甘蔗收获机以0.4m/s工作速度前进时由蔗地不平引起根切器振动的频率与幅值,并通过虚拟仿真软件ADAMS仿真分析蔗地不平对小型甘蔗收获机械砍蔗系统的影响.     

切断式甘蔗联合收获机的试验与分析

为了探索窄行距的甘蔗收获,对引进的凯斯4000型切断式甘蔗联合收获机作业性能和收获机组系统的性能进行了测试,分别测定甘蔗破头率、损失率、含杂率、油耗和生产效率,并针对凯斯7000与凯斯4000进行了对比试验。结果表明:引进的凯斯4000型甘蔗联合收获机适应窄行距作业,符合农户的作业要求。其破头率为7.45%、损失率为11.68%、含杂率为8.46%、油耗为2.23 L/t、生产效率为15.46 t/h。     

甘蔗收割机物流堵塞影响因素的试验研究

为探讨甘蔗物流堵塞的成因与影响因素,在自制的小型甘蔗收割机上进行物流通畅性试验,通过正交试验分析了砍蔗刀盘转速、提升装置表面材料、喂入辊转速及喂入辊耙齿形状等因素对甘蔗通过堵塞关键节点(即砍蔗机构)的时间的影响。结果表明:提升装置表面材料、砍蔗刀盘转速及喂入辊耙齿形状对甘蔗物流通过时间有显著影响,提升装置表面材料的摩擦因数大则甘蔗通过砍蔗系统的时间缩短,在一定程度上提高刀盘转速和改进喂入辊耙齿形状也能提高甘蔗物流通畅性。     

甘蔗收获机的人性化设计

根据人性化设计的相关理论和甘蔗收获机的开发设计实践,对甘蔗收获机的需求层次因素和环境层次因素、物理层次因素、感性层次因素等人性化设计因素进行了分析研究,并对甘蔗收获机驾驶室的布局、外观造型及色彩进行了人性化设计,使之从功能到形式达到完美协调,获得多个具有实际参考价值的造型方案。