基于DEM-FLUENT耦合仿真谷物颗粒风选研究

为了研究谷物在风力作用下的分选效果,利用DEM-FLUENT耦合技术对农业颗粒分离过程进行模拟研究,在本文的虚拟风选机的结构尺寸下,探讨不同风速及落料速度下谷粒与短茎秆的分离情况,采用体积分数和损失率来量化分选效果。结果表明:在其他条件相同、风速为25m/s时,分选效果较好;落料速度对分选效果的影响较小,落料速度为0.5m/s时,分选效果较好。研究表明:带有倾角的送料滑道对颗粒料层具有分散作用,可减小阻风效应。以上所做工作对研制高效的风选设备提供了理论帮助,也为处理多颗粒风力分选的理论研究提供了一种有效的计算方法。     

核桃壳仁风选机的设计与试验研究

为实现核桃加工破壳后的壳仁分离,采用风选式原理对核桃壳仁进行分离。以喂入量、风量级、风腔长度和管道倾角为试验因素,进行混合水平正交试验。试验结果表明:风量大小和风腔长度对壳中含仁率有显著影响,风腔长度对仁中含壳率有极显著的影响,喂入量对高路仁损失率有极显著的影响。通过优化试验方案得出壳仁风选机的最优参数:喂入量为0.16kg/s、风量级为2.5级、风选腔长度3.2m和管道倾角θ取60°,能够达到仁中含壳率小于3%,壳中含仁率小于7%,高路仁损失率小于5%,均符合设计指标要求。     

基于结构光视觉的联合收获机谷粒体积流量测量方法

针对谷物联合收获机工作过程中需要实时测量谷粒流量的问题,提出应用结构光视觉测量技术实现谷物联合收获机测量系统谷粒体积流量的测量。采用普通滑槽作为测量谷粒体积流量的输送器,应用滚轮与编码器测量谷粒在滑槽中的流动速度。根据激光三角法测量原理构建结构光三维视觉系统,测量滑槽中流动谷粒的截面轮廓,应用试验参数标定法建立物长与像素偏移值的关系。在对结构光图像进行预处理的基础上,通过阈值判定法获取谷粒流截面轮廓;采用梯形微元求和法分别建立谷粒流截面计算模型与体积计算模型。试验研究了滑槽倾角和图像采集帧率对谷粒体积流量测量误差的影响,结果表明,当滑槽倾角在15°～30°、结构光图像采集帧率在40～100 f/s时,4种谷粒体积流量的测量误差小于等于5.2%,重复试验变异系数小于等于0.021,均方根误差小于等于1.268 L;当测量体积为17.6 L、滑槽倾角为30°、结构光图像采集帧率为100 f/s时,测量误差最小,为0.74%;当测量体积为39.2 L、滑槽倾角为20°、结构光图像采集帧率为40 f/s时,测量误差最大,为5.2%。采用结构光三维视觉测量系统,应用梯形微元积分求和法建立谷粒流体积计算模型,可以实现滑槽输送谷粒体积的在线测量。     

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。     

基于EDEM的谷物分离模拟与试验研究

为代替手工作业,降低劳动强度,以簸箕为原型设计一款水平振动的谷物分离装置,采用离散元软件EDEM对谷物分离过程进行模拟,并且运用响应面方法得到最佳振动参数,最后进行试验验证。仿真和试验结果表明:所设计的谷物分离装置可以较好地实现谷粒与茎秆的分离,所得谷粒体积浓度为99.90%。对振动参数的讨论得出,在二维响应面上,谷粒体积浓度为1的两条等高线所夹区域内任选一点,横纵坐标所对应的频率和振幅作为振动参数,即可实现谷粒与茎秆的完全分离。当振动频率为5 Hz时,振幅应在17.5～22.5 mm范围内选取;振动频率为6 Hz时,振幅可在12.5～20 mm范围内选取。所做研究可为谷物分离设备与工艺优化提供一定的理论参考。     

绿茶风选装备设计与性能试验

针对茶叶风选装备存在结构简单、风选效果差及风选试验对象单一等问题,为提高茶叶风选效果及茶叶品质,设计了一款绿茶风选装备并开展不同工序下茶叶的风选性能试验。首先,根据风选装备的工作原理,设计了绿茶风选装备,并确定了风选室、风机、传动装置以及物料传递装置的相关设计参数;然后,基于流体力学仿真方法研究风选室内部流场的流线、速度及压力情况,基于离散元仿真方法模拟不同时刻茶叶颗粒群的风选状态,探究不同风速对茶叶风选效果的影响,得出风机风速为6~6.5m/s时流线稳定,且风选效果较好;最后,对风选装备进行了性能测试、风选效果等试验,探究了不同运行频率对风选效果、不同风选顺序对成品茶品质的影响。试验结果表明,绿茶风选装备4种风机变频器频率下风速变异系数均小于8%,风机变频器最佳运行频率为35Hz;单位有效宽度生产率大于7kg/(cm·h),千瓦小时产量大于420kg/(kW·h),绿茶风选装备性能测试的各项指标符合国家规程要求;茶鲜叶及杀青叶由B级提升为A-和A级,茶叶复选率均高于90%,风选效果显著,茶叶品质得到提升;各试验组中,主出茶口整体优于其余出茶口,杀青分级中主出茶口茶叶品质最佳,茶叶感官评审得分最高。     

联合收获机风筛式清选装置清选室内涡流试验

在DFQX-3型物料清选试验台上,采用数字风速仪测得清选室内多点风速,利用绘制等速线的方法得出气流流速为零的点（涡心）。通过分析离心风机转速和出风口倾角对涡心位置的影响,得出在离心风机不同出风口倾角下风机转速与涡心位置变化关系,以及不同风机转速下出风口倾角对涡心位置变化的影响规律。通过水稻清选试验对比分析表明,涡心位置变化对清选的清洁率和损失率有较大影响,并得到离心风机转速为950r/min且出风口倾角为25°时,清选效果最佳。     

联合收获机清选装置的调整

<正>谷粒刚收获时良莠不齐,不只是饱满和成熟的籽粒,还有不成熟的、破碎的谷粒,此外还包含许多杂质,如草籽、泥沙、断穗、颖壳等,所以必须对收获后的谷粒进行清选,选出合乎要求的籽粒。联合收获机因为是联合收获的,上面也设置了谷物清洗装置。清选装置是谷物收获机械的主要工作部件,它对整机工作质量的好坏有很大影响,直接影响着联合收获机的清洁率、损失率、生产率等多项指标。联合收获机清选装置在工作中由于磨损、松动、变形等因素造成各部     

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。      

花生捡拾收获机三风系风选系统流场数值模拟与试验

受复杂作业环境影响,轴流式花生捡拾收获机的风选过程存在风选损失率高、含杂率高等问题,通过开展不同条件下的数值仿真试验,分析了4种颗粒的速度、位移及轨迹变化情况,确立了由横流风机、主离心风机、副离心风机组配的三风系风选系统的工作参数及其范围,并基于Box-Behnken的中心组合设计理论,以横流风机转速、吸秧高度、吸杂高度三因素作为影响因子,开展响应面试验研究,分析各因素对风选损失率和含杂率的影响并对影响因素进行优化。试验结果表明:风选损失率影响由大到小为吸杂高度、横流风机转速、吸秧高度;含杂率影响由大到小为横流风机转速、吸杂高度、吸秧高度,求解的最优参数组合为:横流风机转速1 508 r/min、吸秧高度181 mm、吸杂高度211 mm,对应的风选损失率为1.52%、含杂率为1.01%,比优化前分别降低了1.42、1.26个百分点。     

谷物清选机的工作原理及正确使用

谷物收获后谷粒中常混有各种杂质，经清粮装置初选后，能够得到比较干净的谷粒。而谷物清选机则要对谷粒进一步清选，从谷粒中清除混杂物，并对谷粒进行分级。本文介绍了谷物复式清选机的清选原理、构造、工作过程和使用调整方法。     

稻米清选的数值模拟研究与试验

采用"多球丛聚法"对稻米、稻秆、碎稻秆三种颗粒进行建模,并利用DEM-CFD耦合方法对不同气流速度、不同气流倾角时稻米清选的过程进行数值模拟,对不同参数下稻米的含杂率和夹带损失率进行对比,分析改变气流速度与倾角对气流速度分布及稻米平均含杂率、夹带损失率的影响规律,设计稻米清选的试验装置并进行了试验。结果表明:当气流速度设置为5 m/s时,稻米的平均含杂率为10.575%,夹带损失率为0.066%,将气流速度增大至9 m/s时,稻米的平均含杂率降低至0.307%,而夹带损失率上升至1.275%;气流速度为9 m/s,气流倾角倾斜10°条件下,稻米的平均含杂率相比气流倾角为0°条件下降低0.025%,而夹带损失率上升0.308%。通过对比发现试验结果模拟与仿真结果基本一致,表明利用DEM-CFD耦合方法对稻米清选过程的模拟是可靠的。     

稻麦联合收获机清选装置智能设计与优化系统研究

针对传统农机产品研发周期长、设计效率低等问题,构建了一套稻麦联合收获机清选装置智能设计与优化系统。该系统由用户需求模块、知识库和推理模块、参数化建模模块以及智能优化模块组成,可以实现清选装置的智能设计与优化。首先,在SQL Server 2012中建立了清选装置设计知识库,研究了清选装置设计的推理流程,系统可以根据用户需求,调用知识库中的相关设计知识,并使用实例和规则相结合的推理方法进行设计推理,从而输出清选装置关键零部件参数;其次,使用Visual Studio编程软件,结合C++及KF（知识融合）两种开发语言对NX进行二次开发,搭建清选装置参数化模型库,参考知识库和推理模块输出的零部件参数进行建模,得到清选装置部件模型;以清选装置入风口风速、上导风板倾角、下导风板倾角、振动筛频率为优化变量,设计清选装置CFD-DEM耦合仿真的正交试验,通过计算试验过程中的清选含杂率和损失率来评估清选效果;最后,基于仿真结果数据,采用PSO-SVR算法建立清选装置优化变量与清选含杂率、损失率的回归模型,使用SPEA2算法实现清选含杂率、损失率的多目标优化,并得到一组损失率最低的Pareto非劣解集,即当清选装置入风口风速为6m/s、振动筛频率为4.5Hz、上导风板倾角为32°、下导风板倾角为18°时,对应的清选装置模型损失率最低,含杂率、损失率分别为1.077%、0.97%。以此为参考,可优化清选装置关键零部件模型设计参数,为稻麦联合收获机清选装置设计提供优化方案。     

基于传感器技术的谷物联合收获机清选损失监测系统

针对谷物联合收获机作业过程中清选损失较大的问题,设计了一种以AT89C52单片机为核心的谷物清选损失监测系统。该系统能区别出谷粒和杂质信号,实时显示机具前进速度和谷物清选损失率,当损失率超标时报警提示驾驶员及时调整相关机构,以降低收获损失。仿真试验结果表明,系统响应速度快、准确且稳定,符合设计要求。     

半喂入联合收获机双圆锥离心式清选风机设计与试验

半喂入联合收获机脱粒装置栅格凹板分离的谷粒混合物,虽经抖动板均布,进入清选筛后仍存在筛面两侧多中间少的问题,影响清选质量。为此提出了利用双圆锥离心风机均布筛面谷粒混合物的筛面双侧横向气流均布思想。双圆锥离心风机工作时,具有K字形叶片叶轮的大小端之间存在风压差Δp,它可以产生横向气流。根据喂入量所需的清选气流全压、风量和风速,设计了具有K形叶片叶轮的双圆锥离心风机;计算了理论压力差及其所产生的横向风速;进行了气流流场数值模拟比较分析。经二次旋转正交组合模拟试验和多目标优化表明：当叶轮大端直径x1为308.72mm,风机转速x2为1186.71r/min、叶片锥度x3为3.12°时,最大横向风速va为3.26m/s,清选损失率y1为1.08%,籽粒含杂率y2为0.68%,指标达到相关标准要求,优于现有机型水平（清选损失率为1.5%左右,籽粒含杂率大于0.8%）。     

纵轴流联合收获机清选装置结构优化与试验

通过物料在气流作用下的运动方程从而找出影响物料运动状态的主要因素,利用正交试验分析风机转速、鱼鳞筛开度、分风板I角度、分风板II角度4个参数对清选性能(损失率及含杂率)的影响,从而得出单纵轴流联合收割机清选装置最佳的工作参数。为解决滚筒中后部落下的物料含杂率较高,籽粒容易随茎秆被抛出机外,造成谷物损失的问题,设计一种回程筛板(由回程板及编织筛组成)。田间试验发现:当回程筛板安装角度为3 0°、风机转速为1 4 0 0 r/min、第I导风板倾角为3 0°、第II导风板倾角为1 5°、鱼鳞筛开度为2 4.5 mm时,清选性能较佳,损失率为0.20%,含杂率为0.17%。     

基于点云的谷粒高通量表型信息自动提取技术

在进行水稻的数字化考种、表型与基因关联分析和数字农业仿真模拟时,需要大量的谷粒表型信息作数据支撑。本文提出了一种基于三维点云的谷粒高通量表型信息自动提取方法,能同时自动获取谷粒的三维模型和40个表型参数,实现谷粒形状的定量和定性描述。首先,通过对谷粒点云数据进行聚类分析,完成谷粒点云的分类;其次,实现谷粒的三维重建,对谷粒离散点云进行柱面构网,获取谷粒点云的三维模型数据;最后,根据不同表型参数的特点,实现了谷粒的三维表面积和体积、长、宽、高、3个主成分剖面的周长和面积等11个基本参数与长宽比、长高比和体积比等11个衍生参数以及18个形状因子的自动提取。利用Handyscan 700型手持式激光扫描仪获取的谷粒高精度点云数据进行实验,成功实现了谷粒表型参数的自动提取,测量结果可达毫米级。基于主成分方法分析了各表型参数的权重。以游标卡尺测量值和Geomagic Studio测量值作为真值,长、宽、高的平均相对误差为1.14%、1.15%和1.62%,体积和表面积的相对误差为零,3个主成分剖面面积的平均相对误差为1.82%、2.12%和2.43%。本文方法与人工测量方法及软件测量方法相比,精度相当,且具有批量、自动、人工干预少(仅数据采集阶段需要人工操作)以及效率高的特点。     

怎样减少水稻收割机作业中谷粒损失

正水稻联合收割作业时的谷粒总损失率都有规定的指标,一般为3.0%~3.5%。但在实际使用中,由于机手操作技术和收割机技术调整不当等原因,会使谷粒总损失率增加。通过对收割机各部件的调整,和正确使用能有效减少作业中谷粒损失。一、正确对收割机进行调整(1)正确安装分禾器。分禾是收割机作业的第一道工序,分禾质量的好坏直接影响以后的作业工序和谷粒的损失。为此,安装和调整分禾器要做到,分禾器中心线要垂直于割台动刀杆,分禾器尖部与     

制种玉米去雄机轮式抽雄部件设计与试验

为改善制种玉米去雄机作业效果,设计了一种轮式抽雄部件及其性能测试装置。以植株喂入速度、充气压力、滚轮中心距、滚轮转速、滚轮倾角为影响因素,去雄率和叶片损失率为评价指标,对轮式抽雄部件进行了单因素和多因素正交试验研究。试验结果表明:滚轮中心距和倾角对去雄率的影响比较显著,各因素对叶片损失率影响显著性的顺序依次为滚轮中心距、充气压力、滚轮倾角和滚轮转速,设计的轮式抽雄部件最优参数组合为:滚轮中心距254 mm,充气压力50 k Pa,滚轮倾角30°,滚轮转速450 r/min。此方案下,喂入速度5 km/h时,去雄率为97.8%,叶片损失率为24.4%;喂入速度为3~6 km/h时,去雄率均值为97.8%,叶片损失率均值为27.4%,符合农艺要求。     

荞麦混合脱出物清选装置参数优化及试验研究

为了降低荞麦机械收获中清选环节的含杂率及损失率,提高机械收获性能及效率,在谷物清选试验台上进行了曲柄长度、曲柄转速、上筛面倾角、下筛面倾角、筛面摆动角、风机风向及风机转速的单因素试验,并对这7个因素分别取3水平进行了正交试验和分析。试验结果表明:上筛面倾角、曲柄转速、曲柄长度和风机转速对清选损失率影响显著且影响程度依次降低,风机转速、风机风向角、上筛面倾角、下筛面倾角对籽粒含杂率影响显著,对清选时间影响显著的因素由主及次分别为曲柄转速、曲柄长度、上筛面倾角和风机风速。建立了含杂率、损失率和清选时间的回归模型,并应用遗传算法对该模型进行了优化,得到最佳参数组合,即曲柄长度30mm,曲柄转速和风机转速分别为231、600r/min,风机风向角、上下筛面倾角及基本筛面振动方向角依次为30°、-3.8°、-1°、 5°,此时,清选损失率、含杂率和清选时间分别为1.59%、1.91%、7.93s。经试验验证,在最优参数下,各评价指标的试验值与理论值相对误差分别为3.14%、1.22%、3.24%,且优化所得结果与极差方差分析结果高度一致,说明采用遗传算法对清选回归模型进行优化是可行的,优化结果可...