多维并联振动筛筛分过程解析与筛面运动形式优选

针对物料在多维并联振动筛筛面上的运动过程及其规律不明确,以及采用何种筛面运动形式最佳的问题,研究了物料颗粒在多维振动筛筛面上的运动过程,并提出最佳的筛面运动形式。引入分散度与分层速率2个指标,基于颗粒离散单元法(DEM)研究各单自由度振动对筛面上物料分散和分层过程的影响,优选出分散度和分层速率较优的4个单自由度振动,即:分别沿筛面长度、宽度和高度方向的移动x、y和z,以及绕筛面法线方向的转动γ,其中,x和y单自由度振动效果尤为明显。在优选振动自由度组成的各种振动形式下,基于筛分效率和含杂率,对多维振动筛面的物料透筛过程进行模拟研究,表明:3平移1转动(3T-1R)四维振动形式透筛性最好,为理想的筛面运动。据此设计了一种3T-1R并联机构,并在样机上进行了筛分试验验证。     

基于离散元法的往复振动筛筛分效果研究

为寻找往复振动筛的最佳筛分参数,采用三维离散元软件PFC3D研究了筛分参数对筛分效果的影响规律。结果表明:筛上物输送量随振动频率、振幅和筛面倾角的增加均呈递增关系,随振动方向角的增加先增加后下降,在30°时达到最大值;筛分效率随振动频率、振幅和筛面倾角的增加是先递增后下降,振动频率和振幅对筛分效率的影响最为显著,筛分效率随振动方向角的增加分别在35°和45°时经历了2个峰值;综合考虑筛分效率和筛上物输送量,振动频率取为14Hz、振幅为3.5mm、振动方向角为35°及筛面倾角为10°~12°时,振动筛可以取得较好的筛分效果。     

颗粒物料在三自由度振动筛面上的运动仿真

以传统往复振动筛为基础,分析了三自由度振动筛的构成。通过ADAMS软件进行仿真试验,得到颗粒物料与筛面发生碰撞后沿筛面径向位移情况和速度变化规律。筛面施加法向转动后,筛面转速、转动幅度以及颗粒物料与筛面碰撞点到转动轴的距离在筛面轴向的投影长度,是影响颗粒物料与筛面碰撞前后沿筛面径向速度变化的因素。所提出的三自由度振动筛更有利于颗粒物料沿筛面径向碰撞离散,可以提高振动筛筛面的利用率和筛分效率,为设计新型的振动筛分装置提供了依据。     

基于禁忌搜索算法的往复振动筛运动参数优化设计

运用禁忌搜索算法和MATLAB语言,编制了往复振动筛运动参数仿真计算的算法实现程序,并运用该程序对往复振动筛的振动圆频率、振动振幅、振动方向角和振动面倾角进行了优化仿真计算,优化计算结果表明:物料沿振动筛面的平均推进速度达到0.1879m/s,在保证物料不跳离筛面的条件下,振动惯性达到最大值。     

基于ADAMS马铃薯收获机振动筛的运动特性分析

马铃薯收获机是马铃薯生产过程中一种非常重要的机械,但马铃薯收获机振动筛的运动规律复杂,经常发生伤薯问题。为此,以某型号马铃薯收获机多杆机构的振动筛为研究对象,利用Creo建立了振动筛的参数化模型,并利用ADAMS对振动筛的运动特性进行了分析。通过分析得到振动筛的振幅范围5.5~31.8mm略微超出了最佳范围10~30mm;速度范围105.5~535.2mm/s符合小于600mm/s的最佳要求;加速度范围0.7~18.7mm/s2,其最小值小于最佳取值范围2.5~20mm/s2的下界。利用ADAMS可以准确高效地得到振动筛的运动特性,为振动筛的优化设计提供了理论依据。     

马铃薯在摆动筛上的运动特性分析

采用Solid Works软件对4SW-170型马铃薯收获机摆动筛进行三维建模,通过理论分析摆动筛在工作时物料在其上的运动状态,采用计算机分析软件Mat Lab对摆动筛上物料的运动进行数值模拟,并通过与理论分析相比较,验证了数值模拟的可靠性。针对摆动筛及薯土物料的运动特殊性,特使用高速摄像技术对摆动筛在工作过程中筛上马铃薯的运动特性进行分析,为进一步观察马铃薯在筛面上的运动情况、研究物料的不规则运动、合理选择运动参数及提高筛分效率提供依据。     

甲醇温度和压力对喷雾特性的影响试验

为了解甲醇自身温度及喷射压力变化对喷雾特性的影响,使用高速摄像机和三维激光相位多普勒颗粒分析仪(PDPA),分别对25、50、60、70、80℃的液态甲醇及喷醇压力为0.3、0.4、0.5 MPa时的甲醇喷雾进行了研究。结果表明:随着甲醇温度的升高,喷雾雾化质量提高,甲醇射流液柱减少,液滴索特平均直径(SMD)减小,同时喷雾主射流区向外扩张。另外,喷雾贯穿距和液滴速度均呈先增大后减小的趋势,在70℃时达到最大值。在相同温度下,喷醇压力的增加提高了喷雾液滴速度,有助于贯穿距的增大,同时液滴索特平均直径(SMD)明显减小。因此在柴油机进气预混甲醇燃烧的实际应用中,升高液态甲醇温度至70℃左右,并适当增大喷醇压力至0.5 MPa,是一种有效提高气道内甲醇雾化效果的方法。     

马铃薯在分离筛上运动规律的试验研究

对马铃薯相对分离筛的运动规律进行了试验研究。将马铃薯在分离筛上的运动划分为碰撞运动与相对滚动两种运动形式,在碰撞理论与定常理论的基础上,利用高速摄像技术分析了马铃薯在分离筛上的运动规律,并在田间试验得到验证。试验结果表明:马铃薯与分离筛的碰撞恢复系数随着筛面倾角的增大而增大;马铃薯在分离筛上向后滚动的最大加速度随曲柄转速的增大而逐渐增大;相同曲柄转速时马铃薯在分离筛面上的向后运动为加速运动;随着筛面倾角的增大,马铃薯向后滚动的最大加速度和前后滚动距离均增大。     

玉米种子在导种管中运动过程的高速摄像分析

以播种机导种管为研究对象,借助高速摄像技术对玉米种子在导种管中的运动过程进行在线拍摄,描述了指夹式排种盘在3种不同转速下种子落入导种管口的位置变化及运动轨迹,并分析了影响播种机播种均匀性的主要因素.试验研究表明,种子落入导种管口的位置受排种盘转速的影响会产生横向偏移,直接影响种子在导种管中运动轨迹及播种质量.     

不同因素对烟秆颗粒压缩成型影响的试验研究

由于烟秆颗粒压缩成型与一般常见秸秆物料的压缩不同,因此通过自制压缩模具和100T硫化机对粉碎后的烟秆颗粒进行了压缩成型试验,分析了不同粒度大小、不同喂入量和不同成型压力对粉碎后烟秆颗粒压缩成型块压缩密度、松弛密度和松弛比的影响。研究结果表明:成型压力对烟秆压缩成型的影响十分显著,增大成型压力是改善压缩块性能最有效的方式;其次是粒度大小,粒度越小越易压缩成型,但粒度太小有可能会影响烟秆颗粒的下一步处理;而喂入量对烟秆压缩成型的影响并不显著,但鉴于喂入量对实际生产的重要性,其作用机理仍需进一步研究。     

一种新型并联机构振动筛的动力学研究

设计了一种基于并联机构的空间多维振动筛,其主体机构是一种有两转动两平移四个自由度的并联机构.该振动筛具有结构刚度大、承载能力强、惯性小、透筛效率高以及实现物料分层筛分等优点.根据振动筛筛面的运动轨迹要求,本文运用单开链单元综合法,由并联机构的运动输出特征矩阵及拓扑结构,完成了并联机构的型式设计,并采用拉格朗日方法和运动影响系数方法对该并联机构的动力学进行了分析.     

振动筛摇杆的有限元分析及优化

对振动筛摇杆的受力进行了研究,以久保田pro208半喂入水稻联合收割机的清选机构中振动筛的摇杆为研究对象,分析在振动筛运动时摇杆的受力状况,算出极限位置的受力状况,对极限位置应力分布进行分析,用SilulationXpress有限元分析工具对摇杆受力进行分析,并运用DOE技术进行结构优化,从而保证摇杆正常工作。     

玉米联合收获机贯流风阶梯式振动筛设计与试验

为降低筛分作业后籽粒损失率,同时保证籽粒清洁率,分析了玉米脱出物在气流场中运动状态,基于贝壳筛设计阶梯式筛体,并通过籽粒碰撞理论设计阶梯缓冲带,使籽粒在阶梯暂时滞留,减轻杂余对籽粒夹带作用。在筛面振幅19 mm条件下,采用CFD-DEM耦合仿真方法,以入风口气流速度、气流角、阶梯高度和筛面振动频率为试验因素,玉米籽粒清洁率和损失率为试验指标,进行二次正交旋转组合试验。通过响应曲面方法对试验结果进行分析,利用软件对回归数学模型进行优化。结果表明:当气流速度、气流角、阶梯高度和振动频率分别为16 m/s、25°、8.36 mm和4.45 Hz时,籽粒损失率和清洁率分别为1.69%和98.8%,通过贯流风阶梯式振动筛台架试验验证了结果的准确性。通过对比试验得到,阶梯式贝壳筛作业后籽粒损失率降低为2.12%,清洁率提高到99.16%,清选性能得到提高。     

玉米籽粒收获机分段式振动筛清选装置设计与试验

针对目前玉米籽粒收获机籽粒清洁率和损失率不能满足国家标准要求的问题,设计了一种分段式振动圆孔筛清选装置。利用CFD-DEM耦合技术对传统双层往复振动筛清选装置内气固两相运动进行仿真,根据上筛纵向区域内籽粒透筛规律和上筛长度,确定合适的分段式振动筛前筛长度,并设计分段式振动筛后筛,使玉米脱出物在前筛尾部下落到后筛之前可以被前筛上下混合气流继续分散、分层,以提高籽粒清洁率,降低籽粒损失率。在保证分段式振动筛前筛清选性能不变的条件下,以后筛频率、后筛振幅、前后筛垂直间距、前后筛水平间距为试验因素,以籽粒的清洁率和损失率为评价指标,设计二次正交旋转中心组合试验,建立各因素与指标之间的回归数学模型。利用Design-Expert 8.0.6软件的多目标优化算法获得最佳参数组合:后筛频率为4.44 Hz、后筛振幅为15.65 mm、前后筛垂直间距为114 mm、前后筛水平间距为18.53 mm。在清选装置入口气流速度为12.8 m/s、气流方向角为25°、清选装置入口玉米脱出物喂入量为5 kg/s时,分段式振动筛清选装置使籽粒清洁率提高到98.34%,籽粒损失率降至1.45%,籽粒清洁率比传统双层往复振动筛清选装置提高1.26个百分点,损失率降低0.81个百分点,满足国家筛分质量评价技术规范要求。     

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。     

三移动两转动振动筛驱动机构优化与试验

为提高玉米脱出物在振动筛上的筛分效率,基于传统的平面往复振动筛,设计了一种玉米清选振动筛驱动机构,可使筛面实现3个移动2个转动;为深入研究其运动规律和筛分性能,用封闭矢量多边形法推导了筛面上任意一点的位移方程;以筛面后端振幅最小为目标,应用Isight软件优化各驱动杆件的长度,使筛面后端的振幅达到最小值15.4 mm;利用Matlab数值模拟确定筛面运动为非简谐周期运动。为确定驱动机构主轴转速和玉米脱出物喂入量对振动筛性能的影响,通过试验比较玉米籽粒在该机构筛面与平面往复振动筛面上的透筛率,试验结果表明,当玉米脱出物的喂入量为6 kg/s时,该机构主轴的最佳转速为260 r/min,玉米籽粒在该机构筛面上的透筛率比其在平面往复振动筛上的透筛率提高了5.75%,节省功耗16.1%。