風篩式清選裝置設計理論與方法研究.pdf

1、在農(nóng)作物生產(chǎn)中，農(nóng)業(yè)物料的清選是一項重要內(nèi)容。現(xiàn)代聯(lián)合收割機中常用風篩式平面振動篩進行清選，而風篩式平面振動篩篩分過程是一個極為復雜的隨機過程，隨著物理實驗技術的發(fā)展及計算機技術的進步，運用現(xiàn)代設計理論與方法對風篩式清選裝置進行系統(tǒng)地分析與研究的成為一個研究熱點，因此，本文以稻谷清選為研究對象，開展風篩式清選裝置設計理論與方法的研究，主要內(nèi)容如下。
　　 1、測量了4LZ-1.0型聯(lián)合收割機排出物的組成，測量結果表明，該機型清選

2、損失率小于1％，但排出物中，谷粒與癟谷沒能有效地分離。對排出物中谷粒、癟谷及莖稈的三維尺寸、密度、剛度及剪切強度等物性參數(shù)進行了測量，同時對三者之間相互作用的物性參數(shù)，如恢復系數(shù)、摩擦系數(shù)等進行了測量。
　　 2、對風篩式清裝置進行了總體設計，對其振動篩總成進行了三維設計，運用三維分析軟件，對篩面進行了運動學分析，并對篩面上點的運動進行了曲線擬合，分析表明，篩面上的點作周期性運動，運動曲線可用正弦函數(shù)表達。同時，運用ADAMS，

3、分析了清選裝置主要參數(shù)變化對篩面加速度的影響，并對主要參數(shù)進行了優(yōu)化，優(yōu)化結果表明，曲柄轉速及半徑對篩面的加速度影響敏感，其中曲柄轉速n=360r/min、曲柄半徑r=2.5cm時，有利于篩面上谷物的篩分。
　　 3、基于氣固兩相流體力學理論，分析了谷粒在篩面氣流場的受力情況;運用Pro/E軟件建立了風篩式清選裝置三維幾何模型，將其劃分為結構化四面體網(wǎng)格，在恒壓力邊界下，利用CFD軟件中的標準k-ε湍流模型和壁面函數(shù)法對清選裝置

4、內(nèi)氣流場進行了數(shù)值模擬。分析結果表明:風扇的外端風速最大，在風道與風扇滾筒的交界處，氣流做離心運動，氣流沿風扇葉片的切線方向吹出，形成比較流暢的氣流場，在魚鱗篩網(wǎng)處氣流的大小方向發(fā)生改變，魚鱗開口處速度聚集，氣流從篩孔吹出，向著宜于將雜物吹出的方向流出。由于魚鱗開口的影響，在篩面上方，離篩面較近處氣流速度較大，分析表明，在保證清選效率的情況下，可以縮短清選裝置的豎向距離。數(shù)值模擬同時表明，氣流速度在壁面發(fā)生一定的沖擊現(xiàn)象，壓強存在明顯梯

5、度。通過正交實驗對篩面氣流場進行了優(yōu)化，優(yōu)化結果表明，離心風機轉速為700r/min，離心風機傾角為25°，魚鱗篩夾角20°時，有利于降低含雜率及損失率。
　　 4、利用逆向工程理論，對稻谷谷粒、癟谷、短莖稈進行了三維模型重構。運用三維離散元形狀模型理論，采用粘接法，構造了稻谷谷粒、癟谷及短莖稈的三維離散元模型。該模型與實際模型形狀尺寸及密度值誤差在5％以內(nèi)，可成為稻谷收獲清選動力學及運動學分析運動的力學基礎。
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6、、對稻谷的脫出混合物在平面振動篩上的清選行為進行了系統(tǒng)的三維離散元數(shù)值模擬研究。通過數(shù)值模擬，再現(xiàn)了顆粒流在篩面激勵下的分層及透篩過程，并分析了顆粒流的運動規(guī)律。研究了各振動參數(shù)對谷粒及癟谷在篩面運動的影響，并通過曲線擬合得到其回歸方程，探索了顆粒流在篩面上的分層及透篩機理。
　　 6、運用三維離散元分析模擬理論，對平面振動篩的篩分效率進行了系統(tǒng)的研究。引入動態(tài)篩分效率的概念，分析了在篩分過程中，篩面的振動頻率、振幅及篩面傾角對

7、篩分效率的影響。在此基礎上，進行了正交仿真實驗，得到了最佳篩分效率時的振動參數(shù)，即振動頻率5Hz、振幅25mm、傾角為4°。同時建立了篩分效率的多元非線性模型，該模型豐富了顆粒物料的振動篩分理論，為傳統(tǒng)篩分機的優(yōu)化設計和新型篩分裝置的研制提供了理論依據(jù)。
　　 7、運用實驗的方法，對數(shù)值模擬進行了驗證。運用高速圖像處理系統(tǒng)，在實驗臺上進行了篩分過程的運動示蹤，將離散元仿真結果與實驗結果進行對比，分析表明，兩種情況下，顆粒運動趨勢