貫流風(fēng)篩清選玉米顆粒透篩模型的研究.pdf

1、隨著玉米種植面積的不斷增加，玉米已經(jīng)成為我國(guó)第一大糧食作物。其中，全國(guó)玉米機(jī)械化收獲面積從2010年的1067萬(wàn)公頃，躍升到2014年的2133萬(wàn)公頃。2014玉米機(jī)械化收獲水平超過(guò)了56％。然而，與西方一些國(guó)家的玉米收獲已經(jīng)基本實(shí)現(xiàn)了全部機(jī)械化作業(yè)相比，我國(guó)還有較大的差距。玉米聯(lián)合收獲機(jī)的應(yīng)用是實(shí)現(xiàn)玉米機(jī)械化收獲的重要保障，然而與西方發(fā)達(dá)國(guó)家相比我國(guó)的玉米聯(lián)合收獲機(jī)作業(yè)質(zhì)量并不高，容易出現(xiàn)清潔率低，含雜率高的缺點(diǎn)。國(guó)內(nèi)學(xué)者對(duì)于玉米聯(lián)合

2、收獲機(jī)割臺(tái)的研究較多，而對(duì)于清選裝置中玉米籽粒的透篩鮮有研究。本文通過(guò)對(duì)玉米籽粒透篩過(guò)程進(jìn)行深入分析，建立了有風(fēng)場(chǎng)條件下的單個(gè)玉米籽粒在整個(gè)篩面長(zhǎng)度上的透篩概率模型;并采用CFD-DEM對(duì)風(fēng)篩式清選裝置中，玉米籽粒的平均透篩概率及其透篩效率進(jìn)行了單因素與多因素仿真試驗(yàn);本文的主要工作內(nèi)容如下:
　　(1)本文分析了物料透篩的機(jī)理，以數(shù)理統(tǒng)計(jì)學(xué)基本理論為基礎(chǔ)，對(duì)籽粒在篩面上的透篩機(jī)理進(jìn)行了深入分析，建立了風(fēng)篩式清選裝置中有風(fēng)場(chǎng)條件下

3、的單個(gè)球形籽粒在整個(gè)篩面長(zhǎng)度上的透篩概率公式。
　　(2)分析玉米聯(lián)合收獲機(jī)清選裝置的工作原理與機(jī)構(gòu)組成，采用三維制圖軟件CATIA繪制、裝配清選裝置的三維圖，按照清選裝置的三維尺寸加工、組裝清選裝置試驗(yàn)臺(tái)。
　　(3)采用CFD-DEM耦合的方法對(duì)籽粒的透篩過(guò)程進(jìn)行了仿真分析?；谂_(tái)架試驗(yàn)獲得了清選裝置入口的平均氣體速度以及出口壓力值，為仿真試驗(yàn)奠定了基礎(chǔ)。通過(guò)高速攝像獲得玉米籽粒的透篩區(qū)域主要集中在篩面中、后部，籽粒在篩

4、面前段透篩的數(shù)量很少。
　　(4)在Fluent中選用單精度、壓力基分離求解器，選取標(biāo)準(zhǔn)的k-ε湍流模型，在Fluent中設(shè)置了鋪層法動(dòng)網(wǎng)格用以模擬篩面的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，并采用UDF函數(shù)驅(qū)動(dòng)篩面運(yùn)動(dòng)。設(shè)置邊界條件為速度入口與壓力出口，其中出口中的壓力值由UDF函數(shù)定義。在EMEM中采用軟球接觸模型，并設(shè)置EDEM中的物料，幾何、運(yùn)動(dòng)的各項(xiàng)參數(shù)，進(jìn)行CFD-DEM仿真，并獲得了仿真試驗(yàn)的數(shù)據(jù)。
　　(5)選取清選裝置的入口風(fēng)速、篩面

5、傾角、篩面振動(dòng)頻率為試驗(yàn)因素，玉米籽粒平均透篩概率與平均透篩時(shí)間（籽粒的平均透篩效率）為試驗(yàn)指標(biāo)進(jìn)行了單因素與二次正交旋轉(zhuǎn)組合試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果為:籽粒透篩概率隨著清選裝置入口風(fēng)速和篩面傾角的增大而降低;隨著振動(dòng)頻率增大，籽粒的平均透篩概率呈現(xiàn)先減小后增大的趨勢(shì);籽粒平均透篩時(shí)間隨著風(fēng)速的增大呈現(xiàn)減小的趨勢(shì)，隨著振動(dòng)頻率的增大呈現(xiàn)先減小后增大的趨勢(shì)，隨著篩面傾角的增大呈現(xiàn)增大的趨勢(shì);通過(guò)二次正交旋轉(zhuǎn)組合設(shè)計(jì)試驗(yàn)，得到了玉米籽粒平均透篩概率及