切纵流联合收割机清选装置性能试验及参数与结构优化

摘要

随着国家对农业机械产品开发的重视，联合收割机技术得到了飞速发展。清选装置作为联合收割机的核心部件一直是国内外学者研究的重点，取得了许多科研成果。为了满足现代农业快速高效的要求，近年来，国内研制出了一种新型切纵流联合收割机机型，主要结构特点在于输送槽入口处采用横置的切流滚筒，后接一个或两个纵置轴流滚筒的脱离分离结构。而切纵流联合收割机的清选装置仍采用风筛式结构，存在清选损失率较大、含杂率较高等问题，已成为了切纵流联合收割机发展的瓶颈。进一步探索与切纵流机型相匹配的清选装置，提高清选性能具有重要的理论意义和实用价值。
　　本文以锋陵4LZ-850型切纵流联合收割机为研究对象，从优化气流场的角度，通过对切纵流清选室进行气流场的试验测量，结合切纵流结构的特点，定义了切纵流清选室清选气流场三个评价指标，并根据评价指标对影响气流场的四个主要因素（风机转速、风机出风口第Ⅰ导风板倾角、风机出风口处第Ⅱ导风板倾角以及鱼鳞筛开度）进行了气流场多目标正交优化试验，找出了形成理想气流场的最优参数组合为A3B4D2C2，在优化参数组合下的水稻含杂率为1.91％，损失率为1.53％，证实了气流场优化方法的可行性。
　　在最优参数组合的基础上，对清选振动筛结构做了进一步的改进优化，通过建立切纵流清选室实体尺寸模型，对改进前后清选室内气流场进行了仿真对比分析，得出振动筛采用流线型弧板结构后清选室内气流场有明显改善。改进后清选室内气流场的测量试验表明，定义的各项衡量气流场的指标值均有所提高。结构改进后的田间试验发现，籽粒的含杂率和籽粒损失率降低明显，含杂率和损失率分别为1.78％和0.78％，在优化参数组合的基础上，含杂率和损失率分别降低了7.3％和96％，清选性能提高明显。进一步对改进后切纵流机型清选室内气流场分布规律进行了分析，得出了切纵流机型清选室内横向、纵向和径向气流的分布规律。
　　本文从切纵流联合收割机清选室内气流场展开研究，定义了切纵流机型气流场分布的评价方式，借助计算机流体仿真软件模拟了气流场的分布，提出了采用流线型结构的改进方案，并取得了很好的效果，本课题研究对于解决切纵流机型清选性能较低问题具有重要的参考价值。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究的意义和目的

1．2 国内外研究现状

1．2．1 清选装置结构的研究现状

1．2．2 清选室内气流场试验与虚拟仿真优化研究现状

1．3 本文研究的主要内容和技术路线

1．3．1 研究的主要内容

1．3．2 技术路线

1．4 本章小结

第二章 切纵流脱粒分离-清选装置结构及特点

2．1 切纵流脱粒分离装置的结构

2．1．1 切纵流脱粒分离结构

2．1．2 切纵流脱粒分离清选试验台

2．1．3 切纵流清选室内脱出物的分布

2．2 清选物料成分及特性分析

2．2．1 清选物料成分分析

2．2．2 清选脱出物物料特性分析

2．3 切纵流清选装置的结构特点和工作参数

2．3．1 清选装置的结构特点

2．3．2 清选装置的工作参数

2．4 本章小结

第三章 切纵流清选装置性能研究

3．1 切纵流清选性能主要影响因素及分析

3．2 切纵流清选室内气流场的测量试验

3．2．1 气流场测量的试验设计

3．2．2 气流场测量及试验结果

3．3 切纵流清选室内气流场分布特点分析

3．3．1 清选室内横向气流分布特点

3．3．2 清选室内纵向气流分布特点

3．3．3 清选室内径向气流分布特点

3．4 切纵流清选室内气流场分布评价指标定义

3．4．1 清选室内横向气流均匀性指标

3．4．2 清选室筛前段气流平均速度值指标

3．4．3 清选室筛尾段气流速度平均增幅指标

3．5 本章小结

第四章 切纵流清选装置参数优化与结构改进

4．1 切纵流清选装置参数优化

4．1．1 气流场多目标正交试验设计

4．1．2 正交试验数据分析

4．1．3 正交试验优化分析

4．1．4 正交试验的田间试验验证

4．2 切纵流清选装置结构优化

4．3 本章小结

第五章 切纵流清洗装置改进后的性能试验研究

5．1 切纵流结构改进的仿真验证

5．1．1 气流场数值模拟方法与理论

5．1．2 清选室三维模型建立与网格划分

5．1．3 清选装置改进前后CFD仿真对比分析

5．2 切纵流新型清选装置性能验证

5．2．1 清选室内气流场试验验证

5．2．2 田间试验验证

5．3 切纵流结构改进后气流场分布规律分析

5．3．1 清选室内横向气流理想分布规律

5．3．2 清选室内纵向气流理想分布规律

5．3．3 清选室内径向气流理想分布规律

5．4 本章小结

第六章 总结与展望

6．1 总结

6．2 本课题特色与创新

6．3 展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表的论文与参加的科研工作