【摘要】：聯(lián)合收割機是水稻機械化收獲的重要裝備,由脫粒分離裝置和清選裝置組成的脫分選系統(tǒng)是聯(lián)合收割機的核心部件,其工作性能直接影響水稻收獲質量。隨著超級稻等高產(chǎn)水稻品種的普及,目前的聯(lián)合收割機不能滿足高效、低損收獲作業(yè)需要�；诖吮尘�,本文在國家自然科學基金等項目的資助下,圍繞橫置軸流全喂入聯(lián)合收割機這一市場主導機型,聚焦脫粒分離和清選兩道關鍵作業(yè)工序,以降低脫分選過程中籽粒的損失率、破碎率和含雜率為目標,設計開發(fā)新型的橫置差速軸流脫分選系統(tǒng),采用理論分析、數(shù)值模擬和試驗驗證相結合的方法,對橫置差速軸流聯(lián)合收割機脫分選系統(tǒng)工作機理及工作部件設計進行系統(tǒng)研究。本文的主要研究內容如下:首先對脫出混合物在脫�？臻g的運動規(guī)律進行了研究。根據(jù)概率統(tǒng)計方法,建立了軸流滾筒脫粒分離裝置的數(shù)學模型,利用Matlab軟件對數(shù)學模型進行了仿真驗證,分析了軸流滾筒脫粒分離裝置的工作過程;建立了脫粒過程中谷物損傷數(shù)學模型,明確了稻谷發(fā)生破殼損傷的臨界狀態(tài),闡述了稻谷脫粒損傷機理;建立了脫出混合物在脫粒滾筒頂蓋區(qū)、分離凹板區(qū)的運動模型和脫出混合物與脫粒部件發(fā)生碰撞時的運動模型,獲得了脫出混合物中各成分的運動速度、方向與脫粒滾筒結構、轉速等參數(shù)的關系,分析了脫出混合物在脫�？臻g的運動規(guī)律;采用高速攝像方法對脫出混合物運動規(guī)律進行觀察與分析,驗證了脫出混合物在脫粒空間的運動模型。本部分的研究為優(yōu)化軸流滾筒脫粒分離裝置提供了理論依據(jù)。提出了同軸差速脫粒原理,并設計了同軸差速脫粒滾筒。通過對甬優(yōu)12號、甬優(yōu)9號、嘉優(yōu)2號和甬優(yōu)11號四個超級稻水稻品種籽粒與粒柄間連結力的測定,繪制了籽粒連接力分布頻譜圖,計算了四個水稻品種的脫粒系數(shù),建立并驗證了籽粒平均連接力與脫粒滾筒齒頂線速度和轉速之間的數(shù)學關系模型;以籽粒連接力分布頻譜為依據(jù),提出了同軸差速脫粒原理,針對半喂入聯(lián)合收獲機和全喂入聯(lián)合收獲機兩種機型,分別研制了弓齒式差速脫粒滾筒和桿齒式差速脫粒滾筒,并分別進行了差速脫粒與單速脫粒對比試驗,驗證了同軸差速脫粒分離裝置的工作性能。本文提出的同軸差速脫粒技術,利用差速滾筒低速段脫粒降低籽粒破碎,利用差速滾筒高速段脫粒降低脫不凈損失,較好地解決了傳統(tǒng)單速脫粒滾筒工作時存在的破碎率高和脫粒不盡問題。對物料顆粒在風篩式清選裝置中的運動規(guī)律進行了研究。本文首先采用定常運動理論,分析了物料顆粒在篩面上前滑、后滑和拋擲運動的條件;然后采用混沌動力學理論,分析了物料顆粒由穩(wěn)定周期運動轉向混沌的過程;接著建立了兩顆粒和多顆粒的物料碰撞模型,研究了清選過程中物料群之間的碰撞過程,分析了物料群在篩面上的“錯位”運動規(guī)律;最后建立了物料從垂直方向和從傾斜方向透篩的概率模型,分析了物料顆粒群在篩面上的透篩分離過程,探討了影響物料透篩概率的主要因素。本部分的研究為優(yōu)化風篩式清選裝置結構和工作參數(shù)奠定理論基礎。提出了非均布氣流清選原理,并設計了圓錐形清選風機。針對傳統(tǒng)圓柱形風機清選時,滾筒脫出物容易在振動篩入口段堆積,影響清選效果的問題,基于“利用圓錐形風機產(chǎn)生的橫向風來均布振動篩入口脫出物”的新思路,提出了非均布氣流清選技術,并設計了圓錐形離心式清選風機。利用CFDesign軟件對無物料狀態(tài)下圓柱形清選風機與不同葉片錐度圓錐形清選風機作用下清選室流場分布情況進行數(shù)值模擬計算,利用布點法對不同類型清選風機的氣流場進行試驗驗證,闡明了圓錐形清選風機利用橫向風優(yōu)化脫出物篩面分布的作用機理;針對水稻脫出混合物的清選過程,對物料在清選室的運動過程進行數(shù)值模擬分析和物料清選試驗,對比分析圓柱形清選風機和圓錐形清選風機作用下的物料分布情況,驗證了圓錐形風機清選工作性能的優(yōu)越性。研制了一種新型的橫置差速軸流脫分選系統(tǒng)。針對傳統(tǒng)橫置軸流脫分選系統(tǒng)籽粒含雜率高的問題,基于“將吹不出機外的小穗頭、短莖桿回收后進行復脫,以降低清選含雜率”的新思路,設計了一種以同軸差速脫粒滾筒、圓錐形清選風機、雙層振動篩和螺旋板齒式雜余復脫裝置為主要工作部件的新型的橫置差速軸流脫分選系統(tǒng)。以實際結構和尺寸研制了橫置差速軸流脫分選系統(tǒng)工作性能試驗臺,采用二次正交旋轉組合設計法進行工作性能試驗,建立了損失率、破碎率、含雜率、脫粒功耗的回歸數(shù)學模型,分析了差速滾筒轉速組合、圓錐形風機葉片錐度和差速滾筒高低速段長度配比3個因素對工作性能指標的影響情況,并對回歸數(shù)學模型進行了多目標優(yōu)化計算,獲得了最佳參數(shù)組合和對應的工作性能指標。臺架試驗和田間試驗結果均表明,橫置差速軸流脫分選系統(tǒng)工作性能指標明顯優(yōu)于傳統(tǒng)橫軸流聯(lián)合收割機和行業(yè)標準。
[Abstract]:......
【學位授予單位】：長安大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：S225.4

【相似文獻】

相關期刊論文 前10條

1 楊紅新;新疆-2型聯(lián)合收割機清選系統(tǒng)的改進[J];新疆農機化;2000年01期

2 王慶祝,郭建春,劉榮昌;農業(yè)物料高速氣流清選的試驗研究[J];農機化研究;2004年03期

3 黃和祥,劉守祥,楊友平,張善標;蓮籽殼仁分離與清選機械設計[J];農機化研究;2005年04期

4 梁育信;董家訓;;麥種清選的好處[J];農業(yè)科技通訊;1980年08期

5 金承烈,劉廣海,孫fg訓;雙風道清選部件試驗研究[J];農業(yè)機械學報;1984年03期

6 申德超;李寶成;;離心風機雙風道清選小麥初步臺架實驗研究[J];現(xiàn)代化農業(yè);1987年05期

7 玄義梅，宋新慶，宋士江;我國糧食清選、分級機械現(xiàn)狀及發(fā)展[J];現(xiàn)代化農業(yè);1995年09期

8 侯獻偉;關于風力振動清選分離篩的優(yōu)化設計[J];農村機械化;2000年06期

9 康敏,劉德營,余登苑;種子靜電清選分級裝置的研究[J];農機化研究;2001年03期

10 周良墉;各具特色的脫粒清選機械[J];河北農機;2001年02期

相關會議論文 前9條

1 徐立章;李耀明;;農業(yè)物料脫粒、清選試驗平臺的開發(fā)與研制[A];農業(yè)機械化與新農村建設——中國農業(yè)機械學會2006年學術年會論文集（上冊）[C];2006年

2 相俊紅;龐俊杰;;禽蛋清選分級技術及設備的應用與探討[A];農業(yè)機械化與全面建設小康社會——中國農業(yè)機械學會成立40周年慶典暨2003年學術年會論文集[C];2003年

3 劉師多;王顯仁;師清翔;倪長安;;雙風機圓筒篩清選機構內流場的試驗研究[A];農業(yè)機械化與全面建設小康社會——中國農業(yè)機械學會成立40周年慶典暨2003年學術年會論文集[C];2003年

4 劉師多;王顯仁;師清翔;倪長安;;雙風機圓筒篩清選機構內流場的試驗研究[A];中國農業(yè)機械學會成立40周年慶典暨2003年學術年會論文集[C];2003年

5 唐倫;湯楚宙;吳明亮;;油菜脫粒清選試驗臺的研制與應用[A];紀念中國農業(yè)工程學會成立30周年暨中國農業(yè)工程學會2009年學術年會（CSAE 2009）論文集[C];2009年

6 魏廣遠;張敬巖;;2S—700型脫谷機的改進[A];中國價值工程輝煌成就20年（1978—1998）[C];1998年

7 李驊;;基于DEM的谷物清選仿真方案的設計[A];2007年中國農業(yè)工程學會學術年會論文摘要集[C];2007年

8 曹付義;周志立;賈鴻社;;履帶車輛液壓機械差速轉向液壓系統(tǒng)動態(tài)仿真[A];農業(yè)機械化與新農村建設——中國農業(yè)機械學會2006年學術年會論文集（上冊）[C];2006年

9 王濤;丁惜瀛;張擎;王亞楠;;雙輪驅動差速控制試驗平臺設計及仿真[A];第十屆沈陽科學學術年會論文集（信息科學與工程技術分冊）[C];2013年

相關重要報紙文章 前7條

1 記者 常炳章　通訊員 王麗芳;我市市場建設和規(guī)范管理現(xiàn)場會召開[N];商丘日報;2010年

2 記者 李婭飛　實習生 張楠;王清選帶隊隨機抽查食品藥品市場[N];商丘日報;2010年

3 李平文 張鳳志;馮國忠研制出兩種玉米清選機械[N];河北科技報;2007年

4 劉貴林;牧草種子的加工工藝和設備[N];中國畜牧報;2004年

5 記者 李婭飛;質量興市工作繼續(xù)深入推進[N];商丘日報;2010年

6 記者　 薛玉東;我市部署“五一”黃金周旅游工作[N];商丘日報;2006年

7 記者　 蘇天瑞;加快土地收儲進度[N];商丘日報;2006年

相關博士學位論文 前4條

1 王志明;橫置差速軸流脫分選系統(tǒng)工作機理及設計研究[D];長安大學;2017年

2 孫書民;半喂入式小型收割機關鍵技術研究與樣機研制[D];西南交通大學;2013年

3 李耀明;水稻梳脫混合物復脫分離、清選特性的研究[D];南京農業(yè)大學;2004年

4 李菊;用于谷物清選的三維并聯(lián)振動篩的研究[D];江蘇大學;2013年

相關碩士學位論文 前10條

1 張曉博;微型谷物聯(lián)合收割機清選系統(tǒng)的試驗研究[D];河南科技大學;2015年

2 江濤;基于CFD-DEM的聯(lián)合收獲風篩選仿真研究[D];安徽農業(yè)大學;2015年

3 魏世軍;小型聯(lián)合收割機清選系統(tǒng)試驗研究[D];河南農業(yè)大學;2008年

4 王嬋;履帶式聯(lián)合收割機清選篩機構動力學分析與優(yōu)化[D];浙江理工大學;2016年

5 王智華;油菜聯(lián)合收割機風篩式清選裝置清選性能的研究[D];江蘇大學;2006年

6 王升升;旋風分離清選系統(tǒng)及其對不同谷物的適用性研究[D];河南科技大學;2011年

7 孔令軍;辣椒清選分離裝置分離機理的研究及結構優(yōu)化[D];石河子大學;2014年

8 鄧春香;谷物清選風車運動學和動力學特性研究及參數(shù)優(yōu)化[D];湖南農業(yè)大學;2005年

9 趙建平;谷物清選篩的運動仿真分析與優(yōu)化[D];南京農業(yè)大學;2007年

10 敬志臣;小區(qū)小麥種子聯(lián)合收獲機清選系統(tǒng)研究[D];甘肅農業(yè)大學;2010年

，

本文編號：2376245