谷物联合收获机清选系统智能化技术研究进展

清选系统作为谷物联合收获机的核心部件,直接影响着收获机的作业效率和清选效果。目前我国谷物联合收获机清选系统的智能化程度普遍较低,如何实现清选装置高效智能化技术发展和提高清选系统工作性能是谷物联合收获机研究的难点。从清选系统基本结构、损失监测传感器、信号处理电路以及自适应控制系统研究等方面综述分析国内外谷物联合收获机清选损失监测、自适应调控等技术研究进展,探究提高谷物联合收获机清选系统损失监测精度以及清选装置自适应调节效果,以期为实现谷物联合收获机整机智能化和信息化提供理论依据。     

谷物联合收获机清选系统研究现状

现阶段国内谷物联合收获机在收获过程中由于清选系统结构配置、作业参数调整不当等而导致谷物机械化收获损失率及含杂率较高。国内外谷物联合收获机清选系统的研究主要集中在清选装置结构、关键部件、气流场分布及物料运动规律等方面,为解决谷物清选装置清选效率低、总损失率和含杂率高、结构复杂等问题,提高谷物联合收获机清选系统的作业效率和性能,逐步实现信息化和智能化,结合现阶段研究现状,对试验研究中所采用的Fluent、ADAMS、CFD-DEM等软件仿真结果和田间试验结果综合分析,提出谷物清选系统结构优化的发展趋势,以期为谷物联合收获机整机结构改进提供参考依据。     

联合收获机清选装置试验平台微缩设计

本文在分析联合收获机清选装置的基础上,依据相似性原理对联合收获机清选装置试验平台进行微缩设计。对单风道双振动筛结构,选取该结构的清选装置,通过相似原理中的尺寸相似,对其进行微缩设计。根据气流速度与所需风量的关系,给出微缩设计相似比的合理范围,权衡试验平台轻量化和清选量,选定相似比确定清选装置相关几何参数,再利用三维设计软件对微缩清选装置的进行实体造型设计。研究将为联合收获机清选装置微缩试验平台研制提供初步的技术资料。     

多参数可调可测式清选系统设计与试验

为了改善国内谷物联合收获机风筛式清选装置清选作业参数的调控、监测与显示方式简单且自动化程度较低导致清选效率较低的问题。分析了谷物联合收获机风筛式清选装置4个清选作业参数（振动筛曲柄转速、风门开度、风机转速和鱼鳞筛筛片开度）的调节理论依据，对每个清选作业参数的调控与监测装置进行独立设计，在联合收获机风筛式清选装置基础上设计了多参数可调可测式清选系统，实现风筛式清选装置清选作业参数的自动化调控、监测与显示，整体系统采用电力驱动，实现了收获机风筛式清选装置的绿色环保作业。经准确性检测多参数可调可测式清选系统4个清选作业参数的调节精度均不小于97.17%，具有良好的鲁棒性，可实现4个清选作业参数的精确调控与实时显示。本文利用装配了多参数可调可测式清选系统的4LZ-4型全喂入履带收获机，以总损失率和含杂率为清选性能评价指标，进行了大豆机收田间试验，试验时样机运行良好。试验结果表明，大豆机收田间试验总损失率和含杂率平均值分别为3.13%和2.70%，达到行业标准要求。     

谷物联合收获机清选技术与装置研究进展

我国谷物联合收获机普遍存在作业性能和效率难以兼顾、适应性不强、信息化智能化程度较低等问题,清选装置作为联合收获机最核心的工作部件之一,直接影响着整机的作业性能。如何提高清选装置的性能和效率是现阶段谷物联合收获机技术发展的重点和难点。因此,本文从清选装置结构、清选装置内部气流场和物料运动及清选装置智能化技术等方面综述了国内外谷物联合收获机清选技术与装置的研究进展,分析阐述了联合收获机清选装置的发展趋势,以期进一步提高我国联合收获机清选装置的工作性能、作业效率和适应性。     

风筛式清选装置中离心风机的研究现状及趋势

离心风机作为联合收获机清选装置的重要工作部件之一,对联合收获机的清选性能有着重要的影响。为此,综述了国内外对联合收获机清选装置中离心风机的应用以及研究现状,并从离心风机的结构、形式等方面剖析现有的离心风机存在的问题,提出了联合收获机清选装置的发展趋势,为清选装置中离心风机的研究以及设计提供参考。     

谷子收获机风筛式清选装置试验分析

为了减少谷子联合收获的清选损失,对谷子收获机风筛式清选装置进行了试验分析。运用参数可调的风筛式谷子清选装置,以清选风速、风向、筛分振幅和曲柄转速为试验因素,以籽粒损失率和含杂率为试验指标,对谷子联合收获机脱出物进行了清选试验。试验结果表明:籽粒损失率随清选风速、筛分振幅、曲柄转速的增大而增大,随清选风向角度的增大呈先增大后减小再增大趋势;含杂率随清选风速、筛分振幅、曲柄转速的增大而减小,随清选风向角度的增大呈先减小后增大再减小趋势;最优清选工作参数为清选风速4.19 m/s、清选风向30.3°、筛分振幅22 mm和曲柄转速218 r/min,籽粒损失率为2.02 %,含杂率为8.01 %。该研究为谷子联合收获机清选装置结构与工作参数设计提供参考。      

小型联合收获机清选装置研究现状及发展对策

我国小型联合收获机普遍存在收获质量不高的问题,如何提高其清选装置的清选效果是现阶段工作的难点和重点。为此,通过研究国内外小型联合收获机清选技术与装备表明,我国现用的清选装置存在结构复杂及清选效果不理想等问题。由于清选装置应向简单高效、低耗适用综合发展,因而提出了以气流清选为主加强气力流场的研究、借助先进的设计软件寻求合理的参数组合、利用帕累托最优法则寻找清选含杂率和损失率的最优点、智能测产系统在清选装置上的应用及协同攻关开发适用的清选装置的对策和建议。     

辣椒收获机清选装置设计与试验研究

目前市场上销售的辣椒收获机均不配备物料清选系统，收获的辣椒含杂率较高，用户无法接受，导致辣椒机械化采收受限。本文设计了一种辣椒收获机的清选装置，并制作成台架进行试验验证，通过正交试验对影响清选效果的清选轮轴距、星形轮转速、整机喂入量以及清选风机转速等进行分析，基于含杂率和损失率要求确定了最优的参数组合。     

便携机分离筒吸杂口偏置型清选装置的设计与试验

清选系统是便携式谷物联合收获机的重要部分。为此,针对丘陵山区用的双行便携式谷物联合收获机,清选作业时吸杂风机转速过高的问题,对吸杂口偏置型分离筒进行了结构设计。通过自制的分离筒吸杂口偏置型清选装置试验台,对吸杂口的旋转角度与偏置距离进行试验研究,得到了小麦清选性能较好的旋转角度与偏置距离分别为30°和30mm,为便携式谷物联合收割机清选系统的设计提供了依据。     

花生秧蔓打捆装置设计与试验

针对目前国内花生收获工作过程中存在秧蔓浪费严重的问题,设计了一种与花生联合收获机配套使用的秧蔓打捆装置,在收获花生果实的同时,可对秧蔓进行青贮打捆处理。通过理论分析确定了秧蔓打捆装置及保证圆捆质量的秧蔓切根机构主要机构结构参数和分布型式。田间试验结果表明:添加打捆装置的花生联合收获机作业后的平均秧蔓粉碎率为99.1%,秧蔓损失率为0.4%,秧蔓切根率为98.7%,成捆质量57kg,各项性能指标均达到相关设计标准,且花生秧蔓打捆装置能与花生联合收获机的挖拔、清土、摘果、清选装置较好配合。研究可进一步丰富我国花生机械收获体系,弥补国内花生秧蔓青贮处理机械的空缺。     

联合收割机风筛式清选装置中气流场的仿真研究

为了改善联合收割机风筛式清选装置的清选质量,对其筛面气流场进行了研究,阐述了ANSYS(Analysis System)软件中的流体动力学仿真分析方法,具体讨论了其实现过程,包括仿真模型的建立以及仿真分析结果的处理等.以联合收割机风筛式清选装置中气流场的流动仿真分析为例,得到了理想的气流场分布状态,说明了这种仿真分析方法的有效性及其优越性.     

花生联合收获机清选装置试验研究

进行了半喂入花生联合收获机花生脱出物组成成分的比例、组成成分尺寸和外形差异、悬浮速度,以及摘果辊下方分布等清选特性试验和检测。优化设计后的清选装置安装在半喂入花生联合收获机上,进行了田间正交试验,得到了影响清选性能的因素主次顺序为振动筛频率、风机转速、振动筛倾角、风机出风口角度;最优参数组合为振动筛频率7Hz,风机转速900r/min,振动筛倾角8°,风机出风口角度17°。优化设计后的清选装置能应用到国产某型号花生联合收获机上,经田间收获试验验证,达到设计要求。     

基于ADAMS的花生收获机清选装置设计与仿真研究

花生清选分离是花生收获机作业过程中最重要的项目之一,是收获机的核心部件,其性能的好坏直接关系到收获机的作业质量,其主要的指标是含杂率与损失破碎率。为了提高花生清选分离装置的设计效率、缩短设计周期,提出了一种基于ADAMS的花生收获机清选装置虚拟设计和仿真方法,并对核心部件做了重点设计,包括轮轴和星型轮。利用非自由质点坐标系和广义坐标系,结合拉格朗日方程的位置和速度约束,建立了清选装置的机械系统运动学微分方程。使用ADAMS软件对不同转速条件下的轮轴工作效果进行了动力学仿真,得到了3种不同速度下的Y轴速度曲线,通过比较曲线的震动效果,选择合适的轮轴转速,对花生收获机的优化设计具有重要的借鉴意义。     

油菜联合收获机凸块扰流式旋风分离清选装置研究

针对油菜联合收获机旋风分离清选气流场分布存在死区,导致油菜脱出物分离不彻底,夹带损失率增加、清洁率降低等问题,提出了一种凸块扰流式旋风分离清选装置,通过旋风分离筒下锥段内壁螺旋间隔排列的圆柱磁块形成柱状凸起,扰动内部气流场。基于运动学与动力学分析开展了旋风分离气流场死区对油菜籽粒迁移的影响,分析表明气流场死区不利于杂余的分离;明确了凸块螺旋间隔排布方式,以旋风分离筒入口风速和吸杂口风速以及凸块排列的螺旋升角、间距、螺旋头数为试验因素,以清选装置清洁率、损失率为评价指标,基于自主研发的油菜联合收获关键部件试验台开展了单因素试验与Box-Behnken试验,建立了清洁率与损失率和影响因素之间的数学关系模型,得出了旋风分离清选装置最佳参数组合并开展了台架和田间验证试验。单因素试验结果表明,增加凸块扰流可提升旋风分离清选装置性能,当凸块采用4头均匀对称螺旋排布时,籽粒损失较少且清洁率较高;Box-Behnken试验结果表明,最佳参数组合为螺旋升角66.2°、凸块间距48.3 mm、入口风速4.9 m/s、吸杂口风速25.4 m/s,在最佳参数组合下,清洁率与损失率的预测值分别为94.71%和3...     

基于ANSYS的共振装置三维系统建模及优化设计

为提高小麦联合收割机的使用寿命、降低收割作业过程中产生的共振,基于ANSYS分析理论,对易产生共振的核心装置进行三维系统建模和优化设计。通过分析联合收割机工作机理及运动特点,根据机械振动理论和激振频率模型,利用UG软件,选取收割机的机架和收割系统作为研究对象,对其进行结构优化后得出三维系统物理模型,并导入ANSYS分析软件进行模态求解分析得出前4阶振型。从振型图可知:优化设计较好避开了共振点。振动试验结果表明:有限元计算的固有频率与振动试验值误差在±8%范围内,机架与割台质量分别降低15. 3%和8. 8%。由此验证了三维系统建模参数设计的合理性与可行性,从而为类似收割机的振动分析提供思路与参考。     

联合收获机知识组织与知识库系统研究

针对联合收获机知识缺乏系统化组织与分类、难以在设计时高效获取并应用的问题,应用装备谱系及谱系拓扑图形式对联合收获机知识进行层次化组织;按照联合收获机智能化设计实际应用需求,对知识库系统功能模块进行架构分析;分析了农机装备设计知识的表现形式,综合利用产生式规则和框架表示的混合表示方法对设计过程进行分析和表达,建立了设计体系。以Visual Studio 2015平台为开发工具,在.Net环境下,应用ADO.Net技术、CATIA二次开发技术及SQL Server数据库,将联合收获机设计知识、参数化模型等数字化资源融和,进行组织管理,构建了联合收获机知识库系统。通过人机交互的方式,将知识表达形成的设计体系系统化,应用模糊查询方法、推理机和ADO.Net技术实现系统中知识的查询、推理及编辑功能,并将知识推送的结果传递给关联的参数化模型驱动,在不同需求下快速构建模型,实现了知识的高效获取与应用,提高了设计效率,为联合收获机零部件设计提供了一种通用方法。系统测试表明,该系统具有可行性和有效性,适用于联合收获机系列产品的开发。