谷物联合收获机清选系统智能化发展现状与趋势

农业机械智能化技术研究对农业生产领域有着重要意义,智能化、自动化是国内谷物收获机械的发展方向和必然趋势。谷物联合收获机的作业效率及清选结果直接受机械自身清选系统影响,相比于欧美等发达国家,我国谷物联合收获机清选系统自动化程度较低。因此,如何提高谷物联合收获机清选系统性能是重中之重。通过阐述清选系统的基本结构,并对清选系统的损失监测和自适应控制系统方面进行研究现状总结,同时分析当前谷物联合收获机清选系统问题,对其未来发展进行合理展望。为适应现代农业收获作业需求,推动谷物联合收获机清选系统改进与升级提供参考。

粮食自动取制样系统及其清洁性能的验证

为提高进口散装船运粮食样品采集及制备的效率,研发一套粮食自动取制样系统。通过荧光PCR方法对该粮食自动取制样系统制备的粮食样品进行转基因定性检测试验,结果表明粮食样品没有出现转基因和非转基因成分交叉污染的情况,说明粮食自动取制样系统的清洁性能符合检测要求。

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。

新型谷物输送-分离-清选复合装置

针对小型谷物联合收获机清选系统体积庞大和振动强烈等问题,研制出一种用于谷物脱出物输送、分离和清选的复合装置。该装置融合了螺旋输送、筛孔分离和气流清选等功能,体积小、振动弱,可实现谷物脱出物在输送过程中有效分离茎秆,清选装置的清选能力得到提升。通过室内试验,得出复合装置最优工作参数。在最优参数下,复合装置的籽粒破碎率为0.27%,清选损失率为0.18%,夹带损失率为0.45%,清洁率高于98%,清选能力可达977.4 kg/h。

大喂入量玉米籽粒收获机清选系统双层筛孔抖动板研究

为满足玉米籽粒收获机对大喂入量玉米脱出物的清选要求,设计了一种使玉米脱出物在进入清选装置时分流的双层筛孔式抖动板。对玉米脱出物离开抖动板到达振动筛前的运动进行了分析,确定了上、下抖动板相对于振动筛的位置,并参考圆孔筛确定了上抖动板筛孔的分布和尺寸。以抖动板的安装倾角、振幅和频率作为试验因素,以振动筛筛分玉米脱出物时间、清选系统收集籽粒的清洁率和损失率为性能评价指标,基于CFDDEM耦合仿真方法确定各试验因素对性能指标的影响,并设计了二次正交旋转中心组合试验,建立了各因素与指标之间的回归数学模型。在清选系统入口气流速度、气流方向角和玉米脱出物喂入量分别为12.8 m/s、25°和7 kg/s的条件下,获得最优参数组合:抖动板安装倾角、抖动板频率、抖动板振幅分别为-3.85°、5.62 Hz、44.77 mm,此时清选系统收集的籽粒清洁率为98.36%,籽粒损失率为1.45%,振动筛筛分玉米脱出物时间为6.74 s,并通过台架试验验证了仿真结果的准确性,相比于带有单层抖动板的清选系统,籽粒清洁率提高了1.72个百分点,损失率降低了0.84个百分点,振动筛筛分玉米脱出物时间缩短了0.57 s。

基于FluidSIM的清杂扒谷机的液压系统设计

为提高清杂扒谷机装置液压系统设计效率,缩短清杂扒谷机设计周期,探索软件仿真技术在液压回路设计中的应用意义非凡。以郾漯粮食机械有限公司的清杂扒谷机装置设计为例,分析了FluidSIM软件在回路设计和动态仿真中的作用。经FluidSIM仿真分析设计的清杂扒谷机装置液压系统,在郾漯粮食机械有限公司生产现场进行了试运行,动作准确可靠,运行效果良好,达到了预期目标。

粮食入库整理的工艺设计

利用粮库原有的散粮接收系统和两个立筒仓,进行改造,增添必要的粮食清理设备和通风降湿、粮情监测系统等,使之具备杂质清理、除水降湿和粮食储备等多种功能,使进入仓库的粮食达到中央储备粮入库质量标准。

谷物气流清选系统的仿真研究

为研究微型谷物联合收割机清选系统的旋风清选筒内流场的运动状况,借助FLUENT软件,采用RNG k-ε模型模拟,基于SMPLEC算法,对切线入口的旋风分离筒内的压力场和速度场进行三维数值模拟研究。通过数值模拟得到旋风分离筒内部压力场基本呈轴对称分布;清选筒内速度分为旋流和竖直流动,其分界面大致为吸杂管壁面向下的延长线。采用拉格朗日离散相模型对清选筒内谷物脱出物的运动轨迹进行追踪,得到在吸杂口的气压为-900～-600 Pa时清选筒内具有较好的分离效果。

小区谷物种子收获机械清粮系统研究现状

清粮系统作为小区收获机械的核心部分,其结构设计是否合理将直接影响种子在机内的残留量及其种子的破损,介绍了国内外现有小区收获机械的清粮系统,并对小区收获机械清粮系统所存在的问题进行分析,最后对小区收获机械的清粮系统发展趋势进行了展望。

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4LZ4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。

基于GA-SVR代理模型的谷物风筛清选系统优化设计

谷物风筛清选系统是收获机械的核心功能部件,直接影响清选作业的损失率和含杂率。为提升其性能,降低清选损失率和含杂率,基于计算流体动力学和离散单元法耦合技术(CFD-DEM)构建清选系统气固两相流数值模型,采用正交试验方法设计L25(54)仿真试验,并使用遗传算法优化参数的支持向量回归算法(GA-SVR)建立清选系统损失率、含杂率代理模型,然后基于带精英策略的非支配排序遗传算法(NSGA-II)对代理模型进行多目标优化,获得风力因素、振动因素和结构因素的较优方案:入风口风速为9.5 m/s,振幅为32 mm,振频为6 Hz,筛孔大小为17 mm。最后,经整机田间试验验证,采取优化方案进行收获作业时,损失率降为0.75%,含杂率降为0.92%。

在线粮食取样器清理系统结构设计

针对现有的在线粮食取样设备存在的缺陷,采用机械设计等软件,对粮食自动化取样设备进行创新设计,实现取样器自动清理等功能,提高了粮食取样设备的工作效率和精确度,在实际应用中取得成效。

多参数可调式清选损失分布检测试验台设计与试验

为了研究清选排出物料的组成成分及清选损失籽粒在清选筛尾筛后部的分布规律,并确定籽粒损失监测传感器在谷物联合收获机上的最佳安装位置,设计了一台风筛式清选装置清选作业参数可调式清选损失物料分布规律检测试验台。详细介绍了谷物联合收获机风筛式清选装置风机转速、振动筛曲柄转速和鱼鳞筛筛片开度的调节理论依据,在谷物联合收获机风筛式清选装置基础上设计了多参数可调式清选系统,分别独立设计了风机转速、振动筛曲柄转速、鱼鳞筛筛片开度调控装置,实现风筛式清选装置清选作业参数的自动化调整,并在清选筛后方搭建清选损失物料接料台。台架试验表明:清选筛尾部抛出物主要由茎秆,颖壳、轻质杂余、未脱净麦穗、损失的小麦籽粒等组成,大部分损失籽粒分布在清选排出口的前端部分并往后递减,且损失籽粒分布在两侧部分并往中间递减,即在第1~2行(排出口后0-260mm)两侧损失籽粒最多;对损失籽粒总质量比影响较大的因素有风门转速、振动筛频率、鱼鳞筛开度,对X轴损失籽粒峰值量影响较大的因素有风门转速、振动筛频率、鱼鳞筛开度,对Y轴损失籽粒峰值量影响较大的因素有风门转速、振动筛频率、鱼鳞筛开度。试验可为谷物联合收获机籽粒清选损失传感器安装提供数据参考。