抛物母线叶片螺旋输送机运移及接触特性分析

粮食乃生存之本,为了提高水稻种子生产运输的时效性,设计了一种抛物母线型叶片的螺旋输送机。采用离散单元法(discrete element method,DEM)的颗粒系统仿真,探究螺旋输送机输送水稻种子的运动规律,提高水稻种子卸料速率的同时降低叶片损耗。建立Hertz-Mindlin软球干颗粒接触模型,通过对比普通直母线叶片,分析了3种螺杆倾角下不同螺旋转速水稻种子的运移与接触特性。研究结果表明:抛物母线叶片将水稻种子的动能变化表现为加速入料、稳定输送和高速卸料3个工作阶段,且水稻种子在沿螺杆轴向前进的同时还具备不同频率和幅度的周向运动。相同转速下,600 r/min的0°倾角抛物母线叶片稳定输送水稻种子的卸料速率最高为82.3 g/s,但90°倾角的水稻种子回流现象较为明显,平均卸料速率降低了77.8%。相同倾角下,45°的1800 r/min高转速时,抛物母线叶片水稻种子的法向重叠量相较直母线叶片最大减小了10.2%;90°倾角下1300~1800 r/min中高转速时,抛物母线叶片水稻种子的平均接触数小于直母线叶片1.3%,降低了运输过程中叶片的磨损程度。研究结果揭示了水稻种子的运移规律,可为螺旋输送机的机械化高效运输提供理论依据。