钉齿式轴流装置脱粒过程高速摄像分析

以自行研制的钉齿式轴流脱粒与分离装置为研究对象,借助高速摄像设备对脱分空间内稻谷的整体运动过程、断穗的运动和脱粒过程以及自由籽粒的运动过程进行了在线拍摄。通过高速摄像图像慢放分析得出:稻谷进入脱分空间后,错综复杂地交织在一起,在旋转钉齿和导向板的共同作用下,稻谷流沿滚筒轴向螺旋向前涌动断穗的运动轨迹是抛物线,其运动不平稳,速度容易出现波动。单个自由籽粒在无外界干扰时近似作匀速直线运动,运动方向与滚筒轴线方向呈。脱分空间内一定夹角。

不同滚筒转速轴流装置籽粒运动和碰撞对比分析

借助高速摄像技术,对钉齿式轴流脱粒与分离装置在不同滚筒转速条件下自由籽粒运动过程和碰撞过程进行了对比试验研究,得出滚筒转速变化时自由籽粒的运动规律和自由籽粒与钉齿碰撞后的运动规律。结果表明:滚筒转速增加,自由籽粒的运动速度随之增大,多数自由籽粒处于中速运动状态,受钉齿碰撞后呈加速运动趋势。

组合式轴流装置稻谷运动仿真及高速摄像验证

根据运动学原理,建立了螺旋叶片板齿组合式轴流装置中稻谷的运动模型。通过计算机仿真得到了谷物运动的切向速度、轴向速度、绝对速度随时间的变化规律。谷物运动中的切向速度大于轴向速度,切向速度是构成绝对速度的主导因素,并利用高速摄像进行了验证,验证结果表明理论仿真结果与试验相一致。

组合式轴流装置稻谷脱出物的分布规律

对组合式轴流装置脱出物沿轴向分布规律进行了试验研究,结果表明:脱出物沿轴线方向分布不均匀,总体上先增加而后减少,在距喂入口0.9～1.6m区间有一个高峰值;同时,对脱出物分布规律在滚筒转速、喂入量、顶距不同条件下进行了试验研究,结果表明:各参数对脱出物沿轴向分布趋势无影响,脱出物高峰值与滚筒转速、喂入量、顶距成正比。

钉齿式轴流装置脱粒与分离性能试验研究

针对目前水稻轴流联合收获机脱粒分离装置工作时功率消耗大、脱出物含杂率高、增加清选工作负荷等实际问题,自行研制了一种钉齿式轴流装置,并进行了水稻脱粒分离试验。分别建立了喂入量、滚筒转速和凹板间隙与功耗、含杂率、断穗率、总损失率4个性能评价指标的数学模型;得出了影响性能评价指标的因素主次顺序;借助Matlab软件进行了多目标优化,得到了该装置的最佳工作参数组合:喂入量2kg/s,滚筒转速600r/min,凹板间隙30mm,并进行了验证试验。由此为我国水稻联合收获机的研发和传统机型改造提供了理论依据。

钉齿式轴流装置脱出物下落过程的高速摄像分析

利用自行研制的钉齿式轴流脱粒与分离装置,并借助高速摄像设备对装置脱出物下落过程进行了在线拍摄。通过对高速摄像图像慢放分析得出:脱出物通过凹板排出装置后,在惯性力、离心力和重力等的相互作用下,做加速向下的曲线运动。其中,籽粒的运动规律相对较好,下落过程中多数籽粒的运动轨迹为抛物线;而短茎秆下落时因易受碰撞和气流等外界因素的影响,其运动不稳定且速度波动大,下落过程中多数短茎秆的运动轨迹为不规则的曲线。

点的合成运动在轴流装置机理研究中的应用

以组合式轴流装置为例,运用点的合成运动原理建立稻谷脱粒过程的运动模型,同时探讨了稻谷在螺旋叶片板齿组合式轴流装置内的运动规律,并利用试验进行了验证。试验结果表明,理论仿真结果与试验相一致,点的合成运动原理是建立运动模型的一种有效途径。

组合式轴流装置谷物流运动分析——基于高速摄像技术

基于高速摄像技术对组合式轴流装置脱分空间的自由籽粒、短茎秆和中长茎秆的运动状况进行了观察与数据采集,得出它们的运动轨迹和速度图,并进行分析。通过对谷物流的整体运动进行观察和分析,为建模与仿真研究奠定了基础。

谷物在板齿式轴流装置内运动规律的仿真研究

采用理论和试验相结合的方法,分析了稻谷在板齿式轴流脱粒滚筒内的运动规律,为了进一步形象的分析稻谷在脱分装置内的运动规律,采用了matlab仿真技术对稻种的运动规律进行了仿真研究,结果得出籽粒在脱粒空间内角位移、角速度、切线速度以及轴线速度均随着时间的变化而变化。

组合式轴流装置脱分空间谷物流密度分布规律的研究

为对谷物脱粒装置的工作原理和规律加深了解,对螺旋叶片、板齿组合式轴流脱粒与分离装置脱分空间内谷物流密度沿轴向的分布规律进行了试验研究。结果表明,轴流装置脱分空间谷物流在设定喂入量下沿轴向分布不均匀,密度分布规律曲线沿轴向为Peal-Reed模型。

组合式轴流脱分装置动力学仿真

为了从力学的角度对轴流脱粒空间的脱粒机理进行进一步探讨,根据动力学原理,建立螺旋叶片板齿组合式轴流脱粒装置的动力学模型,分析稻谷在装置中受力情况,并对脱粒过程进行仿真。研究结果表明在整个脱粒过程中,谷物沿着叶片边缘螺旋线方向受力分布不均匀,当稻谷沿着螺旋叶片运行到距喂入口5～9m区间时,此时加速度达到整个脱粒过程中的最大区域。凹板、盖板与滚筒之间的谷物受力明显高于滚筒反力和叶片反力,证明凹板与盖板参数是影响稻谷轴流脱粒的主要因素。

燕麦收获机切-轴流脱粒防缠装置参数优化试验

针对燕麦机械收获过程中因茎秆破碎效果差易导致的茎秆缠绕、筛板堵塞问题,利用自行研制的切-轴流脱粒试验台开展作业优化试验,分析试验台组合参数对作业脱粒质量和防缠绕能力的影响规律。以试验台滚筒工作状态转速差和脱出物中籽粒质量为主要性能指标,开展了轴流滚筒转速、切-轴流双滚筒水平方向中心距和垂直方向高度差的正交试验。结果表明:在轴流滚筒转速800r/min、滚筒水平中心距800mm、垂直高度差50mm时,脱粒装置防缠绕性能较好,轴流滚筒转速波动在0~16r/min范围内;在轴流滚筒转速900r/min、滚筒水平中心距750mm、垂直高度差为0时,组合装置的脱粒效果较优;试验台优化后参数组合可信,破碎防缠效果提升显著,滚筒工作状态平稳。研究结果可为燕麦及其他杂粮收获机械的研制改良提供参考。

大型立式轴流泵装置流道内部流动特性分析

基于三维不可压缩流体的雷诺平均N-S方程和RNGk-ε湍流模型,采用CFX软件计算了额定转速下180-340 L/s流量范围内6个工况点的立式轴流泵装置内部流动,分析了进水流道和出水流道的流动特性,重点研究进口流动细部结构,同时预测了泵装置的水力性能。计算结果表明：叶轮旋转对进水流道出口轴向流速分布和切向流速分布的影响较小。导叶出口环量对出水流道的流场影响较大,导致隔墩两侧流量分配不均,大流量时隔墩两侧水流流态比较平顺,而小流量时隔墩右侧流道内出现螺旋状水流,两侧水流严重不均衡。通过计算预测了泵装置水力性能,并与泵装置模型性能试验结果进行了对比,表明最优工况时数值模拟与试验结果吻合较理想,可以满足工程实际的需要。

不同空化工况下轴流泵装置压力脉动试验

为研究不同空化工况下轴流泵装置内部压力脉动特性,采用动态压力传感器对派河口泵站轴流泵装置模型的叶轮进口、叶轮出口、导叶出口3个压力监测点,分别在2. 5、3. 5、4. 5、5. 4 m扬程和未发生空化、临界空化(泵装置效率下降1%)、深度空化(泵装置效率下降3%)等12种工况下进行了压力脉动试验。试验结果表明:叶轮进口处的压力脉动曲线为平滑的近似正弦曲线;叶轮出口处压力脉动曲线幅值最大,且只在高扬程、未发生空化工况下的一个旋转周期内表现出明显有规律的二次谐波特性;导叶出口的压力脉动时域特性与叶轮进口相似。快速傅里叶变换(FFT)结果表明:各监测点在各工况下的主频为叶片通过频率的整数倍频,同一扬程工况下,随着空化程度的加深,各监测点主频附近的谐频逐渐向低频段移动;导叶出口与叶轮进口受叶频影响较小,且表现出相似的频率特性。

短纹杆-板齿式轴流脱粒分离装置性能试验

针对目前水稻联合收获机脱粒分离装置的功耗高、脱出物含杂率高及分布不均匀等问题,研制了一种短纹杆-板齿脱粒滚筒并对其进行了水稻脱粒分离试验。建立了脱粒功耗、脱粒损失、脱出物含杂率与脱粒间隙、滚筒线速度、喂入量之间的数学模型,利用Matlab进行多目标优化,得到了短纹杆-板齿脱粒分离系统的最佳工作参数。试验结果表明,短纹杆-板齿脱粒滚筒在脱粒水稻时功耗较低,脱出混合物含杂率低,分布较均匀,能有效地减小清选负荷。

短程高强度横向轴流脱粒装置参数优化

以微型小麦联合收获机采用的横向轴流脱粒装置为研究对象,在额定喂入量下,对其滚筒转速、凹板间隙、导向板升角、筛孔尺寸等参数进行了正交试验和回归试验,并通过DPS等软件对试验数据进行统计分析,得出试验范围内滚筒转速、凹板间隙、导向板升角、筛孔尺寸对凹板分离物中含长茎秆率、籽粒破碎率、夹带籽粒率、脱不净率等指标的影响规律,优化确定了该脱粒装置的最佳参数组合:筛孔尺寸为14 mm、导向板升角为10°、凹板间隙为16 mm、滚筒转速为660 r/min,含长茎秆率、含杂率、夹带籽粒率、脱不净率、籽粒破碎率分别为3.1%、39.5%、0.6%、0.01%、0.01%。

两种轴流脱粒分离装置脱出物分布规律对比试验研究

该文在自行研制的轴流脱粒分离装置试验台上,利用水稻对螺旋叶片板齿组合式与钉齿式轴流脱分装置脱出物分布规律进行了试验研究,得到了两种装置脱出物沿轴向与周向分布曲线与方程。结果表明,两种装置脱出物分布规律曲线沿轴向呈Peal-Reed模型,沿周向均为系数不同的多项式形式。脱出物沿轴向与周向分布不均匀,且两种装置脱出物特性不同。

基于泵轴流固耦合的双向流道轴流泵装置的数值分析

首次采用双向同步求解的方法对一台灌排双向轴流泵装置的内流场和泵轴结构响应进行联合求解,运用雷诺时均Navier-Stokes方程和SST k-ω湍流模型进行三维非定常计算,采用多重坐标系法,结构响应基于弹性体结构动力学方程。对比分析了流固耦合作用前后出水流道中静压和速度分布以及导叶出口面上的压力脉动情况和湍流动能分布,并将外特性的计算结果与试验值进行了对比。分析结果表明:与不考虑流固耦合相比,出水流道中静压相对较大的区域面积增大,而流速分布变化较小;导叶出口面上压力波动的相位发生改变,脉动强度也增大;小流量下,耦合作用使得导叶出口的湍流动能增大,而设计流量和大流量下,湍动能分布变化较小。此外,外特性的吻合性也说明了模拟计算的可靠性。总体来看,流固耦合前后其流场的分布规律虽然趋势一致,但也有一定的区别,对大型双向轴流泵装置流固耦合计算更能反映实际情况。

泗阳二站轴流泵装置模型流道优化及模型试验分析

【目的】提高泗阳二站改造工程泵装置的水力效率,明确泗阳二站改造后泵装置的水力性能,了解泵站的真实运行情况,便于泵站的安全运行管理。【方法】以泗阳二站的立式轴流泵装置为研究对象,采用数值模拟技术分析了原设计方案(方案1肘形进水流道的流道高度1.707D、长度3.895D、进口面积4.984D^(2);虹吸式出水流道长度6.14D、进口直径1.09D、出口面积3.934D^(2),其中D为叶轮名义直径。)的泵装置水力性能并开展了流道的优化分析,通过物理模型试验获得了泵装置的能量性能。【结果】给出了肘形进水流道弯肘段方变圆渐缩型线、出水流道隔墩起始位置及隔墩长度的优化方案,优化后的肘形进水流道出口面的轴向速度分布均匀度提高了3.32%,加权平均偏流角减小了0.945°,水力损失减小了10.4%;相比原设计方案,优化的虹吸式出水流道水力损失减小了7.51%。在叶片安放角+2°、设计扬程6.30 m时,原型泵装置流量为35.2 m^(3)/s,满足设计流量的要求,效率为76.02%;在最大扬程6.8 m时,原型泵装置流量为33.84 m^(3)/s,效率为75.97%;在平均扬程5.55 m时,原型泵装置流量36.58 m^(3)/s,效率为74.23%。【结论】在保证进出水流道主要控制尺寸不变条件时仅缩短肘形进水流道的进口宽度至2.2D,虹吸式出水流道的隔墩起始位置向出水侧移动0.772D且保持隔墩头部与水流方向垂直的条件时,泗阳二站改造工程泵装置的水力效率相对较高,有助于保障改造后泗阳二站的安全高效稳定运行。

轴流脱粒与分离装置脱粒过程的高速摄像分析

以螺旋叶片、板齿组合式轴流脱粒与分离装置为研究对象,借助高速摄像技术对稻谷的脱粒过程和脱粒后籽粒的运动方式进行了观察,通过观察分析可知,籽粒在脱粒部件梳刷、冲击、碰撞及物料之间相互搓擦的作用下,从枝梗上分离下来,期间稻穗呈环扣状,籽粒以环扣为中心向四周散射。稻谷进入脱粒空间后迅速形成薄层,并在脱粒部件和导向叶片的联合作用下,旋转向前涌动。当稻谷层受到冲击和梳刷作用时,瞬间被压缩,随之被抛离,呈蓬松状态,使被脱下的籽粒有机会穿过蓬松茎秆层分离出去。