切纵流清选室气道气流优化与仿真研究

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1、2015年2月农机化研究第2期切纵流清选室气道气流优化与仿真研究李方，李耀明(江苏大学现代农业装备与技术教育部重点试验室，江苏镇江212013)摘要:为了提高切纵流联合收割机对高产、潮湿、易糊筛谷物的清选效率，从改善清选室内气道气流角度出发，对振动筛结构提出优化改进。通过对清选室内气流场的CFD数值模拟，对具有流线型结构的弧板作为下抖动板进行了分析，仿真对比了流线型弧板结构与原结构室内气流分布的不同，并进行田间对比试验。结果表明:流线型弧板对筛前段气流速度的提高具有明显效果，田间水稻试验验证了改进结构的准确性，籽粒的损失率和含杂率分别从2．46%和

2、4．78%降低到0．78%和1．8%。关键词:联合收割机;数值模拟;清选效率;结构优化中图分类号:S225．3文献标识码:A文章编号:1003－188X(2015)02－0075－04DOI:10.13427/j.cnki.njyi.2015.02.0180引言1切纵流清选装置结构［1］随着联合收割机技术的发展，切纵流联合收割1．1切纵流清选室内脱出物分布特点机作为新开发的机型，以比传统的单(双)横轴流联合由于切纵流联合收割机与传统收割机脱粒结构收割机喂入量更大、作业效率更高等优点受到广大农的差异，在切纵流上安装传统的风筛式清选装置清选户的青睐。效

3、果并不理想。为了设计出适合切纵流机型的清选目前，市场上销售的切纵流联合收割机脱粒装置装置，对切纵流结构下清选室内清选物料的分布情况采用前置切流滚筒后接纵轴流滚筒结构，虽提高了喂进行了分析。在4LZ－850型切纵流联合收割机建立入量，同时也增加了清选负荷。清选装置主要是传统的试验台上，以“武粳13”水稻为物料进行台架试验，［2］的离心风机加双层振动筛式结构，该结构在0～得到脱出物在振动筛上的分布形式，如图1所示。3kg/s时清选效果好，损失率和含杂率都较低，能满足横轴流式联合收割机的作业要求;但切纵流联合收割机产生的待清选物料达到3～6kg/s，对安

4、装传统风筛式清选装置的切纵流联合收割机来说很难满足清选要求。为了提高切纵流联合收割机的作业效率，对切纵流联合收割机上风筛式清选结构进行改进或提出新的筛分清选结构具有重要意义和研究价值。本文从改善切纵流联合收割机清选室气道气流［3］的角度出发，以4LZ－850型切纵流联合收割机为试验样机，对振动筛的结构进行改进，来改善清选室图1水稻清选室内脱出物分布内气流的分布;借助CFD气流场的数值模拟，研究适Fig．1Distributionofriceincleaningshoes合切纵流联合收割机的筛分清选装置，并进行相应的1．2切纵流清选装置结构特点田间试

5、验以验证结构改进的可行性。通过分析切纵流清选室内脱出物的分布，为了找到传统的风筛式清选装置用于切纵流机型存在的缺收稿日期:2014－03－10点，进一步明确清选装置中对气流形成的影响结构以基金项目:国家“863计划”项目(2012AA10A502);江苏大学课外科研立项资助项目(11A190)及需要改进的部位，开展了对切纵流清选装置结构特作者简介:李方(1985－)，男，湖南娄底人，硕士研究生，(E－点［4］的分析研究。mail)lifang_smart@163．com。切纵流联合收割机在水稻收割时采用的脱粒清通讯作者:李耀明(1959－)，男，江

6、苏苏州人，教授，博士生导师，(E－mail)yml@ujs．edu．cn。选装置结构如图2所示。·75·2015年2月农机化研究第2期的分布有重要的作用，其结构形状直接影响气流进入清选室的大小和方向。2模型建立与数值模拟2．1模型建立与网格划分根据样机田间作业时结构的实际尺寸和工作参数，对样机进行三维模型建立，建立的切纵流清选室内气流计算域模型如图4所示。1．切流滚筒2．纵轴流滚筒3．切流滚筒凹板筛4．纵流滚筒凹板筛5．上抖动板6．风机7．下抖动板8．第I导风板9．第II导风板10．鱼鳞筛开度调节板11．输粮搅龙12．冲孔筛13．鱼鳞筛14．二次杂

7、余搅龙15．尾筛图2切纵流联合收获机脱粒分离－清选系统结构简图Fig．2Diagramofthreshing－cleaningpartstructure从图2可以看出切纵流清选物料时的气道气流路径:气流由离心风机产生，在风机出风口处第I、第II导风板作用下气流被分成3部分进入清选室。其图4清选室型腔CFD计算域结构中，大部分气流经振动筛下抖动板导向，然后经上鱼Fig．4DiagramofcleaningchambercavityCFDcalculationdomainstructure鳞筛进入清选室;一小部分气流在第II导风板作用将建立好的三维模型

8、导入Fluent的前处理软件下，气流经下清选壁导向后进入清选室内。切纵流清ICEM中进行网格划分，计算域中不同面域采用不同