小型甘蔗收获机除杂风机的气动设计.pdf

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1、2015年10月农机化研究第10期小型甘蔗收获机除杂风机的气动设计1211王海波，李尚平，麻芳兰，李政(1．广西大学机械学院，南宁530004;2．广西民族大学，南宁530007)摘要:采用孤立叶型法进行除杂风机的设计，通过气动设计计算，设计出除杂风机叶片的基本结构和设计参数，同时结合Excel和SolidWorks软件来建立除杂风机叶片实体模型。通过对模型的分析，为后续物理样机的设计与制造提供充分的理论基础。关键词:甘蔗收割机;除杂风机;孤立叶型法;气动设计+中图分类号:S225．53文献标识码:A文章编号:1003－188X(2015)10－0103－05DOI

2、:10.13427/j.cnki.njyi.2015.10.022切断刀后方的侧面，将甘蔗与杂质分离开。该机构具0引言有较好的通用性。除杂风机装置主要起分离杂质的作用，要求其可2)现有应用于甘蔗收获机的风机为抽风式，需要靠、高效且实用。因此，除杂风机装置要满足一定的克服较大阻力将甘蔗上的杂质向上方抽走，消耗功率功能要求，完成预期的功能是关键。从前期的研究可较大。侧面鼓风式除杂相对于目前的抽风式除杂方知:由于甘蔗在物流通道内通过，抽风式除杂风机位式来说，具有克服阻力小、功耗小等优点，能很好地解于物流通道上部，其空间较为狭小，并且杂叶与甘蔗决甘蔗与杂质分离不彻底等问题。

3、缠绕，依靠吸力比较难将杂叶分离干净。通过对甘蔗杂质分布统计可知:在无除杂装置情况下，甘蔗杂质有接近40%是和甘蔗一起输出到输送辊后方;而杂质占甘蔗比重达到20%，大量的杂质在物流通道内较难清理。同时，抽风式除杂风机消耗功耗较大，不能很好满足甘蔗收获的经济性和高效性，因而尝试设计了一种侧面鼓风式的风机。图1轴流风机1侧面鼓风式除杂风机结构设计Fig．1Axialfan本文设计了一种侧面鼓风式除杂风机结构，实体模型如图1所示。其安装于整杆式小型甘蔗收获机输送辊后方(见图2)，通过侧面吹风，将甘蔗与杂质分离干净。该除杂风机能够实现将甘蔗与杂质清除分离，且结构较简单，相对来

4、说制造成本较低，主要通过液压驱动。该除杂机构有以下优点:1)所设计为整杆式小型甘蔗收获机除杂风机，同样适用于切断式的机型，可安装于切断式甘蔗收获机收稿日期:2014－10－22基金项目:国家自然科学基金项目(51465006)作者简介:王海波(1988－)，男，石家庄人，硕士，(E－mail)hb-wangedu@126．com。通讯作者:李尚平(1956－)，男，广西玉林人，教授，博士生导师，图2风机示意图(E－mail)spli501@vip．sina．com。Fig．2Schematicfan·103·2015年10月农机化研究第10期［2－6］流量系数为2侧

5、面鼓风式除杂风机的气动设计计算qφ==0．282．1主要结构参数的选取及计算πD2ut4轴流通风机的设计方法主要有两种:一是孤立叶全压系数为型设计法;二是叶栅设计法。根据文献［2］，对于除杂2p风机来说，本文采用孤立叶型设计法设计除杂风机。Ψ=2=0．204ρut在进行叶轮气动计算之前，首先要确定风机的主3)轮毂比d。在设计轴流通风机时，必须确定轮要设计参数—流量Q和全压P。流量Q根据收割机除杂过程中需清除的杂质数量确定，并与之成正比。毂比d，则1)除杂风机流量Q为Dhd=(4)qDt1qε3Q==(m/s)(1)υγυγ其中，Dh为轮毂直径;Dt为叶轮外径。［5］

6、其中，q为喂入量，设计收获甘蔗为4～6t/h，取q轮毂比对风机的压力、流量、效率等都有影响。=1．67kg/s;ε为需清除杂质所占比重，收获甘蔗需要本文选用轮毂比为d=0．4，此时轮毂直径d=dD=0．4清除的杂质包括蔗叶、泥土、杂草等，主要为蔗叶;根×0．63=0．252m。据成熟甘蔗的杂质比重测量数据，杂质占甘蔗总质量4)叶轮叶片数目z。叶轮叶片数目对通风机全压、3比重平均为20%;γ为空气密度，γ=1．2kg/m;υ为全压效率、噪声、性能曲线形状及工作区域都有影响。含杂质气流的混合浓度比，取υ=0．1，得到Q=2．对于一定的轮毂比d和叶片弦长b的风机，有比较合

7、378m/s。实际工况较为复杂，取冗余系数为1．5，故Q理的叶片数目z，可根据公式(5)计算或由表1选择。33=4．17m/s=15012m/h。1+d根据现有样机及查阅风机手册，除杂风机设计流Z=πλmτm(5)1－d3量为15012m/h，全压为280Pa，转速为1450r/min，其中，τm为平均半径处的叶栅稠度;λm=l/bm为3空气密度为1．2kg/m。平均半径处叶片的展弦比。轴流风机具体结构方案的选择比较复杂，一般可表1叶片数目与轮毂间关系大致参考风机的比转速n或压力系数p，则Table1Therelationshipbetweenleafnumbe