振动筛不同运动形式对玉米颗粒群分散性影响的试验研究

发布时间：2020-04-14 18:39

【摘要】：振动筛是玉米联合收获机的重要组成部分,它直接影响到玉米联合收获机的工作性能。振动筛在作业时,颗粒群在振动筛筛面上的分散程度直接影响物料的分散与透筛,进而影响振动筛的筛分效率。目前对于不同振动筛筛面上颗粒群分散度的研究主要以仿真研究为主,而对不同筛面上颗粒群的分散性进行台架试验的研究鲜有报道,且忽略了气流的作用。谷物清选装置中振动筛的运动形式和气流的作用都会对颗粒群的分散度产生影响,在初始气流相同的情况下,由于振动筛的运动情况不同时振动筛筛上空间气流分布不同,气流对颗粒的作用效果不同,鉴于通过台架试验调节风机流量也很难实现不同振动筛筛上气流场分布相同。依靠国家自然科学基金(51475090)、黑龙江省科学基金(E2017004)、国家重点研发计划项目(2018YFD0300103)以及北方寒地现代农业装备黑龙江省重点实验室,故研究时主要考虑振动筛的运动形式对颗粒群分散度的影响并对其进行研究。研究主要包括振动筛机构的选取、不同振动筛机构的组成与运动学分析、三种振动筛筛面上颗粒非线性跳动理论分析、平板上颗粒群分散性试验、物料筛分台架试验等内容,研究内容与结论具体如下:(1)以平面往复振动筛、三移动一摆动振动筛、三移动两摆动筛为研究平台,阐述了三种振动筛机构的组成及其工作原理。平面往复振动筛筛面在驱动机构的驱动下可以实现沿x、y方向的移动;三移动一摆动振动筛筛面在驱动机构的驱动下可以实现沿x、y、z方向的移动和沿y方向的摆动;三移动两摆动筛筛面在驱动机构的驱动下可以实现沿x、y、z方向的移动和沿x、y方向的摆动。(2)根据三种振动筛的驱动机构,推导了筛面运动方程,求得振动筛的二维映射,进一步求出二维映射的雅可比矩阵的特征值。基于Matlab数值计算及可视化功能对三种振动筛的不动点映射特征值进行数值模拟,获得颗粒在平面往复振动筛、三移动一摆动振动筛、三移动两摆动振动筛上沿筛面长度方向的运动规律。(3)利用高速摄像对振动平板上的颗粒群进行分散性追踪试验,根据颗粒群综合分散性指标计算公式获得三种振动筛不同主轴转速下颗粒群的分散度,确定了平面往复、三移动一摆动、三移动两摆动振动平板上颗粒群较优分散度对应的机构主轴转速分别为240 r/min、250r/min、240 r/min。(4)利用高速摄像后处理软件提取颗粒在三种振动平板上不同时刻的坐标,获得颗粒沿筛面x、y、z方向的位移,通过结果分析确定颗粒在三种振动平板上不同方向的位移随着时间的变化规律,从而得出其对颗粒群分散性的影响。(5)利用高速摄像后处理软件对试验进行处理,获得在主轴较优转速下,玉米颗粒群在平面往复振动平板上、三移动一摆动和三移动两摆动振动平板上的综合分散度分别为34.06、38.96、40.73。通过对比颗粒群在三种振动平板上的综合分散度,判断出振动筛运动形式对颗粒群分散效果的影响。(6)对玉米脱出物在三种振动筛筛面上进行物料筛分试验,以分散度和筛分效率作为试验指标,实时追踪玉米颗粒群的分散情况。获得分散度与筛分效率之间的关系。玉米脱出物喂入量为5 kg/s时,三种振动筛的筛分性能由高到低依次为:三移动两摆动振动筛、三移动一摆动振动筛、平面往复振动筛。研究证明了用平板对颗粒群分散度进行研究的可行性及平板试验结果的准确性,为不同振动筛的选用及性能分析提供参考。
【图文】：

自谐振,激励振动

引言用振动装置和带有锥形筛网的转筒筛装置（见图 1-2），阐述了影响筛孔堵塞的主要机械操参数[20]。Modrzewski Remigiusz 等在驱动振动器驱动条件下，利用双频振动筛对破碎玄武进行了试验研究，评估了筛分物料的筛分效率和筛分性能，为工业工作条件下双频振动筛参数优化及选用提供参考[21]。Gawenda Tomasz 等使用滚动振动筛在实验室平台上对石灰石行筛分研究。对振动器的不同批量输出以及不同的偏转角进行了批量试验。计算了定量和性的效果指标，以及与筛孔大小有关的缺陷和可能误差。一个确定筛分效果的模型，它是个自变量的函数：筛板垂直振动的振幅、筛分时间、批次产量和筛孔尺寸[22]。

转筒筛,锥形筛网

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