农业物料仿生防堵筛分中的摩擦与颗粒运动研究

发布时间：2021-01-19 01:16

　　物料筛分是机械化联合收获中的重要环节。筛分环节的物料堵塞会导致筛分效率迅速降低、清选损失迅速增加。在我国油菜机械化收获方面,由于收获期油菜茎秆含水率高、籽粒成熟度不一致等原因导致脱出物湿度高、粘性大,使得机械化收获时清选筛面容易被物料堵塞,严重制约了油菜机收率的提高。另一方面,随着我国主要粮食作物机收率的大幅提高和收获技术的不断升级,由机具脱粒结构形式（如纵轴流结构）或大喂入量等因素在筛分环节导致的物料偏置、堆积堵塞问题也开始得到重视,需要对传统往复式筛分方式作出改进。仿生研究是近年来的热门研究领域,为解决各行业领域内的相关问题提供了诸多行之有效的解决之道和有益启发。本文针对上述农业物料筛分环节面临的两种堵塞问题,分别从表面仿生和运动仿生的角度入手,通过理论分析、数值计算、软件模拟和台架试验等手段,对农业物料仿生防堵筛分中的非光滑表面摩擦减阻机理、变振幅筛分技术、颗粒群分散迁移运动特征和不同颗粒能量吸收率等进行了深入研究。本文的主要内容如下：（1）为揭示仿生非光滑表面对油菜物料的减阻机理,分别从试验结果分析和理论建模分析两个方面研究分析了油菜茎秆与仿生非光滑表面之间的摩擦减阻现象。在往... 

【文章来源】：江苏大学江苏省

【文章页数】：148 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
主要符号说明
第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 国内外农业物料筛分方面的研究现状与分析
        1.2.1 国内农业物料筛分方面的研究现状
        1.2.2 国外农业物料筛分方面的研究现状
    1.3 国内外农业装备领域的仿生研究现状与分析
        1.3.1 国内农业装备领域的仿生研究现状
        1.3.2 国外农业装备领域的仿生研究现状
    1.4 本文的研究目标与意义
    1.5 本文的研究内容与技术方案
        1.5.1 研究内容
        1.5.2 技术方案
    1.6 本章小结
第二章 油菜茎秆与非光滑筛面的摩擦试验研究
    2.1 田间试验概述
    2.2 摩擦试验的材料与方法
        2.2.1 试验设备与参数设置
        2.2.2 专用试验夹具
        2.2.3 摩擦试件
    2.3 稳态往复摩擦力的识别
        2.3.1 试验所得典型往复摩擦力曲线
        2.3.2 往复摩擦全程的时频分析
    2.4 稳态往复摩擦力的分析
        2.4.1 稳态往复摩擦的位移和速度
        2.4.2 往复摩擦力的相图分析
        2.4.3 往复频率对往复摩擦的影响
    2.5. 本章小结
第三章 油菜茎秆与非光滑筛面的微振减阻理论分析
    3.1 接触模型的建立
        3.1.1 实际接触关系的简化
        3.1.2 物理模型的建立
    3.2 数学模型的建立与推导
cq的推导">        3.2.1 系统动力学方程的建立与等效瞬时冲击力F_cq的推导
i的推导">        3.2.2 碰撞时间△t_i的推导
1和l₂的确定">        3.2.3 结构参数θ、l₁和l₂的确定
        3.2.4 系统响应的计算方法推导
    3.3 算例与结果讨论
        3.3.1 计算参数
        3.3.2 结果与讨论
    3.4 本章小结
第四章 人工簸扬谷物的仿生研究
    4.1 人工簸扬谷物
    4.2 材料与方法
        4.2.1 研究对象
        4.2.2 试验设备与方法
    4.3 目标图像的跟踪处理
    4.4 结果与讨论
    4.5 本章小结
第五章 平面变振幅筛分机构分析
    5.1 典型往复筛分机构简析
        5.1.1 优点分析
        5.1.2 不足之处
    5.2 变振幅筛分方法
        5.2.1 启发来源
        5.2.2 实现思路
        5.2.3 构建变振幅筛分机构
    5.3 变振幅筛分机构的运动位移分析
        5.3.1 筛面标记点的位移
i和振幅|r_i|">        5.3.2 筛面各点的振动方向角β_i和振幅|r_i|
    5.4 变振幅筛分机构的多自由度分解
        5.4.1 离散元模拟对复杂运动设置的要求
        5.4.2 多自由度分解过程
    5.5 筛面局部抛掷强度分析与计算
        5.5.1 筛面局部抛掷强度
        5.5.2 初始时刻在不同吊杆倾角条件下的筛面局部抛掷强度
        5.5.3 一周期内在不同前吊杆倾角条件下的筛面局部抛掷强度
    5.6 本章小结
第六章 农业物料变振幅颗粒运动模拟与分析
    6.1 颗粒运动模拟中的参数设置
    6.2 颗粒运动唯象分析
        6.2.1 颗粒群整体运动分析
        6.2.2 单颗粒运动分析
    6.3 颗粒群运动特征分析
        6.3.1 颗粒群运动特征的定义
        6.3.2 颗粒运动特征的计算结果分析
    6.4 本章小结
第七章 基于能量关系的筛面颗粒群运动研究
    7.1 筛面任一位置在单周期内对单位质量颗粒可能提供的能量
    7.2 单周期内筛面整体能够提供的最大机械能
    7.3 EDEM模拟中单周期内颗粒群的能量吸收计算
    7.4 前吊杆倾角对颗粒能量及其吸收率的影响
        7.4.1 前吊杆倾角对谷粒和茎秆动能及其吸收率的影响
        7.4.2 前吊杆倾角对谷粒和茎秆势能及其吸收率的影响
    7.5 振动频率对颗粒能量及其吸收率的影响
        7.5.1 振动频率对谷粒和茎秆的动能及其吸收率的影响
        7.5.2 振动频率对谷粒和茎秆的势能及其吸收率的影响
    7.6 本章小结
第八章 农业物料变振幅筛分试验
    8.1 试验台结构
    8.2 试验方案
    8.3 试验结果的处理
    8.4 试验结果分析
        8.4.1 与仿真试验结果的直观对比
        8.4.2 前吊杆倾角对颗粒群运动的影响
    8.5 本章小结
第九章 总结与展望
    9.1 总结
    9.2 主要创新点
    9.3 展望
参考文献
致谢
攻读博士学位期间取得的成果
附录



本文编号：2986042