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基于EDEM的输粮搅龙输送性能仿真研究与优化

杨洋  
【摘要】:实现谷物收获机械化是实现农业现代化,解决“三农”问题的重要途径。在稻麦收获作业中,大量使用联合收割机,而输粮搅龙在联合收割机中被广泛运用于粮食输送及升运,其性能优劣是决定收割效率及粮食质量的重要因素。然而,当前收割机输粮搅龙普遍存在输送效率还不够高,能耗大以及粮食破碎等问题。其原因在于输粮搅龙的设计手段相对落后,样机实验受到季节性制约等。因此,有必要运用一些现代设计及实验手段对其输送性能参数进行研究和优化。本文以收割机输粮搅龙为研究对象,以输粮搅龙的输送性能(以输送效率、功率消耗以及麦粒破碎机率这3个指标衡量)为研究目标,以离散元法为理论依据,使用EDEM软件及正交实验设计方法为工具,研究了横搅龙转速、竖搅龙转速、麦粒填充率以及搅龙螺旋直径这4个因素对输粮搅龙输送性能的影响,综合实际需求确定了一组最优的参数组合并在EDEM中进行了仿真验证,仿真研究结果表明,运用离散元法结合正交实验设计方法这种研究手段对研究及优化收割机输粮设备是可行的。主要进行的工作如下:(1)通过单质点法对输粮搅龙输送机理进行分析,在此基础上确定以输粮搅龙的输送效率、功率消耗及麦粒破损机率这3个指标来衡量输粮搅龙的输送性能,同时选取横搅龙转速、竖搅龙转速、麦粒填充率及搅龙螺旋直径这4个因素的变化对上述3个指标的影响进行分析和研究,并结合离散元理论及EDEM软件特性提出了对不同指标新的研究方法,最后结合所研究收割机实际要求确定了输粮搅龙相关参数。(2)在Creo中建立输粮搅龙三维模型并导入离散元仿真软件EDEM,同时在EDEM内建立麦粒仿真模型并设置好相关仿真参数,对确定研究的4个因素进行单因素仿真实验,分析得出每一个因素变化对输送效率、功率消耗以及麦粒破损机率这3个指标的影响,在此基础上确定了各因素用于后续正交实验的水平。(3)设计正交实验并在EDEM软件中进行仿真,根据实验结果分析得到对不同指标各因素的影响主次关系以及最优的因素水平。结合实际需求确定最优参数组合,并将最优参数组合在EDEM中进行仿真验证。通过对比优化前后结果,发现在输粮搅龙其他参数不变的情况下,通过适当增加麦粒填充率同时适量减小搅龙螺旋直的方式可以实现输送效率提升,单位输送量能量消耗和麦粒破碎机率下降的目的,优化后的收割机输粮搅龙综合输送性能得到提升。


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