轴流脱粒滚筒功耗模型的研究_张认成
螺旋叶片带板齿式轴流脱粒与分离装置试验台功耗的试验研究
圈 １ 幔入 ■ ．导 板 导 角和 滚 筒线 速度 与 功 耗的 关 系
由 图 １可 以看 出 。随 着 喂人 量 的 增 加 ，功 耗 增
．
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２０ ０ ６年 １ ２月
农 机 化 研 究
第 １ ２期
功 耗 问 题 进 行 了研 究 。
以上的显著水 平 ，简化后 的 回归方 程为
Ｉ ；＝１ ９ ６＋３ ６ ｘ ５ ９ ．６ ｌ＋１ １ ． ３ ２—１２ ｘ３ ． ８ ＋ ． １ ＋１３ ｘ
．
２ ６￣ ｏ ８； １７ｌ ． ｘ ＋ ． 一． ｘ ３ ３ ９ ２ 计 算各 因 素 的 贡 献 率 为
动 ，脱粒柔和且工作 时间长 ，所 以脱粒 和分离 比较 充分 ，因而在脱净率 、破碎 率和分离率等项 目指标 方 面都 优 于 切 流 装 置 ，它 的 分 离 能 力 足 以取 代 庞 大 的逐稿器 而缩小机器的尺 寸。尤其是其性能适应 多 种作物 的要 求 ，是一种很有前 途的脱粒装置 ，轴 流 脱 粒 与 分 离 装 置 在 国 内外 日益 得 到 重 视 和发 展 …。 因此 利 用 自行 研 制 的 试 验 台 ，对 水 稻 脱 粒 过 程 中 的
轴 流 脱 粒 与 分 离 装 置 在 工 作 时 谷 物 流作 螺 旋 运
３ 试 验 结 果分 析
采 用 Ｄ ｔ ｒ ｃ ｓ ｉｇ Ｓ ｓ ｅ ａ ａ Ｐ ｏ ｅ ｓ ｎ ｙ ｔｍ数 据 处 理 系 统 ， 得 回归 方 程 ，对 回归 系 数 进 行 ｔ 检 验 。达 到 ０ ０ ．５
ｌ ２ ３ ２ Ａ ２ １ ５ Ａ 。 １ ８ ８ ＝ ．３ ｚ ． ４ ＝ ＝．７
通 过 贡 献 率 的 大 小 表 明 ，在 ３个 因 素 中 。喂 人 量 对 功 耗 的 影 响最 大 ，其 次 是 滚 筒 线 速 度 。影 响 最
【完美升级版】家用小型玉米脱粒机的设计毕业论文设计
郑州航空工业管理学院毕业论文（设计）题目家用小型玉米脱粒机的设计毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。
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水稻脱粒损伤成因及其调控方法分析
水稻脱粒损伤成因及其调控方法分析惠东志;谢方平;卢向阳;孙松林;罗锡文【摘要】脱粒是水稻收获工作的关键环节.由于刚性冲击作用,在脱粒过程中稻谷或多或少会受到损伤,这些损伤严重影响了以水稻为原料的后续产品加工及水稻种子生产,对其综合效益有着较大的负面影响.为此,对水稻脱粒损伤的研究现状进行了分析,对其调控方法进行了探讨,提出了作为一种新型脱粒方式,研究柔性脱粒有着现实的意义.【期刊名称】《农机化研究》【年(卷),期】2009(031)005【总页数】4页(P235-237,240)【关键词】水稻;脱粒方法;损伤;柔性脱粒【作者】惠东志;谢方平;卢向阳;孙松林;罗锡文【作者单位】湖南农业大学,工学院,长沙,410128;湖南农业大学,工学院,长沙,410128;湖南农业大学,生科院,长沙,410128;湖南农业大学,工学院,长沙,410128;华南农业大学,工程学院,广州,510642【正文语种】中文【中图分类】S233.710 引言水稻是我国最主要的粮食作物之一。
脱粒是水稻收获中必不可少又至关重要的环节，但是由于各种脱粒装置都是通过刚性作用，脱下来的水稻谷粒或多或少存在包括脱壳、破碎和内部裂纹等损伤。
这些损伤严重地影响了稻谷加工的成米率和稻谷生产效益(种子加工则影响发芽率等)，可以肯定稻谷损伤将大大削弱稻谷的市场价值，也增加了处理、加工和存储中的问题。
为最大限度地提高大米等级和精度，增加其附加值，提高农民的收入，保证种子的发芽率，开展水稻脱粒损伤及其调控研究显得非常迫切。
研究水稻脱粒损伤的成因，不仅能为脱粒装置的设计、优化提供理论依据，还能为寻找新的脱粒方式提供思路，对解决粮食生产安全也有着不可忽视的现实意义。
1 常见的水稻脱粒方法1.1 冲击脱粒此方式主要依靠脱粒部件与水稻穗头的相互冲击作用完成脱粒。
脱粒部件冲击力大，脱粒时增加冲击强度，可以提高脱粒效率并保证脱净率，但易使谷粒破碎和损伤；反过来，降低冲击强度能够减少谷粒的破损，但脱净率难以保证。
钉齿式双滚筒轴流脱粒与分离装置的试验研究
ｏ ｅ ａｎｎ ｏｓ ｔ）ａ ｎｔ ｃｉ ｌ ｎ ｆ ｎｔ ｎ ｌ ａａ ｔ ｓｆ ｌ ｎ ｌ ｏ ｔ ａ ｓｏｔ ａｅ ｆｒｍ ｉｉ ｃ ｐ，ｅ ｇｒ ｃ ｎ ｃｓ ｒ ｔ ｎ ｄ ｕ ｉ ｒｍ ｅ ｉ ａ ｇ ｈ ｔ ｎ ｒ ｖｎ， ｄ ｏ ｕｏ ａ ａ ｃ ｏ ｐ ｅ ｒ ｈ ｘ ｅｆ ｅ ｒ ｐ ａ ｅ ｆｅ ｔ ｃｌ ｄｒ ｐ ｅ ）Ｗ ｐ ｒ ｉ ｐ ｒ ｎａ ｍ ｔｏ ｒ ｇ ｎ ｌｒ ｌ ｅ ｇ ， ａ ｅ ｅｄｒ ｅ ｙｉ ｅ ｅｄ ｎ ｅ ｌ ｅ ｗｔ ｔ ｅ ｅｉ ｔｌ ｈ ｄｏ ｏ ｈ ｏ ａ ｓ ｎ ｎ ｔ ａ， ｎ ｓ ｓ ｘ ｏ ｄ ｈｈ ｘ ｍ ｅ ｅ ｅ ｆ ｔ ｏ ａ ｔ ｄｉ ｉ ｄ ｈ ｒ ａｉｎｈ ｓｗ ｉ ｅ ｒ ｔ ｏｅ ａ ａｉ ｔ ｄｓ ｎａ ， ａ ｉｌ－ ｏ ｎｔ ｎ ｎ ｌ ｅ．Ｔ ｅｄ — ｅ ｔ ｓ ｉ ｈｃ ｒ ｅ ｈ ｒｔ ｌ ｓ ｏ ｅｇ ｎ ｕｅｏ ｘ ａ — ｗ ｕ ｉ Ｗ ａ ｙ ｄ ｈ ｉ ｌｏ ｐ ｈ ｆ ｓｅ ｃ ｉ ｂ ｓ ｉ ｄ ｓｆ ｌ ｆ ｓ ａ ｚ ｓ ｔｂ ｔ ｎ ｏ ｍ ｔ ｉｌ ｅ ｒ ｈｎ ｎ ｐ ｒｔ ｇＷ ｎ ｌ ｅ ．ｔｒ ｈｎ ｎ ｐ ｒｔ ｇ ｒ ｕｉ ａ ｅ ａ ｒ ｈｅ ｉｇａ ｓ ａａｉ ｎ ａ ｙ ｄ ｈ ｓｉ ａ ｓ ａａｉ ． ｉ ｏ ｆ ｒ ｔｓ ｄ ｅ ｎ ｓ ａ ｓ ｅ ｇ ｄ ｅ ｎ
的性 能试 验 ， 出 了滚 筒 线速度 、 向板 导 角、 入 量 同功耗 、 得 导 喂 脱不 净率 、 茎秆破 碎程 度 、 夹带损 失 率、 总损 失等 性 能指标 的试验 结 果 ， 明确 了相 互 关 系及影 响 ， 分析 了脱 出物沿 轴 向分布规 律 。 关键 词 ： 流 ； 粒 与分 离装 置 ； 稻 轴 脱 水 【 ｓ ａｔ ｎｏｄｒｏｅ ｌｒ ｔｒ ｈｎ ｎ ｐ ｒｔ ｇｐｒ ｒａｃ ｏ ｂ ｒｍ ｘ ｌ ｆｏ Ａｂｔ ｃ】／ ｒｅ ｐｏｅ ｈｅ ｉｇａｄｓ ａａｉ ｅｏｍ ｎｅｏ ｕｌｄｕ ｏ ｉ — ｗ ｒ ｔ ｘ ｓ ｅ ｎ ｆ ｆｄ ｅ ｆａ ａ ｌ
轴流式脱粒装置获3项国家专利
轴流式脱粒装置获3项国家专利
李亮
【期刊名称】《农业机械》
【年(卷),期】2004()2
【总页数】1页(P58-58)
【关键词】轴流式脱粒装置;国家专利;脱谷质量;惊纹率
【作者】李亮
【作者单位】
【正文语种】中文
【中图分类】S226.1
【相关文献】
1.获国家专利奖油菜捡拾脱粒机 [J],
2.轴流式脱粒装置脱粒性能的试验研究 [J], 刘辉;刘鹏程;张建军;谢守勇;张祥星
3.收割机轴流式脱粒装置获3项专利 [J],
4.5TY-690型自动上料玉米脱粒机获国家专利/金针菇工厂化生产技术研究与开发/设施栽培钵体育苗机械化技术体系的研究 [J],
5.轴流式脱粒装置荣获三项国家专利 [J], 李亮;韩鸿声
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轴流式脱粒装置脱出物沿滚筒轴向分布规律研究
摘 要 ： 利用 自行研制 的螺旋叶片带板齿式轴流脱粒与分离装置，进行了水稻脱粒试验研究， 目的是研究脱出物
沿滚 筒轴 向的分 布 规律 。试验 结果 表 明 ，脱 出物 沿 轴 向 分布 规 律 受籽 粒 的 分布 影 响 较大 ，子 粒分 布 曲线 规 律 显 著 ， 在 不 同喂 入量 的情 况 分 布形 式 相似 ，喂入 量 大 曲线 的 峰值 较 高 。该研 究 为 脱 粒与 分 离装 置 的 进一 步 研究 提 供 了 理
Ａ ｓｒｃ：Ｉ ｒｅ ｔ ｎ ｅｔ ａ ｈ ｉｒ ｕｉｎ ｒｇ ｌ ｉｅ ｆａ ｉ ｉ ｃ ｏ ｆｅ ｅｇ ｇ ｏｊｃ ｂ ｔａｔ ｎ ｏｄｒ ｏ ｉｖｓ ｇｔ ｔｅ ｄｓ ｉ ｔ ｅ ｕ ｒ ｉ ｏ ｘａ ｄｒ ｔ ｎ ｏ ｍ ｒｉ ｂｅｔ ｉ ｅ ｔｂ ｏ ａｔｓ ｌ ｅｉ ｎ ，
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第 １ ８卷 第 ５期 ２０ ０ ６年 １ ０月
黑 龙 江 八 一 农 垦 大 学 学 报 Ｊｕｎ ｌ ｏ Ｈｅ ｏ ｇｉ ｇ ｏｒａ ｆ ｉ ｎｊ ｎ Ａｕ ｕｔ Ｆｒｔ ａ ｄ ｅｌｍａ ｏ Ｕ ｉｅｓｙ ｌ ａ ｇ ｓ ｉ Ｌ ｎ Ｒ ｃａ ｔ ｎ ｎｖ ｒｉ ｓ ｉ ｔ
ｏ ｍｅｇｎ ｊｃ ｔ ｉｌ ｌ Ｔ ｒｓ ｉｇＩ ｓａｌｔ ｎ ｆ Ｅ ｒ ｉｇＯｂｅｔ ｈＡｘａ ｏ ｈ ｅｈｎ ｎｔｌ ｉ ｗｉ Ｆ ｗ ａｏ
Ｚ ＨＡＮＧ ｉ ｅ ｇ ＡＩ ｏ ｇｊａ ， Ｚ Ｙ — ｎ ，Ｌ ｎ —ｉｎ ＨＡＮＧ ｎ ｅ １ ｆ Ｙ Ｋｕ ｔ ． ａ
ｂ ｐ ｌ ｄｔ ｘ ｅｉｎ ｅ ｅａ ｐ ｉ ｏ ｅ ｐ ｒｅ ｃ ． ｅ
联合收割机脱粒滚筒负荷建模与试验
中国 农 机 化 学 报
Ｊ ｏ ｕ ｒ ｎ ａ ｌ ｏ ｆ Ｃｈ ｉ ｎ ｅ ｓ ｅ Ａｇ ｒ ｉ ｃ ｕ ｈ ｕ ｒ ａ ｌ Ｍｅ ｃ ｈ ａ ｎ ｉ ｚ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ
Ｖｏ １ ． ３ ４ Ｎｏ ． ３ Ｍａ ｖ． ２ ０１ ３
筒 进 行 监 控 ．将 脱 粒滚 筒 负荷 控 制 在预 定 的范 围 内 ． 是保 证脱 粒质 量 和工作 效率 的有 效方 法和 重要 手段 ［ １ ］
如 何 表 征 脱 粒 滚 筒 负 荷 是 设 计 其 监 控 系统 的 关 键 问 题 张认 成等 人 以滚 筒 转 速建 立滚 筒 控 制系 统 ＿ ２ １ ．
制 。但 是 ， 目前 直 接 检 测 喂人 量 尚无 实 时 准 确 的检 测 手 段 ．并 且 根 据 检 测 的 喂人 量 建 立 的监 控 系 统 有
一
试验样 机采用星光 ４ Ｌ Ｌ 一２ ． ０ Ｙ （ 图 １ ）稻 麦 油 多
功 能联 合 收 割 机 （ 见图 １ ） ，该 机 的技 术 指 标 参 数 见
０ 引 言
运 用 先 进 的 监 测 手 段 和 自动 控 制 方 法 对 脱 粒 滚
便 、 实用 性 较 强 的脱 粒 滚 筒 负 载 检 测 机 构 ，通 过 检
测 滚 筒 传 动 链 张 紧 力 表 示 脱 粒 滚 筒 负 荷 ．通 过 田 间
试 验 获 取试 验 样 本 ，并 对 比分 析滚 筒 传 动 链 张 紧力 、 滚 筒转 速 和 喂人 量 之 间 的关 系 。
１ 测 试 系统 构 建
１ ． １ 试 验 样 机
虽然 滚 筒转 速检 测 简单 方便 ．但 影 响 因素 较 多 ．可 靠 性 和适 应 性 差 ，不 能 准 确 反 映 滚 筒 负 载 。有 的研 究 者 希 望 通 过 控 制 滚 筒 喂 人 量 实 现 滚 筒 恒 负 荷 控
联合收割机轴流脱粒过程的动力学仿真_张认成
=
t= 0
0
根据谷物在脱粒空间的受力分析 ,凹板侧钉齿 打击力 Ft、盖板侧螺旋导板作用力 Fv、凹板反力 Fs 及盖板反力 Fc 可以用谷物运动的角速度及其导数 来表示 [2 ]
Ft=
kt
k-
dθ dt
Rk-
r
dθ dt
θ∈ [2nπ, ( 2n+ 1)π ]
0
θ∈ [( 2n+ 1)π, 2(n+ 1)π ]
工具 ,建立式 ( 1)～ ( 5)的仿真模型 ,采用 5阶自适应
变步长技术 ,对谷物受力状态进行仿真。在每一个步
长上计算出谷物运动的角速度
ddθt和轴向速度
dz dt
,再
用“显示器”输出凹板反力 Fs 与盖板反力 Fc、钉齿
作用力 Ft 以及螺旋导板作用力 Fv ,并打印仿真曲
线。图 1为一仿真实例。仿真时脱粒过程的脱粒率按
螺旋导板作用力只发生在盖板一侧 ,如图 1c所 示。运动分析表明 [1 ] ,谷物进入盖板侧后并不立即以 螺旋导板的螺旋角作螺旋运动 ,而是谷物与导板表 面逐渐压实 ,谷物运动螺旋角逐渐逼近导板螺旋角 ,
图 2 运动螺旋角与角位移的关系
以上 3种作用力从整体上看虽有增加或减小的 趋势 ,但当仿真时间较长时 [ 2] ,它们就会趋于各自的 稳态等幅振荡 ,不会无限制地增加或减小下去 ,这是 由于籽粒全部被脱粒后 ,茎稿质量不再发生变化的 缘故。
3. 2 钉齿的作用力与角位移的关系 钉齿对谷物的打击力是籽粒脱粒的直接动力。
钉齿作用力与角位移的关系曲线如图 1b所示。在其 他条件不变的情况下 ,钉齿对谷物的打击力取决于 谷物与滚筒圆周速度之差值。 入口处谷物角速度最 低 ,钉齿打击力最大 ,在 凹板侧随谷物角速度的提 高 ,钉齿打击力相应出现下降和恒定趋势 ; 钉齿的打 击力使谷物获得巨大的角加速度 ,由其产生的惯性 力使籽粒克服它与茎稿的连接力而得以脱粒。 盖板 侧脱粒间隙比凹板侧大得多 ,谷物在离心力作用下 紧贴盖板滑动 ,因而钉齿打击力很小 ,仿真过程中忽 略了其影响。随着谷物的轴向移动 ,籽粒不断地从凹 板分离出去 ,剩余茎稿质量和体积不断减小 ,在离心 力作用下茎稿总是紧贴凹板或盖板运动 ,因而钉齿 作用力整体上有下降的趋势。 3. 3 导板作用力与角位移的关系
轴流脱粒与分离装置的单因素试验研究
夹带损失率
数减少 , 因此 , 功耗降低
众 山 冲 勺 乐
总损失率
一
一
一 ~
~
~
一 刁卜 一
断穗率
众 冲 妇 享
∃ U n 勺 工 卜
含杂率
糙米率
月 ! ,
1 6 X 4 0 1 4 X 5 0 18 X 4 0 1 6 X 6 0 18 X 6 0
置等运行不稳定 , 所以此时不能进行测量 , 当混合物
充满整个脱粒空间时才可 以进行数据记 录 于结束段的数据也必须和测试段分开 同时 , 测试区
起始点 和结束点采用把谷物喷上红漆 , 这样便于试
验研究 试验开始前 , 把谷物均匀地铺放在长 巧 m 的输送带上 , 试验开始时 , 即起始段进人脱粒装置 , 接料盒上面的盖板处于关闭状态 , 从凹板分离 出的
D i a l l o ea e b r ken de脚 e agr l f n o
由图 6 可知 , 凹板间隙从 巧 m m 变化到 4 m m 6
时 , 由于 间隙增大 , 脱粒空间就增大 , 谷物在脱粒空
间内运动时与螺旋 叶片和板齿表面之间产生的摩擦
未脱损 失率
减小 , 同时谷物与螺旋叶片和板齿的打击和疏刷次
第 1期
孙大尉等: 轴流脱粒与分离装置的单因素试验研究
试验台由平皮带输送机 喂人过桥 脱粒与分离
盖板 ,停止计时 , 从凹板分离 出的脱 出物重又落到盖
装置 动力台 接料车 电气控制柜 , 计算机数据采集 与监控 系统等组成 平皮带输送机进行物料 的摆放 , 同时进行物料喂人速度 的控制 倾斜输送过桥实现
轴流脱粒与分离装置的单因素试验研究
孙大尉 , 衣淑娟 , 历锐 , 张颖 , 丁成富 , 张丽
轴流脱分装置功耗性能二次回归正交试验研究
２ 试 验 结 果 与 分 析
图 ｌ 轴 流 脱 粒 与 分 离 装 置 试 验 台 示 意 图
２ １ 回归方程 及显 著性检 验 ．
根 据 表 ２的 试 验 数 据 ， 用 Ｄ Ｓ 数 据 处 理 系 采 Ｐ
１ 平 皮 带 输 送 机 ２ 过 桥 ３ 螺 旋 叶 片 、 齿 组 合 式 轴 ． ． ． 板
１ 试 验 装 置 与试 验 方 法
１ １ 试 验 装 置 及 原 理 ．
合设 计 方 法 进 行 试验 ， 因 素 的水 平及 编 码 如 表 １ 各
所示 。
表 １ 因素 水 平编 码
１
２
３ ５ ６ ７ ８ ９ ４ １ １ ２ ３ １ １ Ｏ １ １ １ ４ ５
为 此 黑 龙 江 省 农 业 机 械 运 用 研 究 所 对 黑 龙 江 省 应 用 的 玉 米 收 获 机 械 质 量 状 况 进 行 了 调 查 。 将 调 查 结 现
果总结 如下 。
装 备有 限公 司生 产的 ４ － ＹＺ ４玉 米 收获 机 （ 套 动力 配 １７ ｗ ， ０ ｋ 幅宽 ４行 ） 郑 州 中联 收 获 机械 有 限公 司生 ； 产的 ４ 一 ＹＺ４玉米 收 获机 ； 尔滨 龙牧 机 械设 备有 限 哈 公 司生 产 的龙 牧 ４ ～ ＹＺ２自走 式 玉米 收 获 机 （ 配套 动 力 ５ｋ ， ９ ｗ 幅宽 ２行 ） 洛 阳福 格 森 机 械 装备 有 限公 ；
专业 合作 社 和 １４ 用户 的 玉米 收获机 质量 状况进 ２个 行 了 调 查 。主 要 机 型 有 ： 翰 迪 尔 佳 联 收 获 机 有 限 约 公 司 生 产 的 Ｊ ４ ８玉 米 收 获 机 （ 满 足 国 内 玉 米 Ｄ６ ８ 可
脱粒滚筒角速度的模糊 PID 控制
脱粒滚筒角速度的模糊 PID 控制黄金侠;潘成华;李凤霞;张良【摘要】根据收割机脱粒滚筒的控制特点，提出了实现脱粒滚筒角速度模糊 PID 控制的方法，设计了系统的模糊 PID 控制器并进行了实验。
结果表明，模糊 PID 控制器具有良好的动态性能，并对滚筒负荷突变具有较强的适应性，其控制品质优于常规的模糊控制。
% The control of a combine cylinder was put forward and discussed in this paper , and the thres-hing cylinder's control approximate models were given.The simulation model and controller of a combine cylinder were set up applying matlab /simulink and fuzzy logic toolbox, which can realize the simulation to control system by fuzzy control, PID control and fuzzy self -tuning PID control.As a result, the better dynamic response is fuzzy self -tuning PID control and the anticipated effect is achieved .【期刊名称】《佳木斯大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2012(000)006【总页数】4页(P876-879)【关键词】脱粒滚筒;角速度;控制器;模糊 PID【作者】黄金侠;潘成华;李凤霞;张良【作者单位】佳木斯大学信息电子技术学院,黑龙江佳木斯 154007;多多药业有限公司,黑龙江佳木斯 154007;佳木斯大学信息电子技术学院,黑龙江佳木斯 154007;佳木斯大学信息电子技术学院,黑龙江佳木斯 154007【正文语种】中文【中图分类】S226.10 引言随着农民对收获机收获质量要求的不断提高，在收获机上应用于新型的自动控制技术已经成为农业机械实现自动化和智能化发展的必然趋势.对于脱粒性能一定的谷物联合收获机，为保证脱粒质量，其脱粒滚筒的角速度应控制在预期的范围内［1］.然而，脱粒滚筒系统具有滞后性、时变性和非线性等环节，收获机在田间作业时，作物的一些参数(作物湿度、作物密度)也难以确定，所以脱粒滚筒是时变的复杂系统.采用传统的控制算法得不到非常满意的控制品质，因此研究采用模糊PID控制算法实现了对脱粒滚筒角速度的自动控制.1 模糊自整定PID控制原理模糊自整定PID控制器是利用模糊控制规则和推理对PID控制的比例增益、积分增益和微分增益三个参数进行在线调整，控制原理如图1所示.调整原则是:当偏差e或偏差变化率ec较大时，应减小Kl和KD，使系统有较好的快速性，同时增大KP，避免出现较大的超调;当偏差e或偏差变化率ec较小时，应增大KP和Kl，使系统具有良好的稳态性能，同时减小KD，避免出现震荡.将调整后的比例、积分和微分量代人公式(1)中计算，计算结果u(k)即为控制器的最终输出［2］.式中和 TD为调节器的比例、积分和微分增益;Tl，TD为调节器的积分、微分时间;T为采样周期.图1 模糊自整定PID控制原理2 模糊PID控制器设计收获过程中，要求联合收获机在保证脱粒质量的前提下，提高收获效率.从文献［3］滚筒模型中可知，当收获机的结构和运动参数确定后，机器前进速度和作物密度是影响滚筒角速度的主要因素.其中，作物密度是不可控制且时刻变化.当作物密度突然发生变化时会引起脱粒滚筒角速度的改变，可以通过控制机器行走速度来实现脱粒滚筒角速度的稳定运行.根据模糊控制器的特点及脱粒滚筒控制系统中输入量的特性，本文将脱粒滚筒角速度的偏差e及偏差变化率ec作为模糊自整定PID控制器的输入，PID控制器比例、积分和微分的变化量作为模糊控制器的输出，机组的行走速度增量Δv作为模糊自整定PID控制器的输出量［2］.本设计依据被控系统的实际情况和工程实际经验，将偏差e和偏差变化率ec对应到(－2，2)的论域，将输出量ΔKP，ΔKl，ΔKD 分别对应到 (－ 0.3，0.3)、(－0.3，0.3)、(－ 0.5，0.5)的区间.对应的模糊语言词集表示为{负大、负中、负小、零、正小、正中、正大}，用{NB，NM，NS，ZO，PS，PM，PB}七组符合来表示.本系统采用gauss隶属函数，并在论域区间两个端点处，分别采用S型和Z型的隶属函数.通过多次操作经验总结和理论分析，结合“if A and B then C”规则可以归纳出输入变量e与三个参数ΔKP，ΔKl，ΔKD间的定性关系，结合工程技术人员的分析和实际操作经验，考虑偏差ec变化的影响，综合得出ΔKP，ΔKl和ΔKD模糊控制规则，如表1所示.ΔKP，ΔKl，ΔKD对应e，ec的曲面关系见图2 所示.图2 ΔKP，ΔKI和ΔKD对应e，ec的曲面关系图图3 PID控制Simulink仿真框图3 基于SIMULINK软件仿真及分析3.1 被控对象近似传递函数的确定由参考文献［4］可知，被控系统的传递函数可以近似地表示成式中:K为增益系数;T1，T2为时间常数;τ为滞后时间.根据文献［4］，参数整定采用下列公式:式中，KP，Ti，Td为PID控制器的比例、积分和微分时间常数.其中ζ＞0，为中间参数，具有时间的量纲.图4 模糊控制Simulink仿真框图图5 模糊自整定PID控制Simulink仿真框图表1 ΔKP，ΔKl和ΔKD的模糊规则EC/E NB NM NS ZO PS PM PB NBPB/NB/PS PB/NB/NS PM/NM/NB PM/NM/NB PS/NS /NB ZO/ZO/NMZO/ZO/PS NM PB/NB/PS PB/NM/NB PM/NM/NB PS/NS/NM PS/NS /NM ZO/ZO/NS NS/PS/ZO NS PM/NB/ZO PM/NM/NS PS/NS/NM PS/ZO/NM ZO/ZO/NS NS/PS/NS NS/PS/ZO ZO PM/NM/ZO PM/NM/NS PS/NS/NS ZO/ZO/NS NS/PS/NS NS/PM/NS NM/PM/ZO PS PS/NM/ZO PS/NS/PM ZO/ZO/PS NS/PS/ZO NS/PS/ZO NM/PM/PS NB/PB/ZO PM PS/ZO/PSZO/ZO/PB NS/ZO/PS NS/PS/PS NM/PM/PB NM/PM/PB NB/PB/PS PBZO/ZO/PS ZO/ZO/PB NS/PS/PM NM/PS/PB NM/PM /PB NB/PM/PBNB/PB/PS图6 PID、模糊及模糊自整定PID控制曲线图3.2 控制系统的仿真及分析Matlab/Simulink是用来对连续、离散和混杂系统的建模、仿真和分析的优秀集成软件.本文通过此软件建立三种控制方法(模糊控制、PID控制、模糊PID控制)应用于脱粒滚筒角速度控制中的仿真模型，如图3～5所示.其中，数学模型由前边公式(2)给出.表2给出了滚筒仿真参数.本设计给出了脱粒滚筒在初始状态下的角速度为80rad/s，收获机作业速度 1.4m/s、农作物的密度为 2.6kg/m2.当滚筒角速度处于稳定状态1秒时，作物密度从原来的2.6kg/m2突然增加到3.25kg/m2(即密度增大了25%)时，仿真曲线见图6所示.表2 仿真参数符号数值符号数值J(kg·m2) 1.08 A(N·m)3.5 ω0(rad/s) 80B(N·m·s2) 5.5e－4 v0(m/s) 1.4 n 1 N(kW) 11 λ 0.4 R(m) 0.28 f 0.8 H(m) 1.9 ρ(kg/m2) 2.6 v0(m/s) 1.4 n 1通过上图可得出如下结论，如表3所示.表3 仿真结果比较指标\类型调节时间(s)超调量(%)稳态误差(%)0.1模糊控制 0.8 20 0.3模糊自整定PID控制PID控制1.2 30 ≤0.6 1 0由以上的仿真结果可知，模糊自整定PID算法弥补了PID控制的超调量高和模糊控制的稳态精度差等问题，把模糊自整定PID控制算法应用到本控制系统是可行的.4 结论模糊自整定PID控制具有良好的鲁棒性和较强的适应性.此控制系统经过田间实际应用也达到了预期的控制目标.参考文献:［1］张认成，桑正中侠.轴流脱粒滚筒模糊控制仿真［J］.农业机械学报，2001，2(32):46 －48.［2］黄金侠，李凤霞等.模糊自整定PID在工业温度控制系统中的应用于研究［J］.长沙通信职业技术学院学报，2011，12(15):154－156.［3］倪军，毛罕平等.脱粒滚筒自调整模糊控制及VLSI实现技术［J］.农业工程学报，2010，30(4):134－135.［4］李国栋，李勇智等，联合收割机脱粒滚筒的PID恒速控制［J］.农业机械学报，2000，31(1):134－135.。
草谷比对多滚筒脱粒分离装置性能影响的试验研究
［ 摘 要 ］为研 究 不 同草 谷 比 的水 稻 对 多滚 筒联合 收获 机 脱粒 分 离装 置的 功耗 、 脱 粒 损 失 率及 杂余 含 量 的影 响 ， 在
多滚筒脱粒分 离装置试验 台上采用切 轴流滚筒与双横轴流滚筒组合式 ３滚筒脱粒分 离装置 （ 简称切轴轴 ３滚
筒脱粒分 离装置 ） 。 在相 同结构参数和工作参数 下对喂入不同草谷 比的水稻 （ 即不同茎秆长度 的水稻） 进行脱粒 分 离性能对 比试验。试验 结果表 明： 喂入 茎秆长度越短 的水稻（ 即草谷比越 小） ， 脱粒滚筒功耗和脱出物杂余含
（ １ ． Ｋ ｅ ｙ Ｌ ａ ｂ ｏ ｒ ａ ｔ ｏ ｒ ｙ ｏ ｆ Ｍｏ ｄ ｅ ｍ Ａ ｇ ｒ ｉ ｃ ｕ ｈ ｕ ｒ ａ ｌ Ｅ ｑ ｕ ｉ ｐ ｍｅ ｎ ｔ ａ ｎ ｄ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ｏ ｆ Ｍｉ ｎ ｉ ｓ ｔ ｒ ｙ ｏ ｆ Ｅ ｄ ｕ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ，Ｊ ｉ ａ ｎ ｇ ｓ ｕ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ， Ｚ ｈ ｅ ｎ ｊ ｉ ａ ｎ ｇ
ｏ ｎ ｔ ｈ ｅ Ｐｅ ｒ ｆ ｏ ｒ ｍａ ｎ ｃ ｅ ｏ ｆ Ｍｕ ｌ ｔ ｉ － ｃ ｙ ｌ ｉ ｎ ｄ ｅ ｒ Ｔｈ ｒ ｅ ｓ ｈ ｉ ｎ ｇ ａ ｎ ｄ Ｓ ｅ ｐ ａ ｒ ａ ｔ ｉ ｎ ｇ Ｄｅ ｉｃ ｆ ｅ
Ｓ ｕ ｎ Ｔ ａ ｏ ’ ，Ｌ ｉ Ｙａ ｏ ｍｉ ｎ ｇ ，Ｘｕ Ｌ ｉ ｚ ｈ ａ ｎ ｇ ，Ｗ ａ ｎ ｇ Ｌ ｅ ｇ ａ ｎ ｇ ，Ｎｉ Ｇ ｕ ｏ ｑ ｉ ｎ ｇ ２ ， Ｚ ｈ ａ ｎ ｇ Ｇｕ ｉ ｐ ｉ ｎ ｇ
一种360°轴流脱粒分离系统[实用新型专利]
![一种360°轴流脱粒分离系统[实用新型专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/2e24aee676c66137ef0619c5.png)
专利名称：一种360°轴流脱粒分离系统专利类型：实用新型专利
发明人：徐立章,李耀明,王成红
申请号：CN201220565573.5
申请日：20121031
公开号：CN202873374U
公开日：
20130417
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本实用新型为一种360°轴流脱粒分离系统，用于联合收割机的360°轴流脱粒分离，包括轴流脱粒滚筒、凹板筛、顶盖和机架。
顶盖为双层结构，包括位于外侧的封闭上罩和位于内侧的多孔导流罩。
位于轴流脱粒滚筒上方的多孔导流罩与位于脱粒滚筒下方的凹板筛形成360°分离系统。
多孔导流罩的弧形圆柱面上开有多个分离孔。
多个导向条安装在多孔导流罩弧形圆柱面面向滚筒一侧，控制作物在脱粒分离系统中的滞留时间和轴向移动速度。
本实用新型在脱粒分离装置总体尺寸不变的条件下，分离面积增加近一倍，能有效减少籽粒的夹带损失，提高脱粒性能，甚至能够缩短脱粒滚筒的长度、缩小脱粒装置尺寸，且结构简单、成本低、安装方便。
申请人：江苏大学
地址：212013 江苏省镇江市京口区学府路301号
国籍：CN
代理机构：南京知识律师事务所
代理人：汪旭东
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收割机脱粒滚筒负荷多目标优化模型研究-基于排队网络和遗传算法
收割机脱粒滚筒负荷多目标优化模型研究-基于排队网络和遗传算法刘依;林卫国;李硕【摘要】In order to improve automation of the row barrier in harvester threshing cylinder , drum harvester automation monitoring function , it puts forward the design scheme of load system of threshing cylinder , the threshing drum jam fault early warning , alarm and automatic blocking function .The system uses sensor to detect the concave pressure plate , chain drive tightening force and roller speed , and uses the host computer of monitoring data processing , uses queuing network and multi-objective genetic algorithm to optimize the parameters of load , the optimized load as the adjustment of the reference number of output to the controller , threshing clearance adjustment of size , intelligent threshing cylinder row blocking , and without stopping the machine troubleshooting , and to improve the quality and efficiency of combine har-vester .From the drumto the off net rate experiment , it found that the off net rate is the highestin the queuing network genetic multi-objective optimization algorithm , which verifies the design of the optimal control model of reliability of the threshing roller load in this paper .%为了提高收割机脱粒滚筒的自动化排障水平，实现收割机滚筒的自动化监测功能，提出了脱粒滚筒负荷监控系统的设计方案，实现了脱粒滚筒堵塞故障的预警、报警及自动防堵功能。
脱粒分离
1.2.1 国外研究现状国外对轴流脱粒与分离机理的研究，已有200多年的发展历史。
虽然历史悠久，但进展较为缓慢，所做的研究很长一段时期仍停留在对冲击、搓擦、梳刷、挤压等四个方面的陈述上。
随着时间的推移和科技的进步，进入20世纪60年代对脱分机理的理论性研究逐渐开始深入。
1956年Kolganov 通过试验后分析得出了脱粒过程中籽粒破碎的原因，他发现如果籽粒受到打击的速度高于s m /36时，饱满籽粒的破碎率将达到%75左右，多数籽粒因受到穗头和茎秆的保护，不会受到直接的打击作用。
在联合收获机上，不论打击速度多低，总有一定比例的籽粒破碎。
此外，他还通过研究得出不成熟的籽粒千粒重仅为20g ，成熟饱满的籽粒平均千粒重可达40g ，相应的脱粒功为gcm12060-]8[。
1964年Arnold.R.E.在试验中发现，谷物通过凹板的分离是凹板长度的指数函数，这个指数关系是在凹板分离和总的喂入速率中发现的]9[。
1966年Caspers,L.在其《凹板分离的影响和脱粒性能的建造》的著作中提出，无论何种谷物，随着喂入速率的增大都会导致脱粒损失的增加以及凹板分离的效率降低；影响滚筒损失最重要的因素是滚筒速度，提高滚筒速度，损失随之降低，分离率不断提高]10[。
1967年J.D. Long 通过试验得出了在离心力作用下，一个麦粒穿过茎秆层所需时间，同时他根据质点沿径向运动的方程式，得出了籽粒穿过茎秆层所克服阻力的解析式]11[。
1981年P.Wacher 以轴流分离台架为试验研究对象，绘制了谷物籽粒、茎秆和颖杂沿轴向的分布曲线图，得到了轴流滚筒的单位功耗是随着滚筒速度的增加大致呈线性增加的，随着非籽粒部分喂入量的增加而增加]12[。
1982年J.R.Trollope 以脱粒空间一致、脱粒过程稳定以及被脱物同质为假设前提，进行了脱出物在脱粒过程中的受力情况分析，推导出能够决定整个脱分过程的六个微分方程式，求出了各个微分方程组的近似解，通过对比试验得出预测数据与试验值相吻合]13[。
谷物脱粒滚筒的功耗模型研究
同时间 段 中谷 物 的 湿 度是 不 同 的 ， 联 合 收 获 机 常会 因
为 谷物 的湿度 而 导 致 滚筒 堵 塞 ， 此 现 象 说 明 了 谷 物 的
湿 度对 脱粒 功率 的影 响较 为明显 。若 可获 知 谷 物湿 度 对脱 粒 功率 的影 响 规 律 ， 则 可 有 效避 免 因谷 物 湿 度 的 大 小而 发生 滚筒 堵塞 等故 障 。所 以本 文 重点 分 析谷 物
谷 物脱 粒 滚 筒 的功 耗 模 型 研 究 ＊
金 小 亮 ，朱 晓 星 ，金 诚 谦 。 ， 曹光 乔。
（ １ ．安徽 农 业 大 学 ， 合肥市 ， ２ ３ ０ ０ ３ ６ ； ２ ．常 柴 股 份 有 限 公 司 ， 江苏常州 ， ２ １ ３ ０ ０ ２
３ ．农 业 部 南 京 农 业 机 械 化 研 究 所 ， 南京 市 ， ２ １ ０ ０ １ ４ ）
Ｊ ｉ ｎ Ｘｉ ａ ｏ ｌ ｉ ａ ｎ ｇ ，Ｚ ｈ ｕ Ｘ ｉ ａ ｏ ｘ ｉ ｎ ｇ ， Ｊ ｉ ｎ Ｃ ｈ ｅ ｎ ｇ ｑ ｉ ａ ｎ ，Ｃ ａ ｏ Ｇｕ ａ ｎ ｇ ｑ ｉ ａ ｏ ．Ｒｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ ｏ ｎ ｔ ｈ ｅ ｐ ｏ ｗｅ ｒ ｃ ｏ ｎ ｓ ｕ ｍｐ ｔ ｉ ｏ ｎ ｍｏ ｄ ｅ ｌ ｏ ｆ ｇ ｒ ａ ｉ ｎ ｔ ｈ ｒ ｅ ｓ ｈ ｉ ｎ ｇ ｃ ｙ ｌ ｉ ｎ ｄ ｅ ｒ Ｅ Ｊ ］
中 图 分类 号 ： ￥ ２ ２ ５ ． ３ 文献标识码 ： Ａ 文章编号： ２ ０ ９ ５ — ５ ５ ５ ３ （ ２ ０ １ ５ ） ０ ３ — ３ ０ — ５
金 小 亮 ，朱 晓 星 ， 金 诚 谦 ，曹 光 乔 ．谷 物 脱 粒 滚 筒 的 功 耗模 型研 究 Ｅ Ｊ ］ ．中 国农 机 化 学 报 ，２ ０ １ ５ ，３ ６ （ ３ ） ： ３ ０ ～３ ３ ，３ ８
一种应用于收获机的轴流脱粒滚筒[实用新型专利]
![一种应用于收获机的轴流脱粒滚筒[实用新型专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/7db7f312770bf78a64295478.png)
专利名称：一种应用于收获机的轴流脱粒滚筒专利类型：实用新型专利
发明人：方志波,王军伟,许海星
申请号：CN201120257821.5
申请日：20110714
公开号：CN202406579U
公开日：
20120905
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：一种应用于收获机的轴流脱粒滚筒，采用1.85米超长滚筒，在布置结构上，滚筒的后端比前端有2°的上倾角度，脱粒杆通过脱粒杆安装座固定在幅盘上。
这种轴流脱粒滚筒，结构简单，可根据作物长势和种类的不同进行调整，适应各种作业情况，并且分离效率高，有很高的性价比。
申请人：九方泰禾国际重工(青岛)股份有限公司
地址：266500 山东省青岛市经济技术开发区燕山路588号
国籍：CN
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第15卷第4期1999年12月农业工程学报T ra nsactio ns o f the CS AE V ol.15 N o.4Dec. 1999轴流脱粒滚筒功耗模型的研究张认成①(合肥经济技术学院) 桑正中(江苏理工大学)摘 要:将联合收割机的脱粒空间等效成一个单输入双输出系统,用变质量系统的基本原理,建立了比较完善的轴流脱粒滚筒的功耗模型,并从理论上解释了Cz.卡那沃依斯基的实验系数a 的物理意义。
关键词:联合收割机;脱粒滚筒;功耗;数学模型收稿日期:1999-07-19①张认成,博士,副教授,合肥市 合肥经济技术学院机电工程系,230052脱粒系统是联合收割机的核心,它决定着其它各工作部件的性能。
建立合理的脱粒系统功耗模型历来都是联合收割机脱粒理论研究的关键内容之一。
切流滚筒工作时的功率计算一直沿用郭略契金院士三点基本假设建立起来的基本公式[1]。
由于前提的粗糙性[2],公式计算与实际相差甚远。
谷物在脱粒装置中挤压、搓擦、冲击和滑移并存,因其作用极其复杂,到目前为止,还没有对其进行定量计算的报道。
Cz.卡那沃依斯基根据实验,用一个系数a 对基本公式进行修正[3],使实验与理论有了比较好的吻合,但他并没有给出ξ的物理意义和理论依据。
国内学者[4]利用轴流滚筒的试验系数代替郭略契金的搓擦系数,将基本公式推广至轴流滚筒,但最终也没有摆脱郭略契金的三个假设。
在以往的研究中,都默认一个前提:谷物在脱粒空间中由入口到出口运动时,质量保持不变。
轴流脱粒中,占谷物重量很大比例的籽粒从凹板分离出去,对系统的动力学和运动学特性有很大的影响。
忽略这一质量变化是很不合理的。
本文用变质量系统的基本原理,将挤压、搓擦、冲击和籽粒分离综合起来,突破了传统的滚筒功耗模型建模方法,建立了与试验模型基本一致的滚筒功耗模型,从理论上证明卡那沃依斯基系数的物理意义,验证模型的合理性。
1 建模基本思想1.1 基本假设脱粒空间内谷物的动力学问题极其复杂,谷物层相对滑移和谷物湿度对脱粒质量和脱粒功耗都有很大的影响,这些关系目前还没有真正搞清楚。
为避免纠缠于复杂的数学力学问题,着眼于脱粒空间整体谷物的动力学特性,可以假设[2]:1)正常脱粒过程中,谷物连续均匀喂入,忽略谷物湿度的影响;2)谷物紧贴凹板或盖板表面作定常连续流动,谷物层间无相对滑动;3)脱粒出来的籽粒在脱粒的瞬间从凹板分离出去,其速度等于滚筒的圆周速度。
1.2 脱粒空间的等效系统将脱粒空间等效成如图1所示的单输入双输出系统,输入端口是谷物喂入口,输入量是喂121图1 脱离空间等效图Fig.1 Equiva lent char t ofth resh space 入量为q 、谷草比为Δ的谷物。
两个输出端是由筛孔等效的籽粒输出口1和茎稿出口2。
由基本假设可知:在脱粒空间内的不同位置上,谷物量是变化的,但对整个系统而言质量是守恒的,即单位时间内进入系统的谷物量等于两出口流出量之和。
根据轴流脱粒装置的脱粒率和分离率都近似为1,可以证明单位时间内流经出口1的籽粒量为q Δ(1+Δ),出口2的茎稿量为q /(1+Δ)。
2 脱粒滚筒功耗模型的建立发动机提供给滚筒的功率N 由滚筒的空转功率N c (克服轴承摩擦和空气阻力)和脱粒的有用功率N 0所平衡。
有用功率由单位时间内滚筒动能变化量T g 、谷物动能变化量T w 和谷物在脱粒空间内与脱粒部件的摩擦功组成。
2.1 单项功计算1)发动机提供的功在Δt 时间内发动机向滚筒提供的功W f 为W f =N ·Δt(1)2)空转功W k根据M.A.普斯狄金的实验研究[1,3]可证明:在Δt 时间内,空转功为W k =(A k+B k 3)·Δt (2)式中 k ——滚筒旋转的角速度;A 、B ——常数[1]。
3)滚筒动能的变化量T g脱粒滚筒旋转动能T =12J k2,微分后得到Δt 时间间隔内滚筒动能的变化量T g T g =J k k ·Δt (3)式中 J ——滚筒的转动惯量,k——滚筒转动的角加速度。
4)脱粒空间内谷物动能的变化量令茎稿从排草口的抛出速度为v 2,入口处谷物的喂入速度为v p ,钉齿作用半径为r 0。
假设1)和2)表明,谷物在脱粒空间内作连续流动,Δt 时间间隔内,进入脱粒空间的谷物量应等于流出脱粒空间的谷物量,否则脱粒室内就会发生断流或堵塞。
由假设3)知:在排草口附近籽粒全部脱粒并经凹板被分离出去,在Δt 时间间隔内,由输出口1分离出的籽粒量为Δ1+Δq ·Δt ,速度为r k ;由输出口2排出的茎稿量为11+Δq·Δt 。
在不计轴向移动速度的情况下,可以证明Δt 时间间隔内谷物动能的变化量为[2]:T w =12q Δt Δ1+Δr 2k 2+11+Δv 22-v 2p (4)5)摩擦功的计算谷物在脱粒空间内运动时与各脱粒部件表面之间产生摩擦,消耗一部分功率。
用距离为d z 的两个平行平面在滚筒径向截取一个圆环区域,如图2所示。
圆环内谷物的质量为M =2π·r d (z )·d z ,当凹板包角为180°时,有二分之一在凹板侧,另二分之一在盖板侧,d (z )为轴向坐标z 处谷物的平均密度。
根据摩擦功的定义可计算出Δt 时间间隔内谷物与各脱粒部件的摩122农业工程学报1999年 图2 摩擦功计算图Fig.2 Calculating forfrictio n co nsumptio n 擦功。
①凹板摩擦功W s谷物与凹板表面的相对滑移速度为r 2θ·2+z 2,则W s =Δt ·π·r _s ∫z F s d (z )r 2θ·2+z 2d z (5)②钉齿摩擦功W t 盖板侧钉齿对谷物的作用力很小,可以忽略不计。
凹板侧谷物与钉齿的相对滑移速度r (k -θ·sin h,则W t =Δt π·r _t ∫z 1sin h F t d (z )r (k -θ·)d z (6)③盖板摩擦功W c只须将式(4)中的下标s 换成c 即可。
W c =Δt ·π·r _c∫z F c d (z )r 2θ·2+z 2d z (7)④螺旋导板摩擦功W v谷物与螺旋导板之间的相对滑移速度为r θ·/sin U ,则W v =Δt π·r _v sin U∫z F v d (z )r θ··d z (8)综上所述,总的摩擦功W z 为W z =W s +W t +W c +W v(9)以上各式中,_s 、_t 、_c 和_v 分别为谷物与凹板、钉齿、盖板和螺旋导板的摩擦系数;F s 、F t 、F c和F v 分别为凹板、钉齿、盖板和螺旋导板对谷物的反力;θ·为谷物运动的切向角速度;h 为谷物运动的螺旋升角;U 为导板螺旋角。
2.2 功耗模型建立由脱粒系统的能量关系得到能量守恒方程式W f =W k +W z +T g +T w(10)将式(1)～(9)代入式(10)得J k k =N -(A k +B k 3)-12q Δ·r 2k 2+v 221+Δ-v 2p -N z N z =π·r _s ∫z F s d (z )r 2θ·2+z 2d z +_t ∫z 1sin h F t d (z )r (k -θ·)d z+ _c ∫c F c d (z )r 2θ·2+z 2d z +_v sin U ∫z F v d (z )r θ··d z (11)式(11)即为脱粒滚筒的功耗模型。
它反映了滚筒的角速度与脱粒机各种结构和运动参数,诸如发动机提供的功率、喂入量、谷草比、脱粒空间内的谷物密度、钉齿与盖板结构、谷物与脱粒部件表面的摩擦系数、谷物的喂入速度及脱粒空间内谷物的运动速度等之间的关系。
但它含有谷物在脱粒空间运动时的中间变量的积分项,在实际应用时存在一定的难度。
有必要将其进行适当简化。
以往的研究和实验结果表明[1,4],谷物在脱粒空间出口处的切向速度v 2仅是滚筒旋转线速度的1/2～1/5。
在该区间内取一常数λ,使v 2=λ·r k 。
由于入口处的喂入速度v p 比123 第4期张认成、桑正中:轴流脱粒滚筒功耗模型的研究谷物在脱粒空间内的平均运动速度低得多,可以忽略不计。
从而,式(11)第一式中对应于谷物动能增加的功率可以简化为(Δ+λ)qr2k2/[2(1+Δ)],借用郭略契金[1,3]力与功率的关系,可得该动能增加所需圆周方向的冲击力为(Δ+λ)q k/[2(1+Δ)]。
钉齿对谷物的打击力除了使谷物加速外,还要克服其它一切工作阻力,这部分阻力所消耗的功率即为式(11)中的N z。
郭略契金[1,3]研究切流滚筒时引入一个搓檫系数f,赵匀[4]将其推广应用于轴流滚筒。
他们认为该工作阻力为滚筒圆周上作用的总阻力乘以搓檫系数f,而总阻力等于工作阻力与使谷物加速所需的圆周方向冲击力之和。
这样不难导出式(11)的简化形式J k k=N-(A k+B k3)-qr3k22(1-f)·Δ+λ1+Δ(12)2.3 功耗模型的论证脱粒滚筒功耗模型的优劣程度主要取决于总工作阻力的计算。
郭略契金用动量定理导出的滚筒上总工作阻力的功率公式[1,3]为N1=qv21-f(13)式中 v——钉齿作用半径处滚筒的圆周速度即r k。
由于推导前提的粗略性,公式的结果与实际相差甚远。
后来卡那沃依斯基[3]等人引入一个基于实验的谷物出口速度降低系数a,使公式变得比较符合实际情况,式(13)变为N1=a qv21-f(14)式中a的建议取值区间为0.4～0.45。
然而卡那沃依斯基并没有给出a取值的理论依据。
本节用变质量系统的质量守恒与能量守恒原理建立了滚筒的功耗模型式(12)。
为了阐明a的物理意义,不妨接受郭略契金谷物出口速度等于滚筒线速度的假设,即λ=1,那么式(12)中反映工作阻力功率的最后一项可写为N′1=0.5qv21-f(15)显然,式(15)中的常数0.5就相当于式(14)中的a,而且数值非常接近。
这就从理论上证明了:卡那沃依斯基的实验系数a实际上反映了脱粒空间内谷物的质量变化、茎稿出口速度的降低以及工作部件表面摩擦对滚筒功耗的影响程度;a的理论数值为0.5。
由于以上推导过程并没有考虑滚筒的总工作阻力的具体形式,因而建立的滚筒功耗模型式(12)具有普遍意义,在理论上更加完善。
理论值与实验值的差异,主要是由于建模过程中忽略了诸如谷物的湿度、谷物层相对滑移以及未被探明的其它复杂因素造成,这是有待进一步研究的课题。