棉箱压实搅龙机构对籽棉压缩作用仿真及分析.pdfVIP

2017 年 10月 农机化研究 第 10期 棉箱压实搅龙机构对籽棉压缩作用仿真及分析 孔凡婷, 石 磊, 张玉同, 陈长林, 孙勇飞, 谢 庆, 黄铭森 (农业部南京农业机械化研究所, 南京 210014) 摘 要: 建立棉箱压实搅龙机构的离散元仿真模型,仿真其在棉箱实际工作情况,并对压实搅龙机构工作过程 中籽棉的压缩过程进行仿真分析,为棉箱压实搅龙的结构设计提供指导 仿真结果表明:籽棉颗粒数量增加时, 压实搅龙推送作用对籽棉产生的圧缩力 籽棉颗粒间的挤压力 附着力 缠绕力均随着籽棉数目的增加而增大; 当籽棉数量不再增加时,处于推送阶段籽棉间作用力较小,总压缩力趋于平缓;推送阶段结束后,籽棉数量没有 增加,但在压实搅龙的推送下,籽棉于棉箱前端堆积相互挤压,籽棉颗粒间的压缩力显著增加,故籽棉的总压缩 力快速增加 变径压实搅龙机构由于搅龙直径前大后小,堆积在棉箱尾部的籽棉由小径搅龙以稳定的输送量向 前推送,前段大径搅龙将大量的籽棉推送压缩 变径搅龙阶段性推送,压实效果良好,其仿真模型可为其结构参 数的设计提供理论参考 关键词: 籽棉压缩; 搅龙; EDEM仿真 + 中图分类号: S225.9 1;S220.3 文献标识码: A 文章编号:1003-188X(2017)10-0077-05 究,各类排种器工作过程、振动种盘中水稻种群运动 0 引言 规律研究及对肥料调配装置关键部件参数优化等均 棉花是我国重要的经济作物之一,据统计 2014 进行了仿真及分析[8-15] ,但基于 EDEM 软件对籽棉 2 年全国棉花的种植面积达到4219.1khm (6328.6万 与其收获机械,特别是压实搅龙机构对籽棉的压缩作 亩)[1] 棉花收获时,人工采摘劳动繁重,工作效率 用未见报道 本文在籽棉均匀喂入的条件下建立了 低,因而机械收获得到了广泛的发展 河南、山东等 压实搅龙下物料流动的三维分析模型,利用EDEM 软 地作业面积适合小型机械收获[2- ] ,但由于小型棉花 件对其进行了数值仿真模拟与分析,所得结果将为棉 采摘机械棉箱容积小,作业时卸棉次数多,加重了运 箱压实搅龙的结构设计提供指导 输工作量,限制了采棉效率的提高 另外,经过筛选 1 EDEM软件 除杂后的棉花由风机吹入棉箱尾端籽棉于棉箱尾端 堆积,使棉箱利用不充分 在棉箱内应用变径压实搅 EDEM是世界上第一款基于离散元技术的通用 龙机构不仅可以减少籽棉堆积形成的物料流动死区, CAE软件,通过模拟散状物料加工处理过程中颗粒体 又可实现籽棉压实,提高棉箱利用率 自20 世纪90 系的行为特征,协助设计人员对各类散料处理设备进 [16] 年代以来,EDEM对颗粒流与机构之间的仿真广泛应 行设计、测试和优化 ,可用于复杂生产机械的设计、 用于散粒物料与农业机械相互作用及散粒农业物料 优化,模拟分析散料颗粒的处理和制造过程[17] 用户 的流动领域 VanLiedekerke 等提出使用离散单元法 可以利用EDEM建立固体颗粒的参数化模型,或导入 建立从颗粒流出容器到分别落于水平和倾斜旋转圆 真实颗粒的CAD模型,赋予其机械、材料和其他的物 盘上的模型;SuzukiM等建立了稻谷和糙米的振动分 理属性来建立颗粒模型进行分析 EDEM能够结合现 离二