油菜联合收获导流式双筒旋风分离清选装置设计及试验

摘要

针对油菜联合收获旋风分离清选装置损失率较高、清洁率有待提升的问题，研制了具有导流、二次沉降作用的导流式双筒旋风分离清选装置。通过分析计算确定了旋风分离筒结构参数，基于静力学和运动学分析了油菜籽粒在导流式旋风分离筒内部气流场中的迁移过程，建立了清选筒内油菜籽粒运动微分方程组，确定了外张型无轴螺旋叶片和二次沉降筒的结构参数范围，明确了影响旋风分离清选装置清选性能的主要因素，计算流体力学（CFD）和离散元法（DEM）耦合模型验证了所设计结构的合理性，并对导流式双筒旋风分离清选装置内部气流速度进行了验证。采用单因素试验与二次旋转正交组合试验研究了清选装置喂入量、抛扬机转速、吸杂风机转速对旋风分离清选装置清选性能的影响，并构建了油菜籽粒清洁率、损失率与清选装置喂入量、抛扬机转速、吸杂风机转速的回归方程，通过优化得出了最佳参数组合。试验结果表明：喂入量为0.6～1.0 kg/s，抛扬机转速为550～750 r/min，吸杂风机转速为1400～1 800 r/min时，清选性能较好。最佳参数组合如下喂入量为0.71 kg/s、抛扬机转速为616 r/min、吸杂风机转速为1 667 r/min；田间试验表明：旋风分离清选装置清洁率为92.39%，损失率为4.80%。

关键词

农业机械化工程 / 油菜 / 联合收获 / 旋风分离 / 螺旋导流 / 二次沉降

基金资助

国家自然科学基金项目（52075210）; 中国博士后科学基金项目（2020M682438）; 国家油菜产业体系专项项目（CARS-12）