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切段式甘蔗收割机排杂离散元仿真参数标定及验证 总被引：1，自引：0，他引：1
《中国农机化学报》2020,(1)
为研究切段式甘蔗收割机排杂过程的离散元仿真参数设置,本文首先利用物理试验测定了蔗秆、蔗尾、蔗叶的基本物理参数及蔗料间、蔗料与钢的接触参数,接着利用堆积角试验、回归模型预测等方法进行离散元接触参数的标定。得到滑动摩擦系数、滚动摩擦系数、恢复系数标定结果:蔗秆—蔗秆0.119、0.019、0.317;蔗秆—蔗叶0.469、0.048、0.001 5;蔗秆—蔗尾0.364、0.045、0.373;蔗秆—钢板0.102、0.011、0.394;蔗叶—蔗叶0.412、0.053、0.001 5;蔗叶—蔗尾0.471、0.045、0.001 5;蔗叶—钢板0.192、0.007、0.003 6;蔗尾—蔗尾0.405、0.064、0.309;蔗尾—钢板0.305、0.063、0.383。将标定结果用于仿真计算得到含杂率7.4%,与田间试验所得含杂率6.8%相差较小。标定结果较为可靠,为利用CFD-DEM耦合的方法分析甘蔗收割机排杂装置排杂机理、优化排杂装置结构参数提供了理论依据。 相似文献
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整秆式甘蔗收获机内物流排杂高速摄影分析 总被引：1，自引：0，他引：1
为了研究整秆式甘蔗收获机内物流排杂运动机理,研制了甘蔗收获机内物流排杂试验台,并利用高速摄像机拍摄了甘蔗与蔗叶在物流通道内的运动全过程,并对图像进行分析。结果表明,甘蔗在物流运动过程中发生弹跳、扭转和弯曲变形,在剥叶运动过程中发生断尾,并且通过排杂装置将蔗叶与甘蔗分离后排出。通过建立甘蔗收获机内各部件元件与甘蔗、蔗叶的简化力学模型,结合甘蔗和蔗叶的力学特性分析了甘蔗和蔗叶在物流通道内的运动机理。甘蔗在物流运动中主要受到的作用力为各部件对甘蔗的轴向力、垂直于甘蔗运动方向的切向力和摩擦力。 相似文献
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针对甘蔗破垄机作业时拨叶圆盘对蔗叶切断和拨开性能差、蔗叶在破垄机前进方向堆积、严重阻碍破垄作业的问题,采用SPH(Smoothed Particle Hydrodynamics)和FEM(Finite Element Method)的耦合方法,通过建立拨叶圆盘-蔗叶-土壤系统动力学仿真模型,进行拨叶圆盘作业过程仿真分析,探讨了拨叶圆盘的蔗叶切断机理。结果表明:建立的圆盘-蔗叶-土壤系统动力学仿真模型精度较高,对于层叠的受圆盘切割的蔗叶,不同层的蔗叶受圆盘作用的断裂过程有所不同;上层蔗叶主要由于圆盘的滑切作用而断裂,中层蔗叶由于弯折和圆盘的滑切作用而断裂,下层蔗叶主要由于弯折作用而断裂。 相似文献
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甘蔗收获机切段装置设计与试验 总被引：1，自引：0，他引：1
针对甘蔗收获机切段装置存在的切段机理理论缺乏、切段损失大、对切段装置要求多样化等现状,对比分析了切段装置前置式、中置式、后置式3种形式的收获流程,并基于对前置切段式结构的理论分析,推导前置切段式切段长度的经验公式,设计了切段装置试验台和切段装置前置式收获机割台。进行了切段过程高速摄影试验,获知蔗段在切段过程中的运动规律、蔗叶与蔗茎的分离形式、断口糖分损失的主要形式及原因,通过田间正交试验确定了影响蔗段合格率因素主次顺序为:交错深度、行驶速度、切段辊转速,当交错深度为4 mm,行驶速度为2 km/h,切段辊转速为300 r/min时,割台蔗茎合格率达到93%。通过统计学分析计算,得出了长度系数为0.7,其长度分布近似符合正态分布规律。 相似文献
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基于Fluent的甘蔗收割机排杂装置气流场的模拟 总被引：1，自引：0，他引：1
采用商用计算流体力学(CFD)软件Fluent,对华南农业大学研制的HN4GDL-91型切段式甘蔗收割机排杂装置内部流场进行模拟。利用Pro/E建立三维实体模型,Gambit软件对模型进行网格划分,使用Fluent软件进行数值模拟,在TECPLOT中完成分析。根据实际条件需要设置边界条件,对排杂装置在不同转速下的速度场和压力场进行模拟,并对比模拟数据与实验数据,为甘蔗联合收割机排杂装置结构的设计和优化,以及提高排杂装置效率提供参考。 相似文献
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基于CFD-DEM的秸秆还田机碎秆运动特性分析与试验 总被引：1，自引：0，他引：1
为明确玉米碎秆在粉碎室内运动机理，基于CFD-DEM耦合分析不同粉碎刀轴转速碎秆运动过程和受力变化规律。仿真结果表明，当转速为1900、2000r/min时，碎秆-粉碎室壁面平均相互作用力波动较为剧烈，2300r/min时稳定在（175.228±19.08）N，且碎秆平均能量大幅增加。当转速为1900、2000、2300r/min时，碎秆间平均作用力最大分别为10.61、7.78、18.76N，〖JP2〗碎秆-粉碎刀轴壁面平均作用力分别稳定在（112.36±8.32）N、(101.15±8.02)N和（107.25±4.97）N，碎秆抛撒均匀度分别为(85.40±4.77)%、(78.52±5.56)%和(75.17±5.32)%。粉碎刀轴转速增大，使得碎秆-碎秆及碎秆-粉碎室壁面平均相互作用力增大，导致碎秆间及碎秆与粉碎室壁面的碰撞次数增多，加剧了碎秆能量的损耗，过大转速不利于碎秆抛撒均匀度提升。为验证仿真结果，进行田间试验验证。结果表明，当转速为1900、2000、2300r/min时碎秆抛撒均匀度分别为（82.35±6.57）%、（76.14±7.18）%和（74.22±5.65）%。田间试验和仿真结果表明在碎秆长度达标后，增大粉碎刀轴转速不利于抛撒均匀度提升，且作业功耗上升较大，同时验证了仿真的准确性。该研究可为玉米秸秆还田机设计和优化提供支撑。 相似文献
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蒜种颗粒离散元模型参数标定 总被引：4，自引：0，他引：4
《农机化研究》2021,(5)
为确定蒜种离散元模型仿真参数,采用多球聚合的方法建立了蒜种离散元模型,并对可实现测量的模型参数(蒜种-钢板恢复系数、蒜种-蒜种恢复系数、蒜种-钢板静摩擦因数、蒜种-蒜种静摩擦因数)进行了物理试验测定。对不易测量的模型参数(蒜种-钢板滚动摩擦系数、蒜种-蒜种滚动摩擦系数)进行了仿真试验标定,应用、建立了两种不易测量的接触参数与蒜种堆休止角、密相区域圆半径的二次回归模型,最终求解寻优得到参数最优值。通过上述试验方法,得到蒜种离散元模型参数:蒜种-钢板恢复系数为0.511,蒜种-蒜种恢复系数为0.487,蒜种-钢板静摩擦因数为0.473,蒜种-蒜种静摩擦因数为0.503,蒜种-钢板滚动摩擦因数为0.111,蒜种-蒜种滚动摩擦因数为0.108。最后,在得到的接触参数下进行仿真验证试验,结果表明:蒜种堆休止角、密相区域圆半径的仿真值与实际值的相对误差分别为1.36%、1.50%,无明显差异,排种功率、排种速度的仿真与试验值在整体变化趋势上具有一致性,验证了蒜种离散元模型与仿真试验的有效性,可为大蒜播种机械仿真设计与优化提供参考。 相似文献
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《农机化研究》2021,(12)
针对目前水稻直播机电磁振动排种器排种仿真研究中无法模拟水稻芽种种群连续排种的问题,以广西大学研制的2BD-8型水稻直播机电磁振动排种器为研究对象,利用物理试验测定了芽种的基本物理参数及芽种间、芽种与钢板间的接触参数,并利用堆积角试验和极差分析法进行了芽种离散元接触参数的标定;接着,先采用离散元法(Discrete Element Method,DEM)和多体动力学(Multi-Body Dynamics,MBD)耦合的方法及对排种器关键振动部件柔性化,后单独采用DEM法,建立了电磁振动排种作业仿真模型,并进行了样机验证试验。结果表明:(1)含水率28.2%时,芽种与钢板间恢复系数、静摩擦因数和滚动摩擦因数分别为0.451、0.297和0.066,芽种与芽种间分别为0.311、0.369和0.080;(2)采用DEM-MBD耦合方法和单独采用DEM法均可实现水稻芽种种群连续排种仿真,但采用DEM-MBD耦合方法建立的排种作业仿真模型精度更高,与实际排种作业情况较一致。研究可为水稻电磁振动式排种器排种仿真研究和优化设计提供参考。 相似文献
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为寻求最优苜蓿种子离散元模型接触参数组合,设计了一种可同时测定物料休止角与堆积角的装置,并提出测定方法,将实际试验与仿真试验相结合,以苜蓿种子休止角和堆积角的实测值与仿真值误差为指标,对苜蓿种子模型参数进行标定。通过Plackett-Burman试验筛选出对指标影响显著的接触参数,采用响应曲面法(RSM)建立显著性参数与指标之间的二阶数学模型,采用非支配排序遗传算法Ⅱ(NSGA-Ⅱ)进行多目标寻优计算,获取最优苜蓿种子离散元模型接触参数组合,即种间碰撞恢复系数为0.47,种间静摩擦因数为0.24,种间滚动摩擦因数为0.08。采用槽轮式排种器进行了试验验证,结果表明,在不同排种轮转速条件下,苜蓿种子质量流率实测值和仿真值的平均相对误差为2.89%,该苜蓿种子离散元模型和接触参数能够满足离散元仿真试验要求,基于RSM和NSGA-Ⅱ的多目标优化方法具有科学性和可行性。 相似文献
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针对油莎豆机械化收获过程中块茎(果)与土壤草团(杂质)分离不彻底导致收获损失率与含杂率较高的问题,设计了一种双层滚筒筛式果杂分离装置,通过理论分析确定了该装置的主要结构参数与工作参数。建立了分离装置-收获物料互作的EDEM-MBD耦合仿真模型,以双层滚筒筛转速、分离螺旋输送器转速、柔性齿段长度为试验因素,以块茎分离率和含杂率为试验指标,依据Box-Behnken试验原理开展三因素三水平仿真试验。对试验结果进行方差分析,建立了分离率、含杂率与各显著因素之间的回归模型,利用回归模型进行参数寻优,结果表明：当双层滚筒筛转速为24.9 r/min、分离螺旋输送器转速为148.5 r/min、柔性齿段长度为1 277.8 mm时,分离率最大,为96.23%,含杂率最小,为25.55%。田间验证试验结果表明：最优参数组合下的果杂分离装置平均分离率为93.19%,平均含杂率为26.65%,与回归模型寻优结果基本一致;果杂分离装置与清选装置联合使用时,分离率增加1.05个百分点,含杂率降低9.97个百分点,可满足油莎豆收获生产需求。 相似文献
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整秆式甘蔗收获机蔗叶分离机构设计与试验 总被引：1，自引：0，他引：1
为了进一步降低整秆式甘蔗收获机的含杂率,满足糖厂对机械化收割甘蔗的含杂率要求,结合甘蔗在蔗叶分离过程中的受力分析,对甘蔗起主要支撑作用的剥叶辊、输出辊及除杂辊进行布局安装,避开了蔗叶分布范围,以利于实现较高的除杂率。通过在试验平台上进行的正交试验研究,得出了该蔗叶分离机构的较优参数组合:刷片形状为20mm梳齿型,除杂辊与甘蔗交错深度0mm,除杂辊转速140 r/min。试验结果表明:此蔗叶分离机构具有较好的蔗叶分离效果,从而验证了蔗叶分离机构的可行性。 相似文献
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为探究蔗叶还田机输送机构两侧蔗叶输送效率低的原因，利用LS-DYNA软件建立了刷辊输送蔗叶的有限元模型，得到了蔗叶的应力场变化和运动姿态，并对蔗叶的折角变化、位移情况以及质量分布进行了详细分析。仿真结果表明：输送过程中两侧蔗叶被折弯成接近直角，蔗叶质量分布规律为两侧多、中间少。用高速摄影试验对建模与模拟进行了验证，结果表明：模拟与试验吻合性较好，蔗叶折弯角度最大值相对误差小于3.60%,曲线相关系数为0.950,蔗叶变形情况、质量分布情况与仿真分析结果一致。 相似文献
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基于离散元的微型马铃薯仿真参数标定 总被引：22，自引：0，他引：22
为系统全面地研究微型马铃薯种子离散元仿真物性参数,根据其物料特征创建微型薯模型,以此为基础建立微型薯离散元参数获取模型。利用试验测定及仿真模拟相结合的方法对微型薯颗粒离散元参数进行标定和校准,即以先后建立碰撞恢复系数测定模型、微型薯-钢板摩擦因数测定模型、微型薯颗粒间摩擦因数测定模型的方法,在EDEM中建立仿真试验模型并以所标定的相应离散元仿真参数为自变量,以仿真模型所测定的因素为评价指标,通过在仿真模型中改变自变量获取相应的评价指标值,建立曲线拟合方程,将真实试验模型中对各因素所测定的值作为仿真目标值代入拟合方程中得到微型薯离散元仿真参数并进行了仿真试验验证。求得微型薯种子离散元仿真参数:微型薯-钢板碰撞恢复系数为0.523,微型薯颗粒间碰撞恢复系数为0.478,微型薯-钢板静摩擦因数为0.644,微型薯-钢板滚动摩擦因数为0.022 1,微型薯颗粒间静摩擦因数为0.325,微型薯颗粒间滚动摩擦因数为0.030 0。对标定后的微型薯离散元物性参数进行仿真验证试验,结果表明标定后的微型薯仿真颗粒堆积角以及种子分布情况与真实试验条件相吻合,为微型薯相关播种机具设计和优化提供了理论依据。 相似文献
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碎草分离装置是农作物联合收割机的核心部件之一。碎草装置阻塞问题是联合收割机工作过程中常出现的问题,决定了机器的工作质量和生产率。为了解决这个问题,提出了一种新的负荷反馈无极调速系统。该系统采用无极变速和PID负荷反馈调节的方法,对喂入装置进行优化设计,可以根据农作物的密集程度,自适应的调节喂入速度,从而降低了收割机碎草装置阻塞的概率,大大提高了收割机的作业效率。为了验证装置的有效性和可靠性,通过数值仿真和虚拟样机实验的方法对该系统进行了测试。仿真结果表明:该方法可以有效地缩短作业时间,降低碎草长度,提高了碎草装置的作业性能,为联合收割机的优化设计提供了技术参考。 相似文献
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基于离散元的土壤模型参数标定方法 总被引：25，自引：0，他引：25
离散元法(EDEM)建立土壤模型过程中部分土壤颗粒参数直接测量难度较大,若基于间接测量的土壤参数值建立离散元土壤模型进行仿真,导致仿真结果误差较大。本文结合代理模型基本理论,提出一种离散元土壤模型的参数标定及优化方法,步骤如下:根据基本试验测定的参数建立离散元土壤模型;结合堆积角及剪切试验,利用模型仿真进行模型参数敏感性分析;以敏感性参数为变量,以真实试验测量值为目标值构造代理模型;通过高斯-牛顿迭代法进行参数优化。由敏感性分析结果知,代理模型自变量为土壤颗粒半径、颗粒间静摩擦因数及滚动摩擦因数,目标量为土壤堆积角、黏聚力、内摩擦角。以涿州保护性耕作试验站土壤(砂壤土)为原型,经优化建立的土壤模型变量参数值分别为:颗粒半径5.7 mm,颗粒间静摩擦因数0.45,滚动摩擦因数0.21。将建立的离散元土壤模型进行轮胎-土壤相互作用仿真模拟,分析轮胎-土壤接触面最大应力、平均应力,并通过田间试验进行验证,将接触面最大应力值、平均应力的仿真值与实际测量值进行比较,结果表明:虚拟仿真与实测值之间数值差异在5.1%以内,标定优化后的土壤模型能够近似代替真实土壤进行仿真。 相似文献