独创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究 工作所取得的成果。除文中已注明引用的内容以外，本论文不包含任何其他个人 或集体已经发表或撰写过的作品成果，也不包含为获得江苏大学或其他教育学习管理机关 的学位或证书而使用过的材料。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已 在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 学位论文作者签名：狲国建 年月 日

  学位论文版权使用授权书 江苏大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆、中国学术期刊（光盘版） 电子杂志社有权保留本人所送交学位论文的复印件和电子文档，能够使用影印、 缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致， 允许论文被查阅和借阅，同时授权中国科学技术信息研究所将本论文编入《中国 学位论文全文数据库》并向社会提供查询，授权中国学术期刊（光盘版）电子杂 志社将本论文编入《中国优秀博硕士学位论文全文数据库》并向社会提供查询。 论文的公布（包括刊登）授权江苏大学研究生处办理。 本学位论文属于不保密口。 学位论文作者签名：利１国建 年月日指导教师签名：聋啦娩 年月日

  江苏大学硕士学位论文 摘要清选装置是联合收获机的重要组成部分，它的性能优劣直接影响到整机的工 作性能。提高联合收获机的清选质量将是解决我国谷物生产逐步发展的关键问 题。在风筛式清选装置中筛面气流分布的好坏直接影响到清选的质量，而获得合 理的筛面气流对风机的研究尤为重要。 由于传统离心风机出风口气流沿着横向分布不均匀，本文采用新疆．２型联合 收获机清选装置所使用的双风道横流风机进行试验研究。借助江苏大学现代农业 装备与技术教育部重点实验室自行研制的ＤＦＩＱｘ．３型物料清选仿真与控制试验台， 将原离心风机换成双风道横流风机，从气流场的角度进行清选室内气流速度（不 考虑风向）试验与特性研究分析。在清选室内布置了７５个测量点，测量了在三个 不同横流风机进风口开度及五个不同转速下的各点风速，同时还测量了横流风机 上下出风口沿叶轮宽度风向的气流速度。通过利用Ｍａｔｌａｂ软件进行气流速度分布 以及等势线图分析，横流风机在筛面上的气流速度能够满足清选物料的要求，而 且横流风机沿出口端面上横向速度与压力分布比较均匀，气流沿纵向的速度的衰 减呈现层流性。在相同转速下，与离心风机相比较，横流风机出风口的气流速度 更高，风速的变异系数低、稳定性系数高。 利用Ｐｒｏ／Ｅｎｇｉｎｅｅｒ软件建立了横流风机模型，采用Ｇａｍｂｉｔ软件对其进行网格 划分与定义边界，通过ＦＬＵＥＮＴ软件对其进行数值模拟计算，在模拟过程中采用 了滑移网格非定常计算，分析了中心面与１５０ｒａｍ截面的总压分布图、速度矢量图 和湍流强度图，得出了横流风机沿出口端面上横向速度与压力分布比较均匀。风 机出风口气流速度的模拟结果与试验测量结果总体趋势基本吻合。 对所采用的试验物料，利用自制的ＤＦＰＦ一２５型物料悬浮速度测定装置，分别 测定了其饱满籽粒、瘪谷、短茎秆及轻杂余的悬浮速度。并通过ＤＦＱＸ．３物料清 选试验台进行试验，得到了风机转速在７５０ｒ／ｍｉｎ时清选效果最好，并对结果利用 ＤＰＳ数据处理系统进行回归分析，得到了横流风机的转速对清选效果的影响比较 显著。 通过本课题在试验台上的研究，为风筛式横流风机清选装置的优化设计提供 了试验数据以及研究方法。研究结果对联合收获机清选装置的设计改进具有理论

  风筛式双风道横流风机清选装置试验研究 指导意义和实用价值。 关键词：横流风机，离心风机，气流场，试验， 清选装置，气流速度 １１

  Ａｓ ａｎ ｉｍｐｏｒｔａｎｔ ｐａｒｔ ｏｆ ｔｈｅ ｃｏｍｂｉｎｅ ｈａｒｖｅｓｔｅｒ Ｃｌｅａｎｉｎｇ ｕｎｉｔ’Ｓ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｄｉｒｅｃｔｌｖ ａｆｆｅｃｔｓ ｔｈｅ ｗｈｏｌｅ ｍａｃｈｉｎｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ．Ｔｏ ｉｍｐｒｏｖｅ ｔｈｅ ｃｌｅａｎｉｎｇ ｑｕａｌｉｔｙ ｏｆ ｃｏｍｂｉｎｅ ｉｓ ｔｈｅ ｂｏｔｔｌｅｎｅｃｋ ｐｒｏｂｌｅｍ ｏｆ ｓｏｌｖｉｎｇ ｔｈｅ ｆｕｒｔｈｅｒ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ｔｈｅ ｒｉｃｅ ｐｒｏｄｕｃｉｎｇ ｉｎ ｏｕｒ ｃｏｕｎｔｒｙ．Ｔｈｅ ａｉｒ ｆｌｏｗ ｏｆ ｓｃｒｅｅｎ ｓｕｒｆａｃｅ ａｆｆｅｃｔｓ ｔｈｅ ｑｕａｌｉｔｙ ｏｆ ｃｌｅａｎｉｎｇ ｉｎ ｔｈｅ ｃｌｅａｎｉｎｇ ｕｎｉｔ ｏｆ ａｉｒ ａｎｄ ｓｃｒｅｅｎ．Ｉｔ ｉｓ ｖｅｒｙ ｉｍｐｏｒｔａｎｔ ｔｏ ｇｅｒ ｔｈｅ ｒｅａｓｏｎａｂｌｅ ａｉｒ ｆｌｏｗ ｆｉｅｌｄ ｏｆ ｓｃｒｅｅｎ ｓｕｒｆａｃｅ ｔｏ ｓｔｕｄｙ ｆａｎｓ． Ｄｕｅ ｔｏ ｔｈｅ ａｓｙｍｍｅｔｒｙ ｏｆ ｔｈｅ ｗｉｎｄ ｓｐｅｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｉｍｐｅｌｌｅｒ ｉｎ ｔｈｅ ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ ｃｅｎｔｒｉｆｕｇａｌ ａｉｒ ｂｌｏｗｅｒ ｏｎ ｔｈｅ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｎｇ ｏｆ ａｘｉａｌ ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ，ｔｈｅ ｐａｐｅｒ ｃａｒｒｉｅｓ ｏｎ ｔｈｅ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｓｔｕｄｙ ｏｎ ｔｈｅ ｎｅｗ ｃｒｏｓｓ－ｆｌｏｗ ｆａｎ ｗｉｔｈ ｔｗｏ ｏｕｔｌｅｔｓ．Ｓｐｅｅｄ ｔｅｓｔ ｉｓ ｃｏｎｄｕｃｔｅｄ ｆｏｒ ｔｈｅ ｔｈｅｏｒｔｉｃａｌ ｓｔｕｄｙ ａｎｄ ａｎａｌｙｓｉｓ ｉｎ ｔｈｅ ｃｌｅａｎｉｎｇ ｃｅｌｌ ａｔ ｔｈｅ ｆｌｏｗ ｆｉｅｌｄ ｖｉｅｗ，ｔｏ ｒｅｐｌａｃｅ ｔｈｅ ｏｒｉｇｉｎａｌ ｃｅｎｔｒｉｆｕｇａｌ ｆａｎ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｎｅｗ ｃｒｏｓｓ－ｆｌｏｗ ｆａｎ ｗｉｔｈ ｔｗｏ ｏｕｔｌｅｔｓ，Ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ａｂｏｖｅ ｔｅｓｔ ｓｔｕｄｙ ａｎｄ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ａｎａｌｙｓｉｓ，ｃｌｅａｎｉｎｇ ｔｅｓｔ ｏｆ ｇｒａｉｎ ｉｓ ｕｓｅｄ ｔｏ ｖｅｒｉｆｙ ｔｈｏｓｅ ｃｏｎｃｌｕｓｉｏｎ．ｂｙ ｔｈｅ Ｍｉｎｉｓｔｒｙ ｏｆ Ｅｄｕｃａｔｉｏｎ＆Ｊｉａｎｇｓｕ Ｐｒｏｖｉｎｃｅ Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｏｆ Ｍｏｄｅｒｎ Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｏｆ ｓｅｌｆ－ｄｅｖｅｌｏｐｅｄ ＤＦＱＸ・ ＿３・ －ｔｙｐｅ ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｃｌｅａｎｉｎｇ Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｔｅｓｔ Ｂｅｄ．Ｉｎ ｃｌｅａｎｉｎｇ ｉｎｄｏｏｒ ａｒｒａｎｇｅｍｅｎｔ ｔｈｅ ７５ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ｐｏｉｎｔｓ，ｍｅａｓｕｒｅｄ ｔｈｅ ｗｉｎｄ ｓｐｅｅｄ ｕｎｄｅｒ ｔｈｒｅｅ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｃｒｏｓｓ—ｆｌｏｗ ｆａｎ ｉｎｌｅｔ ｏｐｅｎｉｎｇ ａｎｄ ｆｉｖｅ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｓｐｅｅｄ，ａｎｄ ａｌｓｏ ｍｅａｓｕｒｉｎｇ ｔｈｅ ｃｒｏｓｓ ｆｌｏｗ ｆａｎ ｏｕｔｌｅｔ ａｌｏｎｇ ｔｈｅ ｗｉｄｔｈ ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ ｏｆ ｉｍｐｅｌｌｅｒ ａｉｒｆｌｏｗ ｖｅｌｏｃｉｔｙ．Ｔｈｒｏｕｇｈ ｔｈｅ ｕｓｅ ｏｆ Ｍａｔｌａｂ ｓｏｆｔｗａｒｅ ｆｏｒ ａｉｒ ｖｅｌｏｃｉｔｙ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ａｎｄ ｅｑｕｉｐｏｔｅｎｔｉａｌ ｃｈａｒｔ ａｎａｌｙｓｉｓ，ｄｒａｗ ａｃｒｏｓｓ ｆｌｏｗ ｆａｎ ｉｎ ａｉｒ ｖｅｌｏｃｉｔｙ ｏｎ ｔｈｅ ｓｕｒｆａｃｅ ｏｆ ｔｈｅ ｓｃｒｅｅｎ ｃａｎ ｍｅｅｔ ｔｈｅ ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ ｏｆ ｃｌｅａｎｉｎｇ ｍａｔｅｒｉａｌｓ，ａｎｄ ｔｒａｎｓｖｅｒｓｅ ｃｒｏｓｓ ｆｌｏｗ ｆａｎ ａｌｏｎｇ ｔｈｅ ｅｘｉｔ ｖｅｌｏｃｉｔｙ ａｎｄ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｍｏｒｅ ｕｎｉｆｏｒｍ，ｔｈｅ ｓｐｅｅｄ ｏｆ ａｉｒ ｆｌｏｗ ａｌｏｎｇ ｔｈｅ ｌｏｎｇｉｔｕｄｉｎａｌ ｄｅｃａｙ ｏｆ ｌａｍｉｎａｒ ｆｌｏｗ．Ｕｎｄｅｒ ｔｈｅ ｓａｍｅ ｓｐｅｅｄ，ｃｏｍｐａｒｅｄ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｃｅｎｔｒｉｆｕｇａｌ ｆａｎ，ｃｒｏｓｓ ｆｌｏｗ ｆａｎ ｏｕｔｌｅｔ ｏｆ ｔｈｅ ａｉｒ ｖｅｌｏｃｉｔｙ ｉｓ ｈｉｇｈｅｒ，ｌｏｗ ｗｉｎｄ ｓｐｅｅｄ ｖａｒｉａｔｉｏｎ ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ，ｈｉｇｈ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ． Ｔｈｅ ｍｏｄｅｌ ｏｆ ｃｒｏｓｓ ｆｌｏｗ ｆａｎ ｗａｓ ｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ ｂｙ ｕｓｉｎｇ ｔｈｅ Ｐｒｏ／Ｅｎｇｉｎｅｅｒ ｓｏｆｔｗａｒｅ， ｔｈｅ Ｇａｍｂｉｔ ｓｏｆｔｗａｒｅ ｗａｓ ｕｓｅｄ ｔｏ ｍｅｓｈ ｔｈｅ ｇｒｉｄ ａｎｄ ｄｅｆｉｎｅ ｔｈｅ ｂｏｕｎｄａｒｙ ｔｈｅ ＦＬＵＥＮＴ ｓｏｆｔｗａｒｅ ｗａｓ ｕｓｅｄ ｔｏ ｃａｒｒｙ ｏｎ ｔｈｅ ｎｕｍｅｒｉｃａｌ ｓｉｍｕｌａｔｉｎｇ ａｎｄ ｃｏｍｐｕｔｉｎｇ．ｉｎ ｔｈｅ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ ｏｆ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ，ｕｎｓｔｅａｄｙ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ｗａｓ ｃａｒｄｅｄ ｉｎ ｔｈｅ ｓｌｉｄｉｎｇ ｍｅｓｈ，ｔｈｅ ｔｏｔａｌ ｐｒｅｓｓｕｒｅｄ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｄｉａｇｒａｍ ｏｆ ｍｉｄｄｌｅ ｓｕｒｆａｃｅ ａｎｄ １５０ ｍｍ ｃｒｏｓｓ ｓｅｃｔｉｏｎ，ｔｈｅ ｖｅｌｏｃｉｔｙ ｖｅｃｔｏｒ ｄｉａｇｒａｍ ａｎｄ ｔｈｅ ｔｕｒｂｕｌｅｎｃｅ ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ ｆｉｇｕｒｅ ｗｅｒｅ ａｎａｌｙｓｅｄ．Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔ ｈａｄ ｂｅｅｎ ｒｅｃｅｉｖｅｄ ＩＩＩ

  ｔｈａｔ ｔｈｅ ｌａｔｅｒａｌ ｖｅｌｏｃｉｔｙ ａｎｄ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ａｌｏｎｇ ｔｈｅ ｅｘｉｔ ｏｆ ｃｒｏｓｓ ｆｌｏｗ ｆａｎ ｗｅｒｅ ｍｏｒｅ ｕｎｉｆｏｒｍ．Ｔｈｅ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｒｅｓｕｌｔｓ ａｎｄ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ｒｅｓｕｌｔｓ ｏｎ ｔｈｅ ａｉｒ ｆｌｏｗ ｓｐｅｅｄ ｏｆ ｆａｎ ｏｕｔｌｅｔ ｗｅｒｅ ｂａｓｉｃ ｃｏｎｓｉｓｔｅｎｔ． Ａｄｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ｔｈｅ ｍａｉｎ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ ｏｆ ｔｈｅ ｔｅｓｔ ｍａｔｅｒｉａｌｓ，ａｎｄ ｕｔｉｌｉｚｉｎｇ ｔｈｅ ｄｅｖｉｃｅ ｏｆ ＤＨ’Ｆ－２５ ｔｙｐｅ ｍａｄｅ ｂｙ ｏｕｒｓｅｌｖｅｓ，ｍｅａｓｕｒｉｎｇ ｔｈｅ ｓｕｓｐｅｎｄｅｄ ｖｅｌｏｃｉｔｉｅｓ ｏｆ ｓａｔｕｒａｔｅｄ ｇｒａｉｎ，ｄｒｙ ｇｒａｉｎ，ｓｈｏｒｔ ｓｔｅｍ ａｎｄ ｌｉｇｈｔ ｉｍｐｕｒｉｔｙ．Ｔｈｒｏｕｇｈ ｔｈｅ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ ｐｒｏｃｅｓｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ＤＦＱＸ一３ ｔｅｓｔ ｂｅｎｃｈ ｏｆ ｍａｔｅｒｉａｌ ｃｌｅａｎｉｎｇ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ａｎｄ ｃｏｎｔｒｏｌ，ｗｅ ｇａｉｎｅｄ ｔｈｅ ｃｏｎｃｌｕｓｉｏｎ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｃｌｅａｎｉｎｇ ｅｆｆｅｃｔ ｗｏｕｌｄ ｂｅ ｔｈｅ ｂｅｓｔ ｗｈｅｎ ｔｈｅ ｒａｔｉｏｎａｌ ｓｐｅｅｄ ｗａｓ ７５０ｒ／ｍｉｎ，ａｎｄ ｒｅｇｒｅｓｓｉｏｎ ａｎａｌｙｓｉｓ ｔｏ ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｂｙ ｕｓｉｎｇ ＤＰＳ ｄａｔａ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ， ｏｂｔａｉｎｅｄ ｔｈｅ ｃｒｏｓｓ ｆｌｏｗ ｆａｎ ｒｏｔａｔｉｏｎａｌ ｓｐｅｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｃｌｅａｎｉｎｇ ｅｆｆｅｃｔ ｉｓ ｒｅｍａｒｋａｂｌｅ． Ｔｈｒｏｕｇｈ ｔｈｅ ｓｔｕｄｙ ｏｆ ｔｈｉｓ ｓｕｂｊｅｃｔ，ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｄａｔａ ａｎｄ ｍｅｔｈｏｄｓ ｗｅｒｅ ｐｒｏｖｉｄｅｄ ｆｏｒ ｔｈｅ ｏｐｔｉｍａｌ ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ｔｈｅ ｃｒｏｓｓ－ｆｌｏｗ ｆａｎ ｉｎ ｔｈｅ ｄｅｖｉｃｅ ｏｆ ｃｌｅａｎｉｎｇ ｕｎｉｔ．Ａｎｄ ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｏｆ ｔｈｅ ｓｔｕｄｙ ｗｉｌｌ ｉｍｐａｃｔ ｃｏｍｂｉｎｅ ｓｉｅｖｅ ｓｕｒｆａｃｅ ａｉｒｆｌｏｗ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｃｒｏｓｓ ｆｌｏｗ ｆａｎ，ｃｅｎｔｒｉｆｕｇａｌ ｆａｎ，ａｉｒ ｆｌｏｗ ｆｉｅｌｄ，ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ，ｃｌｅａｎｉｎｇ ｄｅｖｉｃｅ， ｖｅｌｏｃｉｔｙ ｏｆ ａｉｒ ｆｌｏｗ ＩＶ

  江苏大学硕士学位论文 目录第一章绪论………………………………………………………………………………………１ １．１引言……………………………………………………………………………………………………１ １．２国内外研究现状……………………………………………………………一２ １．２．１风筛式清选装置………………………………………………………２ １．２．２传统离心风机的研究现状……………………………………………３ １．２．３双风道离心风机的研究现状…………………………………………．４ １．２．４横流风机的研究现状…………………………………………………５ １．２．５对离心风机内部气流场的数值模拟的研究…………………………６ １．３主要研究内容………………………………………………………………。７ １．４本章小结……………………………………………………………………。８ 第二章风筛式清选装置中横流风机的基本理论…………………………………………９ ２．１风机在农业机械中的应用…………………………………………………．．９ ２．２风机的分类……………………………………………………………………９ ２．３横流风机简介………………………………………………………………１０ ２．３．１横流风机的基本结构………………………………………………．．１０ ２．３．２横流风机工作原理…………………………………………………．．１０ ２．３．３横流风机的特点……………………………………………………．．１１ ２．４风机性能参数………………………………………………………………１２ ２．５横流风机的结构参数………………………………………………………１３ ２．５．１横流风机叶轮参数…………………………………………………．．１４ ２．５．２横流风机蜗壳参数…………………………………………………．．１５ ２．６本章小结……………………………………………………………………．．１６ 第三章横流风机气流场的试验研究…………………………………………………………．．１７ ３．１试验装置及测量设备………………………………………………………１７ ３．１．１试验装置……………………………………………………………一１７ ３．１．２测量设备……………………………………………………………．．１７ ３．２试验方案……………………………………………………………………．１８ ３．２．１气流速度的测定……………………………………………………．．１８ ３．２．２横流风机进风口开度不同情况下的气流场试验…………………。１９ ３．２．３横流风机不同转速情况下的气流场试验…………………………．．１９ ３．２．４横流风机出风口处的风速测定……………………………………．．１９ ３．３试验结果……………………………………………………………………２０ ３．３．１不同进风口开度下的各测量点气流速度的测定结果……………。２０ Ｖ

  风筛式双风道横流风机清选装置试验研究 ３．３。２不同转速下的各测量点气流速度的测定结果……………………．．３０ ３．３．３不同转速下出风口处气流速度的测定结果………………………。３６ ３．４本章小结……………………………………………………………………３９ 第四章横流风机内部气流场的数值计算……………………………………………………．４０ ４．１计算流体力学简介…………………………………………………………４０ ４．１．１什么是计算流体力学………………………………………………．．４０ ４．１．２计算流体力学数值计算步骤………………………………………．．４ｌ ４．２几何模型的建立……………………………………………………………．．４１ ４．３模型网格的划分……………………………………………………………４２ ４．４数值模拟计算………………………………………………………………４３ ４．４．１初始条件与边界条件………………………………………………一４３ ４．４．２控制方程离散化……………………………………………………．．４４ ４．４．３求解器的选择………………………………………………………．．４５ ４．４．４计算条件和边界条件的确定………………………………………。４５ ４．５数值模拟结果………………………………………………………………４５ ４．５．１ 出口截面速度分析…………………………………………………．．４６ ４．５．２截面静压等值线分析与比较………………………………………。４６ ４．５．３截面动压等值线分析与比较………………………………………．．４７ ４．５．４截面总压等值线分析与比较………………………………………。４７ ４．５．５截面速度矢量图分析与比较………………………………………。４８ ４．５．６截面湍流强度分析与比较…………………………………………．．４９ ４．６本章小结………………………………………………………………………４９ 第五章农业物料悬浮速度及清选装置的试验研究………………………………………。５０ ５．１清选混合物的物料成分分析………………………………………………５０ ５．２农业物料悬浮速度的测定…………………………………………………５２ ５．２．１测定原理………………………………………………………………５２ ５．２．２物料悬浮速度的测定………………………………………………。５３ ５．３清选装置试验验证…………………………………………………………．５６ ５．４本章小结……………………………………………………………………．５８ 第六章总结与展望……………………………………………………………………………………．５９ ６．１本论文工作总结……………………………………………………………５９ ６．２展望…………………………………………………………………………………………………．６０ 参考文献…．．．………………………………………………………………………………………………．．６１ 致谢…．．……………………………．．．………………………………．……………………．．．……………６４ 攻读硕士学位期问发表的论文与参加的科研工作………………………………．．．…………．６５

  江苏大学硕士学位论文 １．１ 引言 第一章绪论 水稻和小麦是我国最主要的粮食作物，其中稻麦的总产量占我国各种粮食总产量 的６５％左右。随着我国粮食种植结构的调整，水稻的种植面积逐步扩大，目前，水稻 的种植面积占我国粮食面积的３０％、总产量的４２．４％，而在我国小麦的种植面积占到 了２６．７％１１～ｚｌ。由此可见，水稻和小麦的生产发展对我国的农业生产和粮食安全具有 举足轻重的作用。收获是谷物栽培的最后一个环节，对于谷物的产量和质量具有重要 的影响。国家在“十一五＂规划中提出要大力发展现代化农业。实现农业现代化的基 本条件是农业机械化，其中农作物的机械化收获是其中重要的环节。而联合收获技术 是机械化收获中效率最高、经济性好、省时省工的一种方法。联合收获机是可以在田 间一次性完成收获、脱粒分离和清选等多项作业，直接得到清洁谷粒的一种联合作业 的机械。联合收获机的运用可以减少谷物损失，改善人们的工作环境及降低劳动强度， 节省大量的人力和物力。因此，联合收获机的推广应用对我国农业生产和国民经济发 展具有重要的现实意义。 在上世纪７０年代末到８０年代中期，我国的谷物联合收获机才真正进入实际的应 用阶段。主要是以引进国外的机器和技术为基础，通过消化、吸收、仿制和创新，从 而逐步国产化而不断发展起来的。虽然我国的谷物联合收获机以自主研发为主导，有 些产品已经进入国际市场，但是目前还是普遍存在一些问题，如：损失率和破碎率高、 功耗大以及清选系统的适应性差等，与国际上大型联合收获机公司生产的机具还有很 大的差距。要真正解决这些问题，核心问题之一是在于寻求适合于联合收获机的清选 系统以及使该清选系统能满足清选性能的要求。 清选装置作为联合收获机的重要组成部分，对联合收获机的工作性能和谷物的收 获质量有重要影响，提高联合收获机的清选性能将是解决我国谷物机械化收获进一步 发展的关键问题Ｉ弘引。因此，对清选装置的相关研究具有非常重大的意义。 经过脱粒分离装置分出的谷物中混有断、破茎秆、颖壳和尘土等细小夹杂物，清 选装置的功用是将谷粒分离出来，而将细小夹杂物排出机外，以得到清洁的谷粒。清 选原理是利用清选对象各组成部分之间物理机械性质的差异而将它们分离开来。清选

  风筛式双风道横流风机清选装置试验研究 方法可分为三类：一是按照谷粒的空气动力特性（漂浮特性）不同而采用纯气流进行 清选，二是利用谷粒的几何尺寸特性进行清选，三是利用气流和筛子配合（简称风筛 式清选装置）进行清选。风筛式清选装置对作物的适应性比较强，工作性能比较稳定， 清选后得到的籽粒清洁度高、损失小等优点，因此，在大中型联合收获机上得到了广 泛的应用。现有联合收获机清选装置中使用的风机一般属于低压中速离心式风机【６】， 其主要作用是利用待清选物料中各成分的漂浮特性的不同，完成待清选物中籽粒与短 茎秆、杂余等的分离清选，其要求是符合国家相关标准规定的籽粒清洁率及损失率。 离心式风机作为联合收获机清选装置的重要工作部件，其工作性能的好坏对联合收 获机的清选性能有重要的影响。随着联合收获机清选装置宽度的增加，传统离心式风机 受联合收获机宽度的影响，存在横向气流分布不均匀、结构尺寸大和动力消耗大等问 题，直接影响谷物清选效果和清选效率。研究表明，仅仅依靠增加清选装置的筛分面 积来提高清选系统的性能的方法，会受到联合收获机在机构、体积及价格等方面的限 制【７１。为了提高清选效果，有些机型如中收新疆．２联合收获机采用了双风道横流风机， 双风道横流风机是基于它在清选时利用空气动力学特性产生的风力场的强大优势。联 合收获机在进行清选工作时，主要利用上风道的风力对脱出混合物进行预清选，吹散 物料瀑布，使大量轻杂质浮于清选室内的上层吹出机外，减少了筛面的清选负荷也减 少了谷粒损失，大大的提高了整机的工作效率、籽粒清洁度和清选效率，从而改善了 清选效果和提高了清选性能。实践证明该种清选装置气流流量大、气流速度较高、横 向气流分布均匀、清选效果有明显改善。但对横流风机清选室内的气流情况的认识还 不够，相关研究文献报道还很少。 因此，加强对双风道横流风机的试验以及清选室内的气流运动规律的研究可以有 效地用于对气流场分布和对清选效果进行指导、分析，预测等，对收获机械清选装置 的开发、改进、优化和对联合收获机械化技术的提高具有十分重要的指导意义。 １．２国内外研究现状 １．２．１风筛式清选装置 联合收获机清选装置的种类较多，按其风机和筛子的结构主要可分风机加往复式 振动筛清选装置和风机加圆筒筛式清选装置两种【８１。 （１）风机加振动筛清选装置主要有：单出风口风机加单层振动筛清选装置、单 ２

  、江莶奎堂堡主堂垡笙塞—— 出风口风机加双层振动筛清选装置、双出风口风机加双层振动筛清选装置、双风机加 双层振动筛清选装置等。 （２）风机加圆筒筛清选装置主要有：单出风口风机加圆筒筛清选装置，双出风 口风机加圆筒筛清选装置，双风机加圆筒筛清选装置等。 通过大量的实践证明，风筛式清选装置具有对作物的适应性比较强，工作性能比 较稳定等许多优点，因而针对风筛式清选装置的改进与优化设计对于进一步提高我国 农业机械化水平意义重大【９】。 １．２．２传统离心式风机的研究现状 我国对于离心式风机的研究开始于２０世纪８０年代，主要是对谷物脱粒机上的离心 风机进行改进研究。为使离心式风机能在清选工作中发挥更重要的作用，国内外许多学 者对其进行了大量的研究与试验。 ２００３年，韩滨等人【１０１对约翰迪尔联合收获机上应用的一种卷翼型离心式风机进行 了试验，该离心式风机的叶片形状主要是利用流体力学原理开发出的符合谷物对气流分 布需求的卷翼型叶片，叶片采用前向后倾的结构形式，通过试验表明，这种风扇与传 统风机相比，能够吸入大量气流并产生较高的气流速度且气流分布均匀，增强了清选 效果。 ２００６年，山东福田重工焦中元等人【１１】从增大离心式风机的进风量的角度出发，在 离心式风机的蜗壳前部增加了若干个进风口，在离心风机工作时，可以通过进风口增大 风机进风量，使整个出风道范围内的风量和风压较均匀，提高了风机的气动性能。 ２００７年湖南农业大学汤楚宙等人【１２】为了改变普通离心式风机出风口处风速两端高 中间低的弊端，研究了一种离心—轴流组合式风机，在传统离心式风机两端叶片切角的 位置上安装了轴流叶片，叶轮的形式为两端为轴流叶片中问部分为原离心式风机叶片， 风机工作时，两端的轴流叶轮将外部的气流吸入，以较高的气流速度进人到离心叶轮 各部，然后在离心叶轮叶片的作用下，沿叶轮宽度方向较均匀排出。与普通离心式风机 相比，离心—轴流组合式风机出风口风速分布呈现两端低、中间高的状态。 ２００８年，金华职业技术学院陈霓等人【１３】针对横置轴流脱粒装置，以清选室内产 生的非均布气流来清选沿筛面宽度分布由多到少的不等量分布的脱出物，设计出了圆 锥形离心式清选风机，其结构及形式为进料口端为圆锥形叶轮大端，出料口端为圆锥形 叶轮小端。试验表明：该风机能利用非均布气流来弥补横置轴流脱粒装置在纵置的