气吸式榛子捡拾分选机设计与试验

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平欧大果榛子(简称大果榛子),近年来在我国东北地区种植面积逐年扩大。由于榛子人工采收、分选效率低,且季节性强,雇工费用大,生产成本高。针对上述问题,本文设计一种气吸式榛子捡拾分选装置,解决榛子的捡拾和分选问题。本文首先通过统计分析榛子及其掺混物的物料特性,确定了其捡拾分选工作原理;然后设计榛子捡拾分选装置整体结构及关键零部件;接着构建物理仿真模型,进行气—固两相流体力学计算,分析榛子在掺混物中的分选程度,确定分选装置筛板角度、筛板间距离和气体流动速度等参数;进而设计并试制出气吸式榛子捡拾分选机,最后进行田间试验。经过田间试验表明:所设计的榛子捡拾分选机,满足作业技术要求。本文主要研究内容如下:(1)榛子及其掺混物的物料特性分析。利用统计分析的方法确定了掺混物中各成分比重;通过悬浮速度试验确定榛子及其掺混物的临界悬浮速度。悬浮速度的大小顺序为:石子>单果榛子>落叶,为榛子捡拾分选装置设计提供技术参数。(2)榛子捡拾分选机整体结构设计。根据榛子及其掺混物各个成分的悬浮速度,确定榛子捡拾分选机整体结构。根据榛子及其掺混物在分选装置内部各个位置的受力情况,确定了分选装置采用三级筛板分选的原理,并对榛子及其掺混物在分选装置内部分选时榛子与掺混物分离的气流速度的差值进行计算。(3)CFD-DEM耦合仿真分析。基于离散元法(DEM)和流体动力学(CFD)的理论和方法,在对清选装置内的气流场进行参数化设置的基础上,对榛子捡拾分选机分选装置进行气—固两相流耦合仿真;明确了分选装置内部筛板的物料的分布情况、气流速度变化规律和气流场的分布情况;确定了榛子分选效果较优的因素及水平范围:筛板角度为13°~21°,气体流动速度为10~20m/s,筛板间距为150~250mm。为优化设计榛子分选装置提供了设计依据。(4)榛子捡拾分选机试制与田间试验。以气体流动速度、筛板角度、筛板间距离为试验因素,净果率为评价指标,采用二次旋转正交组合试验,建立净果率与各影响因素之间的回归模型,得出影响指标的因素主次顺序为:气体流动速度>筛板角度>筛板间距离,运用响应面法分析试验因素对指标的影响,结果表明:筛板角度为17.13°,气体流动速度为18.4m/s,筛板间距离为251.2mm时,榛子捡拾率为88.19%,榛子净果率为91.49%,所设计的榛子捡拾分选机,捡拾率和净果率达到设计要求。
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