一种气流均匀排出管道的设计方法技术

本发明专利技术公开了一种气流均匀排出管道的设计方法，气流管道包括气流总管和气流支管，其中气流总管为一具有特定锥度的圆锥形状管道，气流总管锥度大小以使每个气流支管气体流量相等为准；气流支管为一排管径相等且等间距分布在气流总管侧面，并产生均匀气流速度的小径管道；气流支管与气流总管接口处以圆滑曲线形式相接，气流支管出口端面有一45°弯曲，气流支管的最小长度等于气流总管大端底部与禾受力中心位置高度差的倍，便于应用于气吹式割台吹送禾秆。本发明专利技术所涉及的气流均匀排出管道的设计方法，有利于减小管道的阻力系数，使气流支管出口端的气流速度更加均匀。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种气流均匀排出管道的设计方法，尤其涉及一种小区稻麦联合收割机气吹式割台气均匀流管道的设计方法。技术背景近些年来，国内研制出两种形式的小区稻麦联合收割机。一种是从传统收割机改进而来的小区麦类作物联合收割机，依靠脱粒盘产生的负压将物料从割台吸入脱粒滚筒，但当物料比较潮湿时可能会导致堵塞。而且割台会有籽粒残留、不易清理。另一种是气吸梳脱式种子联合收割机，采用气吸梳脱式的割台，这种割台具有喂入量小、动力消耗少等特点，但在梳脱过程中存在籽粒飞溅损失、漏脱损失、回带损失，造成损失率过高。小区收获中单个实验小区面积小，实验小区的数量多，每收完一个小区要对收割机进行种子清理，以避免不同品种小区种子的混杂。一种无残留、低损失率的气吹式割台装置是比较合理的选择。小区稻麦联合收割机气吹式割台装置，包括正面气流吹禾机构、侧面气流清理机构、吹禾气流调节机构、螺旋扬谷搅龙、割刀、分禾器、风机。正面气流吹禾机构包括气流总管、气流支管、软管、风量调节器。其中正面气流吹禾代替了传统的拨禾轮，将禾吹弯再切割，在收割的同时又起到将籽粒、茎秆吹向割台里面的作用。
技术实现思路
本专利技术的目的是提出一种气流均匀排出管道的设计方法，其特征在于排出气流较均匀，管道的阻力系数小。本专利技术的技术方案是：一种气流均匀排出管道的设计方法，气流管道包括气流总管和气流支管，其设计方法包括下列步骤：(1)根据拨禾轮一块压板的作用范围Δx确定最小的禾秆挠度λ；(2)根据稻麦茎秆的抗弯刚度EI、长度L、挠度λ，由材料力学的挠曲线微分方程，计算出作用在茎秆上的力F与挠度λ的关系；(3)由空气动力学的知识计算出茎秆受力F与气流速度V的关系，再结合步骤(1)中作用在茎秆上的力F与挠度λ的关系，计算出气流速度V与挠度λ的关系；(4)根据亚声速自由射流的流体结构和速度场的自模性函数，计算出气流支管的直径和排列间距与气流场速度分布的关系；(5)根据气流总管大端底部与禾秆受力中心位置高度差的倍确定气流支管的最小长度L2，使在割台前进过程中，气流总管不会与禾碰撞造成籽粒损失，同时也能使气流对禾的弯矩最大；(6)根据小区稻麦联合收割机气吹式割台的割幅宽度除以气流支管的排列间距计算出气流支管的个数；(7)假定气流总管大端的直径，气流总管大端的截面面积减去第一个气流支管的截面面积近似等于该气流支管中心处的气流总管截面面积，第一个气流支管中心处的气流总管截面面积减去第二个气流支管的截面面积近似等于第二个气流支管中心处的气流总管截面面积，依次类推，最后确定气流总管小端的直径，由此确定气流总管的锥度。为使气流管道排出的气流相对均匀，气流支管设计成直径相等，等间距的分布在气流总管一侧，且每一个气流支管的出口端与气流总管中心线的距离相等。为减少收割机作业前进过程中，气流总管与稻麦禾碰撞产生籽粒掉落，将气流支管出口端设计成45°弯曲，以提高气流总管的高度，使气流总管高于小麦禾，同时能使气流支管水平方向射出气流。为减小气流管的阻力系数，根据流体力学管道的进出口设计方法将气流总管与气流支管的接口处设计成圆滑曲线过渡。本实专利技术的优点在于：提供了一种排出气流均匀管道的设计方法。其中气流总管具有特定的锥度，保证气流支管出口端的气流速度相等；气流支管与气流总管圆滑曲线过渡，减小阻力系数，减少气流流动损失；气流支管吹禾工作时，气流支管出气口端与禾秆垂直，通过采用45°弯曲和特定长度，可以提高气流总管，使得气流总管高于禾，防止因割台前进时气流总管与禾碰撞造成的籽粒损失，同时气流支管采用45°的弯曲过渡也能减少气流支管与禾碰撞造成的籽粒损失。附图说明图1为小区稻麦联合收割机气吹式割台的结构示意图；图2为气流管道图；图3为图2的右视图；图4为小麦茎秆受力简图；图5为气流管道吹小麦模型简图；其中：1-侧面气流清理机构、2-割台架、3-割刀、4-气流总管、5-气流支管、6-分禾器、7-吹禾气流调节机构、8-螺旋扬谷搅龙、9-喂料口、10-软管、11-风量调节器、12-风机、13-小麦禾。具体实施方式以割幅为一米的小区稻麦联合收割机气吹式割台收割小麦为例，设计一种气流均匀排出的管道，其具体步骤为：(1)最小禾秆挠度λ等于拨禾轮一块压板的作用范围式中：R-为拨禾轮半径；μ-为拨禾轮速度比；(2)为了简化计算，小麦茎秆的受力简图如图4所示，假定小麦茎秆为同心圆柱环，风对茎秆的作用力始终与茎秆垂直，且为均布载荷，根据小麦茎秆的抗弯刚度EI、株高为L、挠度λ，茎秆受力部分长度为a，由材料力学的挠曲线微分方程计算出作用在小麦茎秆上的受力F与挠度λ的关系为：F=λEI-12(L-a2)2L-a348+16(L-a2)3]]>(3)由空气阻力公式：和步骤(1)中小麦茎秆上的受力F与挠度λ的关系，计算出气流速度v与挠度λ的关系为：V=2λEICρS[-12(L-a2)2L-a348+16(L-a2)3]]]>式中：C-空气阻力系数；ρ-空气密度；S-茎秆迎风面积。(4)根据亚声速自由射流的流体结构和速度场的自模性函数，计算出气流支管的直径和排列间距与气流场速度分布的关系；(5)气流吹小麦模型简图如图5所示，气流支管的最小长度长度其中H为气流总管大端底部与禾秆受力中心位置的高度差；(6)小区稻麦联合收割机气吹式割台的割幅宽度除以气流支管的排列间距计算出气流支管的个数；(7)假定气流总管大端的直径，气流管大端的截面面积减去第一个气流支管的截面面积近似等于该气流支管中心处的气流总管截面面积，第一个气流支管中心处的气流总管截面面积减去第二个气流支管的截面面积近似等于第二个气流支管中心处的气流总管截面面积，依次类推，最后确定气流总管小端的直径，由此确定气流总管的锥度；气流总管与气流支管的接口处设计成圆滑曲线过渡。气流支管出口端设计成45°详细说明根据[007]。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种气流均匀排出管道的设计方法，其中气流管道包括气流总管和气流支管，其特征在于：以排出均匀气流和使禾秆吹弯为目的，设计步骤为：(1)根据拨禾轮一块压板的作用范围Δx确定最小的禾秆挠度λ；根据稻麦茎秆的抗弯刚度E1、长度L、挠度λ，由材料力学的挠曲线微分方程，计算出作用在茎秆上的力F与挠度λ的关系，再由空气动力学的知识计算出茎秆受力F与气流速度V的关系，从而计算出气流速度V与挠度λ的关系；(2)根据亚声速自由射流的流体结构和速度场的自模性函数，计算出气流支管的直径和排列间距与气流场速度分布的关系；(3)根据气流总管大端底部与禾秆受力中心位置高度差的倍确定气流支管的最小长度L2；(4)根据小区稻麦联合收割机气吹式割台的割幅宽度除以气流支管的排列间距计算出气流支管的个数；(5)假定气流总管大端的直径，气流总管大端的截面面积减去第一个气流支管的截面面积近似等于该气流支管中心处的气流总管截面面积，第一个气流支管中心处的气流总管截面面积减去第二个气流支管的截面面积近似等于第二个气流支管中心处的气流总管截面面积，依次类推，最后确定气流总管小端的直径，由此确定气流总管的锥度。

【技术特征摘要】
1.一种气流均匀排出管道的设计方法，其中气流管道包括气流总管和气流支管，其特
征在于：以排出均匀气流和使禾秆吹弯为目的，设计步骤为：
(1)根据拨禾轮一块压板的作用范围Δx确定最小的禾秆挠度λ；根据稻麦茎秆的抗弯
刚度E1、长度L、挠度λ，由材料力学的挠曲线微分方程，计算出作用在茎秆上的力F与挠度λ
的关系，再由空气动力学的知识计算出茎秆受力F与气流速度V的关系，从而计算出气流速
度V与挠度λ的关系；
(2)根据亚声速自由射流的流体结构和速度场的自模性函数，计算出气流支管的直径
和排列间距与气流场速度分布的关系；
(3)根据气流总管大端底部与禾秆受力中心位置高度差的倍确定气流支管的最小长
度L2；
(4)根据小区稻麦联合收割机气吹式割台的割幅...

【专利技术属性】
技术研发人员：李毅念，易应武，丁启朔，陈玉仑，殷健，魏昌成，杜世伟，
申请(专利权)人：南京农业大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32