联合收割机振动筛的动态仿真与参数优化

联合收割机振动筛的动态仿真与参数优化

王天淼

克东县乾丰镇乡村经济发展服务中心 黑龙江省齐齐哈尔市 164800

摘要：我国是农业大国，农业在我国的发展过程中具有十分重要的作用。而伴随着我国科技等方面的发展，我国对于农业的要求也在不断的提升，对于农机的推广研究重视程度也在不断的提升。联合收割机作为我国主要的收获工具，其质量在极大的程度上影响粮食收割效率与质量。振动筛是联合收割机中的重要组成部分，其在实际应用的过程中会进行复杂的平面运动，因而，其在使用的过程中会产生较大的惯性力，影响设备出的应用质量，降低粮食收割质量以及设备使用寿命。故而对振动筛的研究十分的重要与必要。本文将以联合收割机中的振动筛为例，对其动态仿真与参数优化情况进行简单的阐述与分析。

关键词：联合收割机；振动筛；动态仿真；参数优化

一、论题研究意义

我国是农业大国，农业是我国发展中的重要组成部分。而伴随着时间的推移，我国对于农业发展的重视程度也在不断的提升。而现阶段，在我国其他行业飞速发展的环境下，传统的农业种植已经难以满足我国发展的实际需求。面对这种情况，我国政府积极的采取各种优惠制度，将农机应用于现阶段的农业生产活动中。而联合收割机则是现阶段我国农业生产现代化的重要设备。振动筛是联合收割机中的重要组成部分，针对于联合收割机振动筛动态进行仿真以及分析，能够辅助相关的设计人员判断联合收割机在实际应用中存在的不足，并对联合收割机进行改进与优化，提升其工作效率，让其能够在我国农业现代化生产中发挥更大的作用^[1]。对于联合收割机振动筛的动态仿真研究的优势一方面表现在，其能够为设备的改进与优化提供更多的数据支持，提升设备的应用质量。另一方面，其提升农业生产效率也能够提升农民对于农机的认识，使农机能够更快、更广泛的应用于现阶段的农业生产活动中，促进我国农业现代化进程。

2. 振动筛的工作原理

联合收割机在实际应用的过程中其振动筛部分在极大程度上决定设备的应用质量与寿命。而提升相关人员对于联合收割机的认识程度首先需要了解振动筛的工作原理。本章将针对于振动筛的工作原理进行简单的阐述。

振动筛在现阶段我国的发展过程中占有十分重要的地位，其不仅仅的应用于我国的农机中，其也被应用于我国的工业发展过程中。如振动筛在实际应用的过程中也被应用于煤矿机械中，按照企业的要求进行煤粒的筛选。而振动筛在联合收割机中的应用则是能够辅助人们更快的对谷粒进行清洗与筛选，达到收割目的。联合收割机的振动筛在实际应用的过程中可以将其简化成一个曲柄连杆机构，其设备中带轮中的动力能够通过主轴传递到偏心轴承中（AB）中，带动筛体工作。而筛体在实际应用的过程中则相当于下图中（BC）所示部分，而筛体与振动筛机架之间的连接部分，则可以将其简化成（CD）部分，其具体情况如下图一所示。

图一 振动筛机构示意图

振动筛在实际应用中的工作原理简单的来说，就是在联合收割机在工作的过程中，振动筛能够通过自身的偏心轴承的运动情况将农作物谷粒在筛面以一定的速度进行运行。而谷粒在运动中，由于谷粒自身的重量存在一定的不同，其在运动运动中动能也不同，通过谷粒的动能不同，将谷粒进行分离筛选，达到相应的目的。

从现有的数据中可看出，振动筛在实际应用的过程中，在不考虑外界因素影响的情况下，其工作主要呈现的规律表现在两个方面^[2]。第一，振动筛在实际应用的额过程中其垂直方向中，筛面入料端的振幅需要大于出料端的振幅，在这种情况下，能够在较大程度上保证物料在实际应用过程中能够达到较好的分层效果，更好的进行筛选工作。第二，从入料端到排料端这一段距离中需要保证其速度处于不断下降趋势中，这样能够在较大的程度上保证筛面上物料层的厚度，也能够保证物料在振动筛运作的过程中处于一种较为良好的分层中，提升物料分层质量。

2. 振动筛模型的建立

振动筛模型在建立的过程中第一部分所需要做的事情是确定模型的参数，在进行振动筛模型建立的过程中相关技术人员需要根据设备的实际情况合理的进行明星数据的选择工作。

在参数选择结束后需要将其参数带入到相应的仿真软件中，对振动筛的模型进行建立。现阶段，较为常见的仿真软件有ADAMS。根据试验的实际需求，在进行仿真后，需要对垂直方向位移数据、水平方向位移数据、速度数据、加速度数据等方面的数据进行收集，并按照相关的要求将其制定成相应的曲线。

如，李杰、闫楚良、杨方飞三人在进行联合收割机振动筛动态仿真研究工作中，其利用ADAMS软件，选择曲柄转速270r/min，LOA=30mm、LAB=950mm、LCD=114mm、LBE=270mm，筛面的斜角5.560作为参数对4LZ-3型联合收割机进行分析。

图二 4LZ-3型联合收割机振动筛机构运动简图

三人在研究的过程中对其垂直水平位移情况以及速度加速度情况进行数据的收集，而从三人所收集的数据情况来看，在筛面前段处置方向振幅在25mm。后端9.15mm的情况下，谷粒能够较好的进行筛选，分离。而在水平振幅一定程度增大的情况器，所筛选的谷粒能够较好的抛出机体。

2. 数据优化

对于振动筛的参数进行优化，能够保证其在实际应用的过程中更加高效的进行谷物筛选工作，提升联合收割机的应用质量。本段将针对于振动筛的参数优化工作进行简单的分析。

1. 重视变量的确定。振动筛在实际应用的过程中其变量能够在一定程度上影响其工作质量。在针对振动筛的实际工作情况进行分析后判断其在实际应用的过程中能够影响到应用质量的因素有筛面倾斜程度、振动方向、振幅以及震动频率^[3]。而从现有的数据中可以看出，振幅对于振动筛的影响程度最大。而影响振幅的因素有曲柄长度、曲柄转速、杆长等。相关设计人员在进行设备优化的过程中可以选择针对影响振幅的各方面因素入手，进行振动筛的改进与优化，提升振动筛的应用质量。

第二，目标函数的确定。从现有的数据中可看出，振动筛在实际应用的过程中，其具有一定的限制，在超出限制的情况下，振动筛在实际应用过程中的应用质量也会受到较大的影响。如，振动筛在实际应用的过程中，频率保持稳定的请款修改，振动幅度增加，谷物的分离速度也提升，但其对于机体的冲击也会增加，造成损失率加大。在振幅较小的情况下，谷物在筛面停留时间较长，谷物能够更好的分离，氮气生产力较低，也较为容易造成堵塞情况。故而，目标函数的确定，能够辅助相关人员更好的确定参数优化范围。

五、结束语

现阶段，我国在不断发展的过程中对于农业的要求也在不断的提升，而我国多数农业仍处于传统的发展模式之下，不符合我国整体发展需求。为提升我国农业发展现代化质量，我国积极的将农机引入到农业生产活动中。而联合收割机则是农机引入中的重点工程。振动筛是联合收割机中的重要部件，对于振动筛的动态仿真与参数优化，能够辅助相关人员更加清晰的认识到联合收割机的实际应用价值，使其能够更好的应用于农业生产活动中，提升农业生产现代化质量。

参考文献;

[1]荆家宝, 雷良育, 王国辉. 履带式全喂入联合收割机振动筛堆粮故障诊断与排除[J]. 青海农技推广, 2019, 000(001):74,80.

[2]黄云林, 李青林, 姚成建. 联合收获机脱粒滚筒模态分析与结构参数优化[J]. 农机化研究, 2019, 41(12):30-36.

[3]朱会霞, 王吉权, 王福林,等. 联合收获机惯性分离室工艺参数的优化——基于改进遗传神经网络[J]. 农机化研究, 2020.