基于離散元法的玉米秸稈揉絲機(jī)工作過程研究

基于離散元法的玉米秸稈揉絲機(jī)工作過程研究基于離散元法的玉米秸稈揉絲機(jī)工作過程研究

摘要：本文利用離散元法對(duì)玉米秸稈揉絲機(jī)的工作過程進(jìn)行了研究。首先，對(duì)玉米秸稈的理化性質(zhì)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)測(cè)試，獲取了玉米秸稈的材料參數(shù)。然后，分別建立了玉米秸稈在傳送帶上的物理模型和揉絲機(jī)內(nèi)部的模型。通過模擬計(jì)算，分析了揉絲機(jī)工作過程中的力學(xué)特性、顆粒間碰撞頻率以及桿與顆粒之間的力傳遞情況。最后，通過對(duì)比實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與模擬結(jié)果的差異度，驗(yàn)證了離散元法在玉米秸稈揉絲機(jī)工作過程研究中的可行性和準(zhǔn)確性。

1.引言

隨著農(nóng)業(yè)機(jī)械化的不斷推進(jìn)，農(nóng)作物秸稈的高效綜合利用成為了農(nóng)業(yè)發(fā)展中的重要問題。玉米秸稈是一種常見的農(nóng)作物秸稈，具有豐富的纖維、碳水化合物和其他有機(jī)物質(zhì)資源。充分利用玉米秸稈的價(jià)值，可以促進(jìn)農(nóng)田可持續(xù)發(fā)展和農(nóng)作物生產(chǎn)的多元化，對(duì)提高農(nóng)業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益和資源利用效益具有重要意義。

玉米秸稈揉絲機(jī)是一種用于將玉米秸稈揉成細(xì)絲狀的機(jī)械設(shè)備。揉絲機(jī)的工作過程涉及到多個(gè)物理過程，如輸送帶上顆粒的傳輸、揉絲機(jī)內(nèi)部顆粒之間的碰撞與壓實(shí)等。理解和掌握這些過程對(duì)于優(yōu)化揉絲機(jī)的設(shè)計(jì)和提高工作效率具有重要意義。離散元法作為一種能夠模擬顆粒間相互作用的方法，可以用于揉絲機(jī)工作過程的研究和分析。

2.玉米秸稈理化性質(zhì)實(shí)驗(yàn)測(cè)試

為了獲取玉米秸稈的材料參數(shù)，進(jìn)行了一系列的理化性質(zhì)實(shí)驗(yàn)測(cè)試，包括密度、彈性模量、抗剪強(qiáng)度等。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，玉米秸稈具有一定的剛度和延展性，適合用于揉絲機(jī)的加工。

3.揉絲機(jī)的物理模型建立

針對(duì)玉米秸稈的特點(diǎn)和揉絲機(jī)的工作過程，建立了輸送帶和揉絲機(jī)內(nèi)部的物理模型。輸送帶的物理模型采用剛體和彈性材料接觸模型，揉絲機(jī)內(nèi)部的模型則采用剛體和顆粒之間的力模型。兩個(gè)模型通過離散元法進(jìn)行耦合計(jì)算。

4.揉絲機(jī)工作過程的模擬計(jì)算

通過在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行離散元法模擬計(jì)算，得到了揉絲機(jī)工作過程中的力學(xué)特性、顆粒間碰撞頻率以及桿與顆粒之間的力傳遞情況。模擬結(jié)果表明，在一定的揉絲機(jī)工作條件下，顆粒之間的碰撞次數(shù)與顆粒的初始狀態(tài)、揉絲機(jī)設(shè)計(jì)參數(shù)有關(guān)，揉絲機(jī)內(nèi)部的力傳遞主要通過桿與顆粒之間的接觸傳遞。

5.實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證與結(jié)果分析

為了驗(yàn)證模擬結(jié)果的準(zhǔn)確性，將實(shí)際揉絲機(jī)工作情況下產(chǎn)生的數(shù)據(jù)與模擬結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，離散元法模擬計(jì)算得到的揉絲機(jī)工作過程中的力學(xué)特性與實(shí)際情況吻合較好，驗(yàn)證了離散元法在玉米秸稈揉絲機(jī)工作過程研究中的可行性和準(zhǔn)確性。

6.結(jié)論

本研究通過離散元法對(duì)玉米秸稈揉絲機(jī)的工作過程進(jìn)行了研究，并驗(yàn)證了模擬結(jié)果的準(zhǔn)確性。研究結(jié)果對(duì)于揉絲機(jī)的優(yōu)化設(shè)計(jì)和工作效率的提高具有重要意義，也為玉米秸稈的高效利用提供了理論依據(jù)和技術(shù)支持。希望本研究能夠?qū)r(nóng)業(yè)機(jī)械化發(fā)展和農(nóng)作物資源綜合利用產(chǎn)生積極的促進(jìn)作用通過離散元法模擬計(jì)算玉米秸稈揉絲機(jī)的工作過程，本研究得到了揉絲機(jī)工作過程中的力學(xué)特性、顆粒間碰撞頻率以及桿與顆粒之間的力傳遞情況。模擬結(jié)果表明，在特定工作條件下，顆粒之間的碰撞次數(shù)受到初始狀態(tài)和揉絲機(jī)設(shè)計(jì)參數(shù)的影響，而力傳遞主要通過桿與顆粒之間的接觸傳遞。實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證結(jié)果表明，離散元法模擬計(jì)算得到的力學(xué)特性與實(shí)際情況吻合較好，驗(yàn)證了該方法在揉絲機(jī)工作過程研究中的可行性和準(zhǔn)確性。本研究為揉絲機(jī)的優(yōu)