【摘 要】
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中国秸秆资源丰富,占世界秸秆总量的25%左右。玉米作为重要的饲料来源作物,收获后秸秆产量巨大,年产量约为2亿t。将丰富的秸秆资源转化为饲草料,不仅能解决畜牧养殖饲草料缺乏的问题,还能改善因秸秆焚烧造成的环境污染。秸秆饲料收获机在捡拾收获秸秆过程中会将尘土混入到秸秆饲料中,导致饲料质量变差,影响牲畜的适口性。本文为秸秆饲料收获机设计了一种滚筒式除尘装置,获取秸秆饲料与尘土的相关特性参数并进行标定,通
【基金项目】
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内蒙古自治区科技计划项目（2022YFDZ0024）:秸秆吸附捡拾器研制及饲料化压捆装备开发； 内蒙古自治区科技成果转化专项项目（2019CG034）:自适应秸秆揉（粉）碎装备成果转化及其技术示范； 国家自然科学基金项目（51765055）:基于多源信息的饲料粉碎机良性气固流场形成机理及关键参数优化研究；
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中国秸秆资源丰富,占世界秸秆总量的25%左右。玉米作为重要的饲料来源作物,收获后秸秆产量巨大,年产量约为2亿t。将丰富的秸秆资源转化为饲草料,不仅能解决畜牧养殖饲草料缺乏的问题,还能改善因秸秆焚烧造成的环境污染。秸秆饲料收获机在捡拾收获秸秆过程中会将尘土混入到秸秆饲料中,导致饲料质量变差,影响牲畜的适口性。本文为秸秆饲料收获机设计了一种滚筒式除尘装置,获取秸秆饲料与尘土的相关特性参数并进行标定,通过离散元法对除尘装置的除尘效果进行数值模拟研究,选择最优的除尘装置结构参数。加工除尘装置并进行田间试验验证,验证除尘装置结构的合理性以及离散元数值模拟参数的精确性。具体研究内容及成果如下:（1）针对秸秆饲料收获机收获后的饲料中含有大量尘土的问题,设计了一种滚筒式除尘装置,该装置主要由除尘滚筒与除尘筛组成,除尘滚筒主要工作部件包括梯形刀、滚筒和滚筒轴。为探究影响除尘装置除尘效果的关键性因素,对除尘装置内的秸秆饲料进行受力与运动分析,得出影响除尘效果的关键因素为除尘滚筒转速、除尘筛网孔径及除尘滚筒数量。（2）采用物理试验与EDEM离散元数值模拟相结合的方法,对秸秆饲料与尘土的相关参数进行标定。利用EDEM软件建立秸秆饲料与尘土的颗粒模型,通过测定秸秆饲料与尘土颗粒堆休止角的方法,对秸秆饲料与尘土的相关数值模拟参数进行标定。确定了秸秆饲料与尘土的相关数值模拟参数,分别为尘土接触模型JKR表面能9.052 J/m~2、尘土-尘土恢复系数0.52、尘土-尘土滚动摩擦因数0.182、尘土-钢滚动摩擦因数0.125、尘土-钢静摩擦因数0.85、尘土-外皮滚动摩擦因数0.35、尘土-外皮静摩擦因数0.55、尘土-内瓤滚动摩擦因数0.45、尘土-内瓤静摩擦因数0.75、尘土-尘土静摩擦因数0.74、尘土-钢碰撞恢复系数0.35。（3）利用上述参数进行除尘装置数值模拟除尘试验,以除尘滚筒转速、除尘筛网孔径及除尘滚筒数量为试验因素,以含杂率为评价指标进行三因素三水平正交数值模拟除尘试验。试验结果表明:除尘滚筒转速370 r/min、除尘筛网孔径5 mm以及除尘滚筒数量5个为最优结构参数,最优结构参数下数值模拟试验含杂率为5.9%。（4）根据数值模拟除尘试验得出的最优结构参数加工除尘装置并进行田间验证试验,田间试验所得含杂率为6.5%,与数值模拟试验含杂率相对误差为9.23%,验证了除尘装置结构的合理性及所标定数值模拟参数的精确性。
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