近年来荞麦作为药食同源的作物受到广大消费者的青睐,消费需求激增,通过持久性市场研究,预计到2027年全球荞麦市场将达到18亿美元,提升荞麦的产量迫在眉睫。荞麦清选作为荞麦收获过程中的重要环节,清选效果将直接影响荞麦的产量与品质,因此开展荞麦清选装置的研究具有重要的现实意义。本文主要从探索结构改进设计,分析荞麦在清选室的运动状态和清选室流场分布情况等三个方面入手来提升荞麦清选效率,工作内容和成果如下:(1)对荞麦脱出物的成份进行了分析,并测量了荞麦籽粒的几何与摩擦系数等相关参数。荞麦脱出物的主要成份包括茎秆、荞麦叶、颖壳、荞麦籽粒及少量的碎石和塑料袋,其中碎石和茎秆对清选效率的影响最大。通过测量荞麦的几何尺寸并计算其平均密度,并测量荞麦的碰撞恢复系数、静摩擦系数、滚动摩擦系数等参数,为建立荞麦籽粒的三维模型和设置软件相关参数提供理论基础。(2)荞麦清选装置主要结构及参数设计。对清选装置的预清选装置、振动筛及清选筛、离心风机等进行了结构及参数设计与计算,利用三维实体建模软件Solidworks对清选装置的这些部件进行了建模,完成清选装置整体结构参数设计与计算并建立三维模型模。(3)通过ANSYS Workbench对荞麦预清选装置的主要部件进行静力学与动力学分析,得到其在极限工作情况下的应力应变情况和安全系数云图,以及其中心轴在极限工况下的前四阶模态振型图。结果表明:中心轴所受的最大应力为3.8112MPa,发生在轴两端边缘处。它所受到的最大应力远小于其屈服强度355 MPa,刚度满足要求。如果中心轴求解极限转速小于中心轴实际的极限转速那么极容易发生共振,通过求解得到极限转速为8050r/min,但是本文中设计中心轴极限转速为1250r/min,因此不会发生共振。(4)基于气固耦合理论的荞麦收获机清选装置数值模拟。本研究基于气固耦合理论,采用FLUENT和EDEM进行耦合模拟,采用Hertz-Mindlin接触模型和Eulerian耦合模型进行计算仿真,对清选室内的流场和荞麦脱出物物料颗粒运动进行数值仿真,以便对真实的运动规律进行掌握,对清选室内速度分布、压力分布和颗粒速度及运动轨迹等进行分析并得出结果。耦合结果表明:风机倾角、风机风速、振动筛振幅及振动筛频率对清选效率影响较为显著。(5)基于Design-Expert软件,用响应面法对影响清选效率的相关因素进行了分析,并确定了最佳匹配参数。通过响应面法对风机倾角、风机风速、振动筛振幅及振动筛频率进行分析,分析表明,各因素对清选效率有不同程度的影响,其中风机倾角对清选效率影响最大,实验数据表明:当风机风速取9m/s,风机倾角取20°,振动筛振幅取25mm,振动筛频率取6Hz时,清选装置清选效率最高,此时清选效率可达98.1%。为结构调整和参数优化设计提供理论依据。