农机装备制造业在我国”农业现代化”建设中,占有极其重要的位置。联合收割机的核心工作部件是风筛式清选装置,其清选性能的高低很大程度上影响着整机的作业性能。不同类型的清选装置的气流场分布不同,研究表明气流分布与整体的清洗质量密切相关。开展风筛式清选装置整体气流场分布的研究工作,有利于提升整体清选质量和工作效率。目前,国内研制出了一种新型纵轴流全喂入联合收割机机型,即纵置轴流滚筒式脱粒分离结构(纵轴流)。而纵轴流全喂入联合收割机的清选方式主要采用风筛式清选,在大喂入量、大功率现场作业情况下,存在物料籽粒损失率大和含杂率高等问题,现已制约纵轴流联合收割机的发展。课题主要进行了影响物料清选性能的纵轴流清选装置的气流场的优化以及对其物料清选装置结构的改进研究,从而提高纵轴流机型的整体物料清选性能,对纵轴流式联合收割机的发展有着极其重要的研究意义和实用价值。本文以湖州星光农机有限公司4LZ-5.0Z型纵轴流式全喂入联合收割机为研究对象,根据风筛式清选装置的特点,提出了一种新型双出风口六风道离心风筛式清选装置。利用CFD软件UG Nastran对清选装置内脱粒滚筒和离心风机产生的混合气流场数值模拟,对比分析清选装置结构改进前后振动筛面和尾部出风口气流分布情况,同时对改进后的双风道混合流场模型进行正交优化和田间试验,为整体气流场分布的优化提供依据,以进一步提高清选装置的清选性能。最后,设计了基于贯流式风机的清选装置,同时进行贯流式风机的现场试验和数值模拟优化,得到满足纵轴流清选要求的贯流式清选装置。本文研究得出如下的结论：1.搭建单出风口风机测速实验平台,参照GB1236-1985《通风机空气动力性能试验方法》,对传统的单出风口风机进行现场风速试验,传统单出风口风机叶轮转速为1800r/min,左右两侧为进风口,单出风口三风道离心风机出风口风速两者的对比分析可知,采用CFD软件开展清选装置气流场数值模拟是切实可行的。2.在风机入射倾角22°、鱼鳞筛夹角50°、脱粒滚筒转速600 r/min、风机转速1800r/min工况下,采用CFD软件UG Nastran对离心风机、脱粒滚筒两者产生的混合流场进行仿真。分析清选装置不同截面(Z=0, Z=150 mm, Z=-150 mm, Z=300 mm, Z=-300 mm)的速度矢量图,得到了整体气流场的分布状况和不足之处。3.本文提出一种新型双出风口六风道离心风筛式风机的清选装置,通过改进前后仿真对比分析,改进后的清选装置显著提高了筛面前部和抖动板区域的气流速度,同时改善了整体流域的均匀性,使得气流的分配更加合理高效,克服传统装置存在的不足之处从而大幅度提升清选装置的清选性能。4.脱粒滚筒转速600 r/min前提下,对新型清选装置Z=0截面进行风机转速、入射倾角、上筛夹角3因素正交优化试验,最佳试验组合为：风机入射倾角30°、风机转速1900 r/min、鱼鳞筛夹角40°。结果表明,筛面前部和尾部出风口处气流速度相对较大,清选装置整体气流均匀,更利于高负荷、高效率清选作业。同时,研究了风机转速、风机倾角、鱼鳞筛夹角三因素对清选气流场的影响,得到风机倾角的改变对筛面中部和筛面后部气流速度影响显著,鱼鳞筛夹角的改变对尾部出风口气流速度影响较大,风机速度的改变会影响风机上下出风口气流分配比重。5.分别对水稻和小麦进行结构改进前、结构改进后和正交优化后的多组田间试验进行研究。通过田间试验验证了改进结构和优化方案的准确性,改进前的水稻籽粒损失率2.70%,含杂率为2.19%,小麦籽粒损失率为1.78%,含杂率为1.95%；整体优化后的水稻籽粒损失率下降到0.91%,含杂率为0.87%,小麦籽粒损失率下降为0.82%,含杂率为0.76%,大大提高了纵轴流的清选性能。6.基于贯流式风机的结构、原理和特点,设计了针对联合收割机纵轴流清选装置的贯流式风机。对不同类型的贯流式风机进行样机现场风速试验和数值模拟验证,得到贯流式清选装置气流场的分布。开展贯流式清选装置的田间试验,试验结果：水稻的籽粒损失率平均为1.28%,含杂率为1.4%,破碎率为0.41%；小麦的籽粒损失率平均为1.14%,含杂率为1.5%,破碎率为0.17%,基于贯流式风机的纵轴流清选装置能较好地满足清选要求,能运用于实际生产。