中国是世界上的食糖生产大国,甘蔗制糖产量约占食糖总量的90%。全国甘蔗种植面积约2200万亩,主要分布在广东、广西、云南等省份。随着经济全球化的发展,中国食糖产业受到国际市场的冲击。在甘蔗收获环节,用工量大,收获效率低,劳动力成本高,导致收获成本较高,因此发展甘蔗收获机械化成为一个重要的课题。甘蔗收割机有整杆式和切段式两种。切段式甘蔗收割机在作业时,将切段的蔗段、蔗梢、蔗叶和泥土等输送到排杂风机中,蔗梢、蔗叶、泥土等杂质被气流清选排出。风机的排杂效果决定着进厂原料含杂率的高低,含杂率过高会影响出糖率和出糖品质,因此对甘蔗收割机的风机排杂系统进行研究具有重要意义。本文以CASE8000甘蔗收割机的主排杂风机为研究对象。运用ANSYS软件的Fluent模块对风机内部气流场进行数值模拟,然后设计田间试验对风机进行单因素和正交试验,研究影响风机排杂性能的因素和排杂过程中糖份的损失情况。主要研究内容如下:(1)对比研究现有切段式甘蔗收割机的排杂风机,对风机的类型、安装位置、风机通道结构以及清选原理进行分析。(2)对CASE8000风机进行三维建模和通道内部气流场的数值模拟,通过Fluent仿真模拟,得到了500r/min、700r/min、900r/min、1100r/min四个转速下风机不同截面的气流场状况。(3)试验验证仿真与实测值的一致性。采用风压风速仪对仿真截面的标记点进行实际测量,验证了仿真与实测结果的一致性。对获得的不同截面的气流场云图进行分析,得到CASE8000风机通道内部的气流场变化规律。(4)对凯斯8000风机的排杂性能和糖份损失量进行单因素试验。以收割机行驶速度、甘蔗切段长度、风机转速为试验因素,以含杂率和糖份损失率为试验指标。田间试验结果表明,含杂率随着收割机行驶速度和甘蔗切段长度的增大而增大,含杂率随着风机转速的增大而减小。糖份损失率随着收割机行驶速度和风机转速的增大而增大。(5)通过正交试验表明甘蔗收割机行驶速度、甘蔗切段长度、风机转速对含杂率的影响均极其显著。主次关系为:风机转速、甘蔗收割机行驶速度、甘蔗切段长度。甘蔗收割机行驶速度、风机转速对糖份损失率的影响极其显著,主次关系为:风机转速、甘蔗收割机行驶速度。通过综合试验得到最优组合是为:收割机行走速度为7km/h、甘蔗切断长度为180mm、风机转速为1100r/min。