基于EDEM的單粒式谷物水分儀采樣機(jī)構(gòu)仿真研究

陳　陽,胡志超,吳惠昌,王申瑩，游兆延

(1.安徽農(nóng)業(yè)大學(xué) 工學(xué)院，合肥　230061；2.農(nóng)業(yè)部 南京農(nóng)業(yè)機(jī)械化研究所，南京　210014)

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基于EDEM的單粒式谷物水分儀采樣機(jī)構(gòu)仿真研究

陳陽1，2,胡志超2,吳惠昌2,王申瑩2，游兆延2

(1.安徽農(nóng)業(yè)大學(xué) 工學(xué)院，合肥230061；2.農(nóng)業(yè)部 南京農(nóng)業(yè)機(jī)械化研究所，南京210014)

摘要：建立了單粒電阻式谷物水分儀采樣機(jī)構(gòu)離散元模型，應(yīng)用EDEM軟件內(nèi)Hertz-mindlin(no slip)和Hertz-mindlin with bonding兩種接觸模型對(duì)水稻顆粒在水分儀采樣機(jī)構(gòu)內(nèi)的運(yùn)動(dòng)及碾壓情況進(jìn)行了仿真，并研究了3種不同的輸送輥螺距對(duì)采樣單粒性的影響，以及碾壓輥表面不同的滾花對(duì)碾壓充分性的影響。仿真結(jié)果表明：輸送輥螺距越大，其采樣效率越低，輸送單粒性效果越差。碾壓輥表面滾花為p1.2斜紋時(shí)碾壓較為穩(wěn)定，充分性最佳。同時(shí)，進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，結(jié)果表明：仿真實(shí)驗(yàn)與對(duì)比實(shí)驗(yàn)結(jié)果一致，證明運(yùn)用離散元法分析采樣機(jī)構(gòu)中物料的運(yùn)動(dòng)、碾壓狀態(tài)是可行的。

關(guān)鍵詞：水分檢測(cè)；離散元模型；采樣機(jī)構(gòu)；仿真；谷物

0引言

單粒電阻式谷物水分檢測(cè)法是谷物在線檢測(cè)中常用且效果較好的檢測(cè)方式之一。谷物采樣機(jī)構(gòu)是其重要的組成部分，采樣的單粒性和碾壓充分性將直接影響谷物水分檢測(cè)的準(zhǔn)確程度[1-3]。現(xiàn)階段關(guān)于單粒電阻式谷物水分儀尤其是采樣機(jī)構(gòu)方面的研究較少，因此運(yùn)用EDEM離散元仿真技術(shù)可以為今后的結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化提供參考[4]。

離散元法最先是由英國(guó)皇家工程院士、美國(guó)工程院士Peter Cundall于1971年首次提并應(yīng)用于巖土力學(xué)的研究；隨著40年多的探索與發(fā)展，DEM在土木工程、化學(xué)工程、農(nóng)業(yè)工程等諸多領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。離散元素法是分析與求解復(fù)雜離散系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)問題的一種新型數(shù)值方法(Discrete Element Method,DEM)，與有限元法具有類似的物理含義、平行的數(shù)學(xué)概念[5]，但其數(shù)值模型與處理手段卻不相同。離散元法的基本原理是將研究對(duì)象劃分為一個(gè)個(gè)相互獨(dú)立的單元，根據(jù)牛頓定律和單元之間的相互作用，運(yùn)用靜態(tài)松弛法或動(dòng)態(tài)松弛法等迭代方法進(jìn)行循環(huán)迭代計(jì)算；在每一個(gè)時(shí)間步長(zhǎng)內(nèi)，刷新仿真中所有顆粒的受力、位置等，跟蹤計(jì)算每個(gè)顆粒的微觀運(yùn)動(dòng)從而得到研究對(duì)象的宏觀運(yùn)動(dòng)規(guī)律[6-10]。

1離散元模型的建立

1.1采樣機(jī)構(gòu)組成與工作原理

單粒電阻式谷物水分儀采樣機(jī)構(gòu)采用DC12V電機(jī)驅(qū)動(dòng)，采樣室與檢測(cè)室用隔板隔開，以保證兩室工作獨(dú)立、穩(wěn)定進(jìn)行。為了計(jì)算機(jī)仿真較為快速，本文將無關(guān)的部件省略[7]，簡(jiǎn)化后的采樣室示意圖如圖1所示。其中，底座的長(zhǎng)寬高分別為184、140.5、20mm。輸送輥縱向軸長(zhǎng)為50mm，碾壓輥直徑為55mm，部件材料定義為鋼，參數(shù)設(shè)定如表1所示。工作時(shí)，利用谷物烘干機(jī)內(nèi)提升機(jī)的快速轉(zhuǎn)動(dòng)使物料飛濺到采樣機(jī)構(gòu)的輸送輥上，輸送輥為嚙合異向雙螺桿，依靠輸送輥的嚙合轉(zhuǎn)動(dòng)將物料平穩(wěn)均勻地送入喂料口，物料沿順導(dǎo)料槽落入兩碾壓輥之間，隨著物料的碾壓雙碾壓輥被導(dǎo)通，電信號(hào)傳入中央處理器按照特定的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行水分值的計(jì)算。

1.底座　2.碾壓輥　3.進(jìn)料口　4.導(dǎo)料槽　5.輸送輥

1.2水稻模型

本文離散元顆粒選為水稻，其表面較為光滑，流動(dòng)性較好；但其外形輪廓并不規(guī)則，將其簡(jiǎn)化為球形顆粒則會(huì)影響水稻在采樣機(jī)構(gòu)中的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)、受力及流動(dòng)特性。所以本文運(yùn)用三維制圖軟件繪制出了水稻的外形輪廓并將其轉(zhuǎn)換成step格式文件導(dǎo)入進(jìn)EDEM軟件中；在particles display中利用圖形填充的方式對(duì)水稻的外輪廓進(jìn)行球形填充，使仿真中的水稻顆粒更加真實(shí)[11]，如圖2所示。水稻顆粒仿真參數(shù)如表1所示。

圖2　水稻籽粒三維圖及填充后模型

物料泊松比剪切模量/MPa密度/kg·m-3水稻0.41.1e+071053鋼0.37e+107800

在碾壓仿真實(shí)驗(yàn)中，為了使水稻顆粒在碾壓時(shí)能發(fā)生形變，水稻顆粒則不能被當(dāng)作剛性體，其應(yīng)視作由若干個(gè)剛性顆粒元黏結(jié)拼合而成的柔性體。應(yīng)用軟件中Hertz-mindlin with bonding接觸模型，將若干個(gè)顆粒元合并擠壓成水稻的形狀，壓模與壓制后的水稻顆粒如圖3所示。壓模的尺寸根據(jù)水稻的幾何參數(shù)繪制，如表2所示。

圖3　壓模及壓制后水稻模型示圖

mm

1.3接觸模型

在建立接觸模型時(shí)，要根據(jù)顆粒不同的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)與仿真要求設(shè)置不同的接觸形式。進(jìn)行輸送仿真時(shí)，顆粒間相互力不大且做無規(guī)則運(yùn)動(dòng)，顆粒表面無粘附力，因此選擇Hertz-mindlin(no slip)作為接觸模型(仿真參數(shù)見表3)；進(jìn)行碾壓仿真時(shí)，顆粒視做柔性體，其本身由若干個(gè)球形半徑為0.4mm接觸半徑為0.6mm的剛性單位元擠壓而成，單位元之間需要一定的粘結(jié)力才能實(shí)現(xiàn)顆粒的擠壓破碎，因此選用Hertz-mindlin with bonding的接觸模型。仿真重力加速度設(shè)為9.81m/s2。

表3　仿真參數(shù)

在EDEM仿真模塊中，時(shí)間步長(zhǎng)指的是兩次運(yùn)算之間的時(shí)間間隔。瑞利時(shí)間步長(zhǎng)是理想的DEM時(shí)間步長(zhǎng)，是剪切波在一個(gè)實(shí)體顆粒里傳播所用的時(shí)間。設(shè)置時(shí)間步長(zhǎng)為瑞利時(shí)間步長(zhǎng)的5%～40%之間以確保仿真的穩(wěn)定進(jìn)行。

2EDEM仿真實(shí)驗(yàn)

2.1仿真運(yùn)動(dòng)過程

2.1.1水稻顆粒輸送過程

在輸送輥上方設(shè)置一虛擬顆粒生成平面，每秒生成顆粒數(shù)為10，生成總數(shù)為100，生成位置為隨機(jī)；顆粒半徑為原始半徑的0.9～1.1倍隨機(jī)生成，輸送輥每秒按360°異向旋轉(zhuǎn)，總仿真時(shí)間設(shè)為13s。

仿真完成后，在“分析-Section”選項(xiàng)中設(shè)置如圖4的Grid bin group作為顆粒數(shù)傳感器，對(duì)進(jìn)入傳感器的顆粒進(jìn)行信息統(tǒng)計(jì)[12-13]，從而得出顆粒數(shù)與螺距之間的關(guān)系。

2.1.2水稻顆粒擠壓過程

水稻擠壓仿真實(shí)驗(yàn)由兩部分組成：第1部分為水稻模型制作，在水稻壓模中隨機(jī)生成200個(gè)單位顆粒元，設(shè)置壓板向下運(yùn)動(dòng)使單位顆粒元之間產(chǎn)生更多的粘結(jié)接觸關(guān)系，實(shí)現(xiàn)剛體向柔性體的轉(zhuǎn)變；第2部分則是將壓制完畢的水稻模型文件輸出，重新導(dǎo)入至水分儀采樣機(jī)構(gòu)模型中，設(shè)置雙碾壓輥按360°/s異向旋轉(zhuǎn)，水稻模型自由落體，落入雙碾壓輥之間時(shí)被碾壓破碎，觀察顆粒碾壓情況與組織脫落情況[14-16]。

圖4　顆粒數(shù)傳感器

2.2螺距與采樣單粒性的關(guān)系

采樣的單粒性是采樣機(jī)構(gòu)非常重要的工作指標(biāo)，保證了整個(gè)水分儀水分值計(jì)算的精確性與工作的穩(wěn)定性[17]，減少多粒碾壓時(shí)產(chǎn)生的誤差。為了研究輸送輥螺距對(duì)采樣單粒性的影響，仿真中分別設(shè)置了螺距為8、10、12mm的3種螺桿，分析了不同的螺距對(duì)采樣單粒性的影響。

2.3滾花與碾壓充分性的關(guān)系

谷物的碾壓是采樣過程中必不可少的一個(gè)環(huán)節(jié)，介時(shí)兩碾壓輥被導(dǎo)通形成回路完成物料電阻信號(hào)的采集。所謂碾壓充分性是指水稻顆粒在碾壓過程中保持穩(wěn)定且受壓面為水稻顆粒整體，碾壓之后稻殼與稻米保存完整，碾壓厚度均勻且一致，無斷粒、殘粒的發(fā)生。若谷物碾壓不充分則無法精確的得出谷物自身的電阻值，從而導(dǎo)致水分值的計(jì)算出現(xiàn)誤差；谷物的壓斷、跳粒也會(huì)使當(dāng)次的采樣失敗。碾壓仿真實(shí)驗(yàn)中設(shè)計(jì)3種不同的碾輥花紋進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，分別為直紋m0.4、網(wǎng)紋m0.4和斜紋p1.2，觀察水稻的碾壓狀態(tài)，得出碾壓過程中水稻所受壓力與時(shí)間的關(guān)系曲線。

3實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證

在農(nóng)業(yè)部南京農(nóng)業(yè)機(jī)械化研究所種子加工與測(cè)量實(shí)驗(yàn)室水分在線檢測(cè)實(shí)驗(yàn)儀器上進(jìn)行驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)，主要實(shí)驗(yàn)器材有DC12V電機(jī)、藥匙、電子天平(測(cè)量范圍0～200g，精度0.01g)及FastecHiSpec 5高速攝像儀，仿真軟件版本為EDEM2.2版。

3.1采樣單粒性與螺距之間的關(guān)系

選用仿真中設(shè)定的3種不同螺距進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。啟動(dòng)電機(jī)后，輸送輥轉(zhuǎn)速保持在60r/min,用藥匙將100粒水稻均勻地撒在采樣輥上，利用高速攝像儀對(duì)進(jìn)料情況進(jìn)行拍攝，記錄下每次進(jìn)入進(jìn)料口的顆粒數(shù)，每種螺距記為一組，每組實(shí)驗(yàn)重復(fù)4次并取平均值。

3.2滾花與碾壓充分性的關(guān)系

選用仿真中設(shè)定的3種不同滾花進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。啟動(dòng)電機(jī)后，碾壓輥轉(zhuǎn)速保持在60r/min，用藥鑰在碾壓輥上方散落下100粒水稻，每粒下落的時(shí)間間隔為2s，保證每粒水稻均可以被碾壓到，每粒水稻被碾壓后觀察其碾壓結(jié)果并加以記錄統(tǒng)計(jì)，利用高速攝像儀觀察碾壓過程中的跳粒情況。每種花紋記為一組，每組實(shí)驗(yàn)重復(fù)4次并取平均值。

4實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

4.1不同螺距實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

4.1.1螺距與采樣率的關(guān)系

因喂入量、輸送輥轉(zhuǎn)速、采樣結(jié)構(gòu)與采樣方式等因素的局限性，輸送輥上的水稻顆粒不可能全部進(jìn)入喂料口。螺距上的差異也會(huì)導(dǎo)致采樣率發(fā)生變化。采樣率為

L=n/N×100%

(1)

其中，L為采樣率(%)；n為進(jìn)入喂料口的顆粒數(shù)；N為總顆粒數(shù)。

分別根據(jù)仿真中顆粒數(shù)傳感器所記錄的數(shù)據(jù)以及驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)中所統(tǒng)計(jì)的數(shù)據(jù)繪制出采樣率與螺距之間的關(guān)系折線圖，如圖5所示。

圖5　螺距-采樣率關(guān)系折線圖

由圖5知：輸送輥在轉(zhuǎn)速為60r/s的工況下，3種螺距的采樣率分別為38%、34%、30%(螺距從小到大排列)。采樣率按螺距由大到小呈線性遞增，出現(xiàn)此差異的原因可以從仿真中得出解釋：螺距越大輸送速度越大；隨著輸送輥的推進(jìn)，在較大螺距參數(shù)的仿真中，進(jìn)料口處易出現(xiàn)物料堆積，導(dǎo)致物料間相互碰撞推擠從而產(chǎn)生漏料、落料的現(xiàn)象，致使進(jìn)料口進(jìn)料成功率下降；較小螺距輸送速度平緩，螺距間承載物料少，采樣率相對(duì)較高。

通過驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)和仿真實(shí)驗(yàn)的兩條折線可以看出：兩者的規(guī)律基本一致，都是隨著螺距的減小，采樣率呈上升的趨勢(shì)。對(duì)二者的相關(guān)性做相應(yīng)的計(jì)算得出相關(guān)系數(shù)r為0.976 221，相關(guān)系數(shù)絕對(duì)值越接近1其相關(guān)性越強(qiáng)，一般認(rèn)為相關(guān)系數(shù)在0.8以上為強(qiáng)相關(guān)性。因此，驗(yàn)證試驗(yàn)結(jié)果與仿真模擬結(jié)果吻合，可以驗(yàn)證利用EDEM對(duì)采樣率仿真的正確性[18]。

4.1.2螺距與單粒性的關(guān)系

在仿真過程中，每當(dāng)有水稻被輸送至顆粒數(shù)傳感器中時(shí)，其當(dāng)次進(jìn)入的顆粒數(shù)將會(huì)被記錄，圖6為顆粒數(shù)與時(shí)間的關(guān)系折線圖(螺距從上到下分別為8、10、12mm)。從圖6中可看出：以6s為界，前后兩段的進(jìn)料數(shù)存在明顯差異，6s之前為生成水稻顆粒的過程，水稻顆粒模型從顆粒工廠平面生成，均勻分布到整個(gè)采樣輥之上。隨著仿真時(shí)間的推進(jìn)，采樣輥上的水稻顆粒數(shù)開始增多堆積；6s之后達(dá)到穩(wěn)態(tài)，進(jìn)料口進(jìn)料量增多，進(jìn)料頻率分布均勻且明顯加快。

圖6　傳感器記錄顆粒數(shù)與時(shí)間關(guān)系折線

由圖6不難看出：3種螺距多粒采樣次數(shù)分別為3、5、7次。螺距的增大，導(dǎo)致輸送物料速度變快，螺距間承載物料數(shù)變多，進(jìn)料口處發(fā)生了物料擁堵，一次性進(jìn)入多粒水稻的幾率明顯增大，采樣單粒性隨之變差。而在最大螺距12mm的仿真中多粒采樣次數(shù)幾乎占到了整個(gè)傳感器記錄次數(shù)的1/2，甚至包含3粒/次這樣的采樣情況，嚴(yán)重影響了水分儀水分計(jì)算的精確性。8mm螺距雖然存在多粒采樣，但是次數(shù)明顯少于10mm和12mm。

為了進(jìn)一步描述采樣單粒性與螺距之間的關(guān)系，繪制單粒采樣率與螺距之間的關(guān)系折線圖，如圖7所示。單粒采樣率為

L'=n'/n×100%

(2)

其中，L'為單粒采樣率(%)；n'為單粒采樣的顆粒數(shù)；n為進(jìn)入喂料口的顆粒數(shù)

通過對(duì)比驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)和仿真實(shí)驗(yàn)的兩條折線可以看出：兩者的規(guī)律保持一致，即隨著螺距的增大，單粒采樣率呈下降的趨勢(shì)；對(duì)兩者的相關(guān)性做相應(yīng)的計(jì)算得出其相關(guān)系數(shù)r為0.996 06，為強(qiáng)相關(guān)，驗(yàn)證試驗(yàn)結(jié)果與仿真模擬結(jié)果吻合。

圖7　單粒采樣率與螺距關(guān)系折線圖

4.2滾花與碾壓充分性的關(guān)系

圖8為水稻顆粒在3種不同滾花中的碾壓情況。圖9為EDEM后處理所得壓力與時(shí)間的關(guān)系曲線圖。

(a)　直紋m0.4

(b)　網(wǎng)紋m0.4

(c)　斜紋p1.2

碾壓過程中，水稻籽粒受到擠壓發(fā)生形變，當(dāng)破壞力大于粘結(jié)力時(shí)粘結(jié)鍵便會(huì)斷裂，部分顆粒元會(huì)脫離接觸半徑從水稻籽粒模型中飛出,出現(xiàn)組織脫落。

圖9　不同滾花下壓力與時(shí)間的關(guān)系

從圖9中知：碾壓初始階段壓力增長(zhǎng)緩慢，隨著碾壓過程的進(jìn)行，壓力增長(zhǎng)速率加快；當(dāng)水稻籽粒運(yùn)動(dòng)到最大受力面積位置時(shí)，其所受壓力達(dá)到峰值，花紋的不同導(dǎo)致壓力峰值也不盡相同。直紋m0.4滾花下，水稻籽粒在0.5s時(shí)開始進(jìn)入碾壓過程，但在1.2s時(shí)其所受壓力驟降為0，兩碾輥因夾持水稻不牢而發(fā)生了跳粒的情況，這是由于直紋碾輥與水稻之間相對(duì)摩擦系數(shù)不足導(dǎo)致的。在重新調(diào)整相對(duì)滑動(dòng)摩擦因數(shù)之后水稻籽粒在2.2s處重新開始碾壓，碾壓峰值在290N左右并在最大壓力下伴有大量顆粒組織脫落。在實(shí)際情況下，該種花紋無法可靠完整地完成水稻的充分碾壓。網(wǎng)紋m0.4滾花下，碾壓過程起始于0.8s處，其壓力增長(zhǎng)速率與直紋相仿，但在碾壓穩(wěn)定性上優(yōu)于直紋，在2.3s處壓力達(dá)到峰值，其峰值在310N附近，壓力的增大必然導(dǎo)致顆粒組織的大量脫落甚至?xí)霈F(xiàn)如圖10所示的斷?，F(xiàn)象，在實(shí)際情況中會(huì)使單次碾壓失效，影響平均水分值的精確計(jì)算。斜紋p1.2滾花下，水稻顆粒在0.5s處開始碾壓，其壓力增長(zhǎng)速率較另兩種花紋較為緩和，有效碾壓時(shí)間分布較為均勻，在2.6s時(shí)所受壓力達(dá)到峰值，最大壓力在255N左右，水稻顆粒在碾壓過程中未出現(xiàn)跳粒斷?，F(xiàn)象且顆粒組織保存完好；相較與其他兩種滾花，斜紋p1.2碾壓效果最好，碾壓充分性最佳。

圖10　碾壓斷粒示意圖

在碾壓對(duì)比實(shí)驗(yàn)中，以水稻充分碾壓的顆粒數(shù)、斷粒數(shù)和跳粒數(shù)為指標(biāo)，分別對(duì)其進(jìn)行統(tǒng)計(jì)并取平均值，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖11所示。

圖11　對(duì)比試驗(yàn)結(jié)果直方圖

由圖11可知：在100粒水稻樣本的碾壓中，斜紋的充分碾壓數(shù)為75粒，明顯優(yōu)于其他兩種花紋，這與仿真實(shí)驗(yàn)的分析結(jié)果相吻合，直紋與網(wǎng)紋兩者則相差不大；斷粒數(shù)上3種花紋基本呈等差數(shù)列增長(zhǎng)，斜紋斷粒數(shù)為9粒最少，直紋次之，網(wǎng)紋最多，這與碾壓仿真實(shí)驗(yàn)中網(wǎng)紋出現(xiàn)斷粒和大量組織脫落相對(duì)應(yīng)，驗(yàn)證了仿真實(shí)驗(yàn)的正確性；跳粒數(shù)直紋為21粒，相較于其他兩種花紋最多，這與仿真實(shí)驗(yàn)中直紋多次出現(xiàn)跳粒的現(xiàn)象相吻合，表示直紋在物料碾壓中不牢靠，斜紋跳粒數(shù)略多于網(wǎng)紋。這在仿真實(shí)驗(yàn)中并未體現(xiàn)，這可能是由于網(wǎng)紋壓輥表面較為復(fù)雜，相對(duì)摩擦因數(shù)較高導(dǎo)致的，跳粒現(xiàn)象的出現(xiàn)還在一定程度上受水稻下落狀態(tài)、碾輥轉(zhuǎn)速和水稻外形等因素的影響。總體來說，對(duì)比實(shí)驗(yàn)結(jié)果基本與仿真實(shí)驗(yàn)相同，表示離散元軟件EDEM是可以運(yùn)用到水分儀采樣機(jī)構(gòu)的碾壓仿真中去。

5結(jié)論

1)以單粒電阻式水分儀采樣機(jī)構(gòu)為研究對(duì)象，采用Inventor和EDEM分別建立了采樣機(jī)構(gòu)三維模型和仿真模型，研究了輸送輥螺距對(duì)輸送單粒性的影響及碾壓輥花紋對(duì)碾壓充分性的影響。

2)模擬繪制了顆粒數(shù)與時(shí)間的關(guān)系折線圖以及壓力與時(shí)間的關(guān)系曲線圖，闡明了螺距與采樣單粒性以及花紋與碾壓充分性之間的關(guān)系。

3)通過比較輸送仿真實(shí)驗(yàn)與驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，計(jì)算得出兩者數(shù)據(jù)相關(guān)性強(qiáng)，變化趨勢(shì)基本一致，即隨著螺距的增大，采樣單粒性也隨之下降；碾壓仿真實(shí)驗(yàn)與驗(yàn)證試驗(yàn)相對(duì)比也說明兩者結(jié)果相吻合，對(duì)充分碾壓數(shù)、斷粒數(shù)和跳粒數(shù)3個(gè)指標(biāo)的統(tǒng)計(jì)來說明各種花紋在工作時(shí)的優(yōu)劣，最終驗(yàn)證了仿真實(shí)驗(yàn)中得出的結(jié)論：直紋碾壓工作不牢靠，易出現(xiàn)跳粒；網(wǎng)紋碾壓時(shí)會(huì)出現(xiàn)大量顆粒組織脫落并伴有斷粒現(xiàn)象；相較之下斜紋在整個(gè)碾壓實(shí)驗(yàn)中效果最佳。

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Abstract ID:1003-188X(2016)07-0239-EA

Simulation Research on Sampling Mechanism of Single Resistance Typed Grain On-line Moisture Teller Based on EDEM

Chen Yang1，2,Hu Zhichao2,Wu Huichang2,Wang Shenying2，You Zhaoyan2

(1.School ofEngineering,Anhui Agricultural University,Hefei 230061,China; .Nanjing Research Institute for Agricultural Mechanization Ministry of Agriculture, Nanjing 210014, China)

Abstract：The discrete element model of sampling mechanism of single resistance typed grain on-line moisture teller was established, Hertz-mindlin and Hertz-mindlin with bonding, the two contact models in EDEM software, which were applied to simulate the movement and roller compaction of rice pellet in sampling mechanism of moisture teller. The singly sampling property affected by three different kinds of transport roller pitches, crushing adequacy through different urface knurls of roller were studied respectively. The simulation results showed that, the longer screw pitch of the transfer made roller lower sampling efficiency and poorer transmission performance of single grain. The crushing stability and optimal adequacy were obtained when the surface knurls of roller was twill p1.2. The simulation results were in accord with the platform comparison test results, which showed that the DEM method used to analyze grain’s motion and crushing state in sampling device was feasible.

Key words：moisture detection； discrete element model； sampling mechanism； simulation； grain

文章編號(hào)：1003-188X(2016)07-0239-06

中圖分類號(hào)：S237

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

作者簡(jiǎn)介：陳陽(1990-)，男，安徽安慶人，碩士研究生，(E-mail)15205173909@163.com。通訊作者：胡志超(1963-)，男，陜西藍(lán)田人，研究員，博士，博士生導(dǎo)師，(E-mail)zchu369@163.com。

基金項(xiàng)目：公益性行業(yè)(農(nóng)業(yè))科研專項(xiàng)(201203037);中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品分級(jí)與貯藏裝備創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)項(xiàng)目(201203037-02)

收稿日期：2015-06-16