螺旋输送机是工农业生产机械化运输的主要机组,可使运输工作劳动强度减轻,工作效率提高,应用范围很广。借助螺旋输送机实现颗粒物料不连续加料可有效隔绝外部工作环境影响,提高定量生产效率和安全性,是螺旋输送技术的新发展方向之一,其在农业生产中应用前景广阔。本文以大豆、小米两种典型农产品颗粒不连续加料为研究对象,基于接触力分析、仿真分析与实验试验方法,开展螺旋不连续加料颗粒流特性研究,揭示颗粒流特性变化规律,为解决螺旋不连续加料定量准确度差、稳定性低等问题提供理论指导和试验依据。主要研究内容与结论如下:(1)螺旋不连续加料典型农产品颗粒流特性理论分析。分析了典型农产品大豆和小米的颗粒特性,针对其螺旋不连续加料特点,研究了颗粒流动稳定性、加料准确性及其影响因素;基于颗粒接触力分析,研究颗粒流稳定性与接触力类型、大小及其变化的关系;通过对螺旋不连续加料颗粒之间、颗粒与螺杆之间以及颗粒与内壁之间接触力分析得到,不同尺寸颗粒接触力各不相同,颗粒接触力与颗粒半径或者等效半径成正比;在确定螺旋不连续加料机尺寸的基础上,基于单圈加料量,对螺旋加料的准确性分析得到,螺杆转速和物料密度与单圈加料量均成正比。(2)螺旋不连续加料大豆颗粒流特性仿真分析。以间歇转动60°的方式进行大豆颗粒螺旋不连续加料过程数值模拟,仿真分析了螺杆形式、螺杆转速、出料方式以及备料方式对颗粒之间接触力、颗粒与螺杆之间接触力和颗粒与螺管内壁之间的接触力,以及单圈加料量的影响,得到:随着螺杆转速的增大,螺旋不连续加料阻碍区三种接触力也相应增大,在120 rpm时颗粒流稳定性整体相对较佳;设置分料装置,不仅使得阻碍区颗粒之间的接触力增大,也大大的改善了分料区颗粒流稳定性;在同样设置分料装置情况下,单螺旋螺杆与部分或全部双螺旋的三种螺杆相比,颗粒与螺杆之间的接触力最大,颗粒流稳定性整体相对较强;在持续备料时,颗粒相对松散,不利于加料稳定性,在一次备料时,颗粒群接触力较大,单圈加料量波动较小,颗粒流稳定性与加料准确性均得到明显改善。(3)螺旋不连续加料小米及混合颗粒流特性仿真分析。以间歇转动60°的方式进行小米颗粒及大豆小米混合颗粒的螺旋不连续加料过程数值模拟,基于颗粒接触力曲线,比较了螺杆转速、出料方式和混合颗粒下的螺旋不连续加料颗粒接触力分布特点,仿真分析得到:螺杆转速在240 rpm时接触力最大,但随着颗粒的不断出料,接触力会有个陡然下降的过程;设置分料装置时,接触力分布及峰值均增大,提高了螺旋不连续加料颗粒流的稳定性和一致性;以质量1:1混合颗粒与单独加料小米或者大豆相比,其颗粒群与机构接触力明显提高,而颗粒之间接触力与单独小米颗粒类似。(4)螺旋不连续加料试验系统搭建及试验研究。对螺旋不连续加料试验系统升级改进,自制了新的螺旋不连续加料机。对小米及与大豆混合颗粒进行螺旋不连续加料试验,试验分析了螺杆转速、有无分料装置、小米及混合颗粒对螺旋不连续加料的影响,试验结果分析得到:加装分料装置后,对小米颗粒不连续加料,转速90 rpm时单圈出料量标准偏差最小,为0.49;混合颗粒的单圈出料量相对标准差为10.3%,小于单一小米颗粒,稳定性和准确性均得到明显提高。以上有关螺旋不连续加料的研究结果,对进一步研发农产品专用的螺旋不连续加料机,优选装置结构及参数,具有重要指导作用和应用价值。