清选除杂装置是花生联合收获机的关键作业部件之一,对花生联合收获机的整体工作性能和收获质量的影响较大。目前,我国花生联合收获机械清选作业方面存在清洁率低、破损率较高、生产效率较低等问题,需要进一步研究以提高其工作性能。为提高花生联合收获机的清选性能,本文对各品种的鲜花生摘果脱出物进行组分分析与空气动力学特性的试验分析,设计了气吸式鲜花生清选除杂装置,选用沈阳农业大学花生研究所试验基地种植的农花9号花生作为试验材料,通过试验确定清选除杂装置作业参数的最优组合,在保证清洁率的同时降低花生荚果的损失率。主要研究内容及结论如下:(1)对国内外花生清选装置及各种农业物料风选装置的发展现状进行研究,并对鲜花生摘果脱出物的成分进行试验研究,分析鲜花生摘果脱出物的各组分及占比,通过分析,得出鲜花生摘果脱出物中需要风选的成分为鲜花生荚果、断秆、花生叶、果柄、草屑和碎薄膜等,本文主要解决混杂在鲜花生荚果中的断秆等杂质进行清选装置设计与试验研究。(2)鲜花生摘果脱出物的漂浮速度试验研究,得出花生荚果与其他杂质分离时最佳的气流速度为9.7~11.3m/s。研究土壤含水率对不同鲜花生摘果脱出物各组分漂浮速度的影响:土壤含水率越高,花生鲜荚果、粗茎秆、细茎秆、果柄及叶片漂浮速度越高,气吸式除杂装置作业时所需提供的风速越大,所需动力越大。壤土种植的花生清选装置试验过程中消耗动能大小具有代表性、普适性。沈阳农业大学试验基地种植农花9号花生的土地是壤土,农花9号花生含水率属于中等水平,其清选难度也适中,具有普遍意义。因此,土壤和鲜花生摘果脱出物的含水率是后续试验选择用农花9号的重要原因。(3)以鲜花生脱出物中杂质和荚果的漂浮速度为依据,对气吸式鲜花生荚果清选除杂装置进行设计。计算确定了除杂装置中风机所需提供的理论全压,并结合除杂装置的实际工作条件以及制造工艺,确定了合理的叶轮、两侧吸风道及风机壳体等的结构参数,为除杂装置流场的模拟研究提供了建模依据。(4)通过数值模拟,分析除杂装置叶轮分别装配4片、5片、6片扇叶时的流场运动情况。结果表明,通过理论设计计算得到的除杂装置具备较好的吸风除杂功能,且在两侧吸风道中形成了不同速度清选气流,具备两级吸风除杂的功能,清选气流在吸风口处的速度分布具有一定梯度,但整体风速较为稳定不影响除杂作业。叶片数量的增加能够提高除杂装置的吸风能力,但会加剧吸风道中的气流漩涡,影响装置的除杂性能。因此,设计除杂装置叶轮叶片数为4片。(5)以风机叶轮转速、吸风口高度和物料喂入量为试验因素,以清洁率和损失率作为清选除杂装置试验性能指标,并通过单因素试验确定了较优因素范围。在此基础上通过组合试验建立了因素与清洁率和损失率的回归模型,采用响应面法分析了因素交互作用对清洁率和损失率的影响,最终确定了清选除杂装置的参数组合,选择最佳的叶轮转速为860r/min,吸风口高度为140mm,物料喂入量为1.3kg/s,此时的清洁率为97.57%,损失率为2.73%。