POWER · CFD · FULL-BIN CG
R18 功率—风道CFD—满载叶仓重心联合计算
重要:风道压升500/800/1200 Pa、效率0.66以及液压120–200 bar、20–40 L/min均为设计扫描情景,不是现有商品机实测参数。最终样机必须以CFD、风机曲线、液压回路和整机质心实测重新选型。
一、0.15 m²风道名义筛选
| 风速 m/s | 流量 m³/s | 压升 Pa | 筛选轴功率 kW |
|---|---|---|---|
| 14 | 2.1 | 500 | 1.591 |
| 14 | 2.1 | 800 | 2.545 |
| 14 | 2.1 | 1200 | 3.818 |
| 16 | 2.4 | 500 | 1.818 |
| 16 | 2.4 | 800 | 2.909 |
| 16 | 2.4 | 1200 | 4.364 |
| 18 | 2.7 | 500 | 2.045 |
| 18 | 2.7 | 800 | 3.273 |
| 18 | 2.7 | 1200 | 4.909 |
三档截面0.12/0.15/0.18 m²与14/16/18 m/s组合对应流量约1.68–3.24 m³/s;按本轮筛选条件,轴功率约1.27–5.89 kW。
二、液压驱动包络
| 压力 bar | 流量 L/min | 马达机械输出 kW | 泵侧输入 kW |
|---|---|---|---|
| 120 | 20 | 3.4 | 4.706 |
| 120 | 30 | 5.1 | 7.059 |
| 120 | 40 | 6.8 | 9.412 |
| 160 | 20 | 4.533 | 6.275 |
| 160 | 30 | 6.8 | 9.412 |
| 160 | 40 | 9.067 | 12.549 |
| 200 | 20 | 5.667 | 7.843 |
| 200 | 30 | 8.5 | 11.765 |
| 200 | 40 | 11.333 | 15.686 |
此表适用于横向输送、hood、压实/卸料等模块的早期筛选。若主风机由同一液压系统驱动,不能把风机轴功率与泵输入功率重复相加。
三、叶仓满载重心位移系数
k=m_bin/(M+m_bin),实际重心位移=k × 叶仓质心相对原整机质心的偏移。
| 叶仓 m³ | 载荷情景 | 叶料 kg | 基准整机 kg | 位移系数 k |
|---|---|---|---|---|
| 0.5 | loose | 40.0 | 3000 | 0.013158 |
| 0.5 | loose | 40.0 | 5000 | 0.007937 |
| 0.5 | loose | 40.0 | 8000 | 0.004975 |
| 0.5 | compressed_high | 115.5 | 3000 | 0.037073 |
| 0.5 | compressed_high | 115.5 | 5000 | 0.022578 |
| 0.5 | compressed_high | 115.5 | 8000 | 0.014232 |
| 0.8 | loose | 64.0 | 3000 | 0.020888 |
| 0.8 | loose | 64.0 | 5000 | 0.012638 |
| 0.8 | loose | 64.0 | 8000 | 0.007937 |
| 0.8 | compressed_high | 184.8 | 3000 | 0.058026 |
| 0.8 | compressed_high | 184.8 | 5000 | 0.035643 |
| 0.8 | compressed_high | 184.8 | 8000 | 0.022578 |
| 1.2 | loose | 96.0 | 3000 | 0.031008 |
| 1.2 | loose | 96.0 | 5000 | 0.018838 |
| 1.2 | loose | 96.0 | 8000 | 0.011858 |
| 1.2 | compressed_high | 277.2 | 3000 | 0.084584 |
| 1.2 | compressed_high | 277.2 | 5000 | 0.052528 |
| 1.2 | compressed_high | 277.2 | 8000 | 0.03349 |
例如1.2 m³高压实叶料277.2 kg安装在3,000 kg基准整机上,k≈0.0846;若叶仓质心横向偏置0.8 m,仅叶料本身会使整机横向质心移动约67.7 mm。仓体、输送机和液压件还需另算。
四、第一轮CFD边界
- 有效流通截面:0.12 / 0.15 / 0.18 m²。
- 入口/特征风速:14 / 16 / 18 m/s。
- 重点输出:总压降、速度均匀性、回流区、叶料滞留、湿叶沉积、碎蔗轨迹。
- 不要仅优化“风越大越好”;文献已证明叶片/流场优化可以提高总压效率并降低能耗。
五、R18工程选择
对丘陵/小型无人平台,优先研究0.5 m³低位叶仓+中等风量/压力情景;0.8 m³作为中档;1.2 m³高压实方案只有在结构强度、制动、转向和满仓质心全部通过后再进入样机。