可调间隙脱粒分离装置的设计与试验

针对联合收割机田间收获时喂入量不稳定导致收获性能欠佳的问题,提出通过调节脱粒间隙以适应不同喂入量工况的解决斱案。为实现脱粒间隙可调节,基于4LZ–1.0型小型联合收割机,设计了一种直径可调的脱粒滚筒。滚筒由主轴、齿杄、间隙调节机构、间隙控制机构等部件组成。通过间隙控制机构驱动间隙调节机构,改变脱粒滚筒直径,实现脱粒间隙调节,间隙调节范围为10～40 mm。以喂入量、滚筒转速、脱粒间隙为影响因素,以未脱净率、夹带损失率、含杂率为评价指标进行脱粒性能试验。通过回归分析,分析了各因素对装置脱粒分离性能的影响,幵根据综合评价回归斱程分析得出了不同喂入量下的较优滚筒转速及脱粒间隙。喂入量小于0.876kg/s时,滚筒转速应匹配700 r/min的低速档,喂入量大于0.876 kg/s时,应匹配1 300 r/min的高速档。     

单纵轴流脱粒滚筒的设计与性能试验

针对4LZ–3.0型联合收割机在水稻喂入量和草谷比较大时脱粒滚筒易堵塞的问题,设计了一种单纵轴流脱粒滚筒。该滚筒主要由喂入螺旋装置、辐条、辐盘、脱粒杆齿、排草板组成。脱粒时水稻由搅龙经输送槽输送至喂入螺旋装置处,经螺旋装置叶片轴向输送至脱粒杆齿滚筒进行脱粒。为探讨螺旋装置喂入适应性能,通过单头、双头和三头螺旋装置的选型试验,选定了三头喂入螺旋的脱粒滚筒,以滚筒转速、导向板倒角、脱粒间隙为因素,籽粒破碎率和未脱净损失率为性能评价指标,运用回归分析方法建立了该脱粒系统的数学模型,优化确定了其最佳工作参数组合。试验结果表明:当滚筒转速为800 r/min、导向板导角为23.7°、脱粒间隙为20 mm时,籽粒破碎率为0.113%,未脱净损失率为0.071%。     

油葵脱粒清选装置的设计与试验研究

为提高油葵脱粒装置的脱净率,降低清选装置的含杂率,设计了一种横轴流油葵脱粒清选装置并开展了试验研究。使用正交试验法对未脱净损失率和含杂率开展了优化,确定了脱粒清选装置工作参数的较优组合。试验表明,影响未脱净率的较优组合为滚筒转速450r/min、脱粒间隙20mm,脱净率可达98.86%;影响含杂率的较优组合为曲柄转速160r/min、风机倾角18°、风机转速1 000r/min,清洁率可达93.75%。     

低喂入量玉米柔性脱粒装置的设计与试验

为解决含水率在30％以上的玉米在籽粒直收时破碎率和未脱净率高的问题,设计一种低喂入量玉米柔性脱粒装置试验台,选取导流角、滚筒转速和脱粒间隙为试验因素,以破碎率和未脱净率为试验指标,对玉米进行了单因素试验和响应雨试验并使用Design·Expert软件分析获得脱粒最佳参数.单因素试验结果表明:所选试验因素对试验结果有显著影响,对于柔性滚筒,当导流角增大,玉米籽粒破碎率先减小后增大,未脱净率随导流角增大而减小;滚筒转速增大玉米籽粒破碎率先减小后增大,未脱净率随转速增大而减小;脱粒间隙增大,玉米籽粒破碎率和未脱净率均为先减小后增大.响应面试验鲒果表明,当导流角为68°、滚筒转速223 r·min-1、脱粒间隙为33 mm时,最优脱粒效果为破碎率2.49％,未脱净率为0.171％.     

小喂入量大豆收割机纵轴流脱粒装置参数优化

【目的】为解决我国西南丘陵地区大型收割机具通过性差,横轴流式收割机脱粒损失率大的问题.【方法】利用小喂入量纵轴流脱粒装置试验台,以籽粒破碎率、损失率和含杂率为试验指标,进行了滚筒转速、导向板升角和筛孔尺寸的单因素试验,初步确定了正交试验水平.在此基础上,进行了滚筒转速、导向板升角和筛孔尺寸三因素正交试验和滚筒转速、导向板升角两因素回归试验.【结果】当滚筒转速为460r/min,导向板升角为11°,筛孔尺寸为22mm×25mm时,该脱粒装置脱粒分离性能较优,破碎率为1.81%、含杂率为25.02%、损失率为0.52%.【结论】研究结果为小喂入量大豆收割机纵轴流脱粒装置的设计与优化提供参考.     

杆齿-栅格凹板单轴流脱粒分离装置性能的试验研究

利用自行设计的杆齿—栅格凹板组成的脱粒分离装置,在实验室内对水稻进行单因素脱粒试验,分析出滚筒转速和喂入量的变化对夹带损失、总损失、未脱损失、糙米率以及功率消耗的影响规律,该种装置具有滚筒转速对脱粒损失的影响比较明显,喂入量对茎秆破碎程度和功耗的影响较大的特点。     

油菜分段收获脱粒分离功率消耗试验研究

研究油菜分段收获条件下脱粒分离功率消耗与喂入量、脱粒滚筒圆周线速度、脱粒间隙和脱粒滚筒结构形式之间的关系.对脱粒分离装置实际功耗峰值和实际功耗均值进行了4因素3水平正交试验,结果表明:喂入量1.4 kg/s,滚筒转速650 r/min,脱粒间隙20 mm和钉齿6排脱粒滚筒消耗的功率最小,其中喂入量和脱粒滚筒转速为影响脱粒分离功率消耗的主要影响因素;方差分析表明喂入量、脱粒滚筒转速、脱粒间隙和脱粒滚筒形式对实际功耗峰值和实际脱分段功耗均值影响均不显著.     

再生稻收割机刚柔耦合杆齿脱粒装置的设计与试验

目的 针对再生稻头季收获时籽粒和秸秆含水率较高,籽粒与稻穗的黏结力较大,采用传统刚性杆齿脱粒装置的收割机收获时会导致大量籽粒破碎的问题,在轴流式脱粒滚筒的基础上设计了一种刚柔耦合杆齿的脱粒滚筒。方法 采用EDEM仿真软件对脱粒过程进行仿真模拟,通过后处理获得3种不同杆齿(刚性、柔性、刚柔耦合)对籽粒的平均法向打击力和切向揉搓力;以夹带损失率、破碎率和未脱净率为评价指标,分别以不同滚筒转速下的单因素和以滚筒转速、水稻籽粒含水率、杆齿种类为因素的三因素三水平进行不同杆齿的正交台架验证试验。结果 EDEM仿真结果表明,在滚筒转速分别为650、750和850 r/min时,3种杆齿对籽粒的平均法向打击力和切向揉搓力均表现为刚性杆齿最大、柔性杆齿最小。单因素试验结果表明,刚性杆齿脱粒装置的籽粒破碎率明显高于柔性杆齿脱粒装置和刚柔耦合脱粒装置,在滚筒转速为900 r/min时,柔性杆齿、刚性杆齿和刚柔耦合杆齿的破碎率均很高,分别为1.632%、1.925%和2.564%;柔性杆齿脱粒装置的未脱净率和夹带损失率明显高于刚性杆齿脱粒装置和刚柔耦合脱粒装置,在滚筒转速为900 r/min时,柔性杆齿、刚性杆齿和刚柔耦合杆齿的未脱净率均很低,分别为0.286%、0.071%和0.240%,在滚筒转速为850 r/min时,柔性杆齿、刚性杆齿和刚柔耦合杆齿的夹带损失率均很低,分别为1.595%、0.729%和1.341%。正交试验结果表明,影响籽粒夹带损失率和破碎率的因素顺序依次为杆齿种类 > 滚筒转速 > 籽粒含水率,影响未脱净率因素的顺序依次为杆齿种类 > 籽粒含水率 > 滚筒转速。结论 相同条件下,刚柔耦合脱粒装置能够在保证籽粒脱净率的前提下,降低籽粒破碎率。研究结果可为再生稻收割机脱粒装置的设计与田间应用提供参考。     

纵轴流双滚筒小区育种脱粒分离装置设计与试验

田间试验机械化是提高作物育种工作效率的关键环节,是获得正确育种试验结果的重要措施。根据小区育种小麦收获试验要求,设计了一种由钉齿式圆柱滚筒与短纹杆—板齿锥型滚筒组成的纵轴流双滚筒小区育种脱粒分离装置,通过论述该装置总体配置方案,完成其关键部件(脱粒滚筒、分离滚筒)结构与运动参数设计计算,确定脱粒滚筒的平均直径为450 mm、分离滚筒的直径为430 mm,两者的转速分别在764-892 RPM和888-1 022RPM,计算得出分离滚筒的脱粒元件数为36个,且装置适宜的喂入量需小于2.7 kg/s。利用该装置进行了育种小麦脱粒分离试验结果表明,当喂入量由1.8 kg/s向2.6 kg/s变化,脱粒滚筒转速为760 RPM、分离滚筒转速为1 020RPM时,装置脱粒损失率为0.32%-0.36%、种子破碎率为0.51%-0.62%、籽粒含杂率为2.48%-2.92%。研究表明,纵轴流双滚筒小区育种脱粒分离装置针对物料脱粒难易程度能够实现有序脱粒作业,其脱出物料分布均匀,有较强的适应性,各项技术指标均达到国家标准要求。     

小型立式轴流脱粒装置的试验

利用3层输送带模拟收割机在田间的行走,以未脱净率为试验指标进行滚筒转速单因素试验,初步确定脱粒滚筒转速。在此基础上,以断穗籽粒率、含杂率、夹带损失率等为试验指标,进行滚筒转速、脱粒间隙、板齿倾角3个因素的正交试验和回归试验,优化确定立式轴流脱粒装置的最优参数组合;然后在最优参数组合下,做滚筒长度试验确定籽粒沿滚筒的分布规律及滚筒的最佳长度。结果表明,当滚筒转速为875 r/min、凹板脱粒间隙为1.25 cm、板齿倾角为8°、滚筒长度为90 cm时,脱粒总损失率为1.43%,断穗籽粒率为1.06%,含杂率为31.87%。     

油菜轴流脱粒装置作业参数对损失率及产尘浓度的影响

针对油菜收获机械在工作过程中产生大量粉尘，危害人体健康、污染环境等问题，对油菜轴流脱粒装置作业参数对脱粒损失率和呼吸性粉尘浓度峰值的影响进行了试验研究。以滚筒转速、脱粒间隙、钉齿间距为试验因素，以脱粒损失率、呼吸性粉尘浓度峰值为试验指标，进行二次回归正交旋转组合试验，建立了各因素与脱粒损失率、呼吸性粉尘浓度峰值之间的回归模型，分析了各因素对指标的影响并对各因素进行优化。结果表明：各因素对脱粒损失率的影响大小顺序为：脱粒间隙>滚筒转速>钉齿间距；各因素对呼吸性粉尘浓度峰值的影响大小顺序为：钉齿间距>脱粒间隙>滚筒转速。对试验所得最优参数进行验证试验，结果显示，当滚筒转速548 r·min^-1、脱粒间隙19.4 mm、钉齿间距150 mm时，脱粒损失率为0.47%，呼尘性粉尘浓度峰值为31.62 mg·m^-3，脱粒损失率相对误差为2.13%，呼吸性粉尘浓度峰值相对误差为4.59%。相对误差较小，优化模型可靠。研究结果可为农作物收获机械的降尘、除尘方案设计提供参考。     

钉齿滚筒对不同含水率玉米的脱粒试验与分析

为研究改进后的轴流式钉齿滚筒对不同含水率玉米进行脱粒的效果,以川单417号玉米为对象,选取了脱粒线速度、脱粒间隙和玉米含水率为因素,以未脱净率、破碎率和夹带损失率为指标,进行了单因素试验与3因素3水平的正交试验。结果表明,随着玉米含水率的增加,未脱净率、破碎率会呈指数式增长;夹带损失率变化不显著,可能主要与栅格凹板的孔径有关;当玉米含水率高达30.70%时,对应最佳脱粒线速度为6 m·s^-1,脱粒间隙为45 mm,其未脱净率为4.01%,破碎率为5.54%,夹带损失率为2.05%。     

轴流脱分装置功耗性能二次回归正交试验研究

以轴流脱粒分离装置试验台为试验设备,采取二次回归正交旋转组合试验的方法,研究了影响组合式轴流脱分装置脱分性能的喂入量、滚筒转速、凹板间隙三个因素对功耗的影响,并得出了各因素水平之间的最佳组合工艺,即：喂入量1.5 kg/s,滚筒转速600r/min,凹板间隙21mm。     

全喂入胡麻脱粒清选机的设计与试验

针对中国西北地区胡麻的收获方式和作物性状,研制全喂入胡麻脱粒清选机。其中,脱粒装置采用纹杆+刀齿组合型的脱粒滚筒与栅格凹板,清选装置采用振动筛+吸杂风机相结合的模式,通过筛选+风选+筛选对组成复杂的胡麻脱粒物料进行清选。基于对胡麻物料生物特性的测定,确定全喂入胡麻脱粒清选机关键部件参数,并应用流场分析进行数值模拟分析。样机试验结果表明:作业样机的脱净率为97.27%,含杂率为2.74%,破碎率为1.86%,损失率为3.25%,可满足胡麻脱粒清选作业的性能要求。     

“切向喂入轴流脱粒分离装置”发明专利被说为十大专利金奖

江苏大学农业工程研究院李耀明教授申请的发明专利“切向喂入轴流脱粒分离装置”，被评为十大专利金奖之一。李耀明把人手揉搓和机械冲击的脱粒原理结合在一起，率先提出了揉搓冲击低损伤脱粒新方法，发明了短纹杆板齿低损伤脱粒元件。通过一系列的理论分析、建模仿真、数据计算和对比试验，李耀明以这个专利为基础开发了适合不同喂入量的横轴流单滚筒、切轴流双滚筒、易速横轴流双滚筒和切纵流双滚筒共4个系列的高效低损伤装置，     

基于薄膜传感器的横轴流脱粒滚筒实时喂入量测量系统设计

为实现水稻联合收割机脱粒滚筒实时喂入量监测,基于薄膜传感器设计了一种脱粒滚筒喂入量测量系统,其原理为通过薄膜传感器测出滚筒顶盖侧边因喂入量变化而产生的受力变化。以额定喂入量为0.8kg/s的小型横轴流脱粒滚筒为试验对象,以成熟的晚籼98和传奇丰两优1号水稻为主要试验材料,在转速分别为650、800、950、1 100r/min、喂入量为0.2～0.8kg/s的条件下开展台架试验,结果显示:薄膜传感器采集的实时信号与实时喂入量显著相关,对喂入量和传感器信号进行线性关系拟合,拟合效果较好。试验结果表明,设计的测量系统可以通过传感器信号对喂入量进行测量。     

基于正交试验组合式螺旋板齿脱粒装置参数优化

为寻求组合式螺旋板尺脱离装置工作时最优参数组合,以脱净率、含杂率、破损率作为指标,利用4因素3水平的正交试验分析方法对螺旋板齿式脱粒装置的螺旋角度、滚筒转速、喂入量、排芯口压力工作参数及参数交互作用进行多因素分析。结果表明,对脱净率、含杂率、破损率影响的因素大小分别为螺旋角度、滚筒转速、喂入量、排芯口压力,最佳工作参数为喂入量3.1 kg/s、脱粒轴转速245 r/min、螺旋角9°、排芯口压力50 N。     

基于刚柔耦合的水稻脱粒滚筒仿真分析与试验

为降低4LZ–4.0型联合收割机机收作业中籽粒破碎率,提高清洁度,依托纵轴流差速分段式脱粒滚筒,设计了杆齿、弓齿和刀齿3种形状的脱粒元件,通过改变脱粒元件表面与籽粒碰撞时的接触状态,刚柔耦合成6种类型脱粒滚筒;基于冲量–动量定理对籽粒碰撞过程进行分析,通过仿真试验得到刚性杆齿和刚柔耦合杆齿与水稻籽粒谷物接触时籽粒所受法向力均值分别为28.4 N和22.3 N,籽粒所受切向力均值分别为14.43 N和8.74 N。以前滚筒齿形、前滚筒转速和前后滚筒转速差为影响因素,以水稻籽粒破碎率和未脱净率为评价指标进行3因素3水平正交试验。结果表明：前后滚筒转速差对破碎率的影响最大,前滚筒齿形对未脱净率的影响最大;试验得到的最优组合为前滚筒齿形为弓齿、前滚筒转速为600 r/min、前后滚筒转速差为100 r/min;与刚性脱粒元件相比,带有聚氨酯橡胶套的刚柔耦合脱粒元件可有效降低水稻籽粒破碎率,平均可降低18.5%。     

全喂入式胡麻脱粒机的设计与试验

针对胡麻籽粒小、茎秆易缠绕、喂入流动性差等特点,采用垂直排列D型纹杆闭式脱粒滚筒和菱形棱角型栅栏式凹板组和的方式,设计一种全喂入式胡麻脱粒机。以陇亚14号胡麻为试验材料,对其茎秆进行生物力学特性试验,运用ANSYS Workbench和Fluent对脱粒机机架和风选系统分别做模态及流场模拟分析,并进行脱粒试验。结果表明:当陇亚14号胡麻中部茎杆含水率为9.43%时,抗拉强度为179.6 MPa,抗弯强度1.79 MPa,剪切强度0.19 MPa;机架前8阶固有频率范围为46.19～257.20 Hz,振幅范围7.53～115.63 mm,在第6阶频率190.46 Hz处出现最大振幅为115.63 mm,在第5阶固有频率190.01 Hz处出现第2大振幅114.99 mm;当脱粒滚筒主轴转速为1 500 r/min时,垂直悬浮筒进口风速达到了6.3～10 m/s,离心风扇径向边缘风速可达50 m/s,垂直悬浮筒进口到离心风扇之间的压强在-500～-1 000 Pa,离心分离筒内壁面压强4 000 Pa,排杂口压强4 799.27 Pa;脱粒时作业机脱净率为98.86%,含杂率2.15%,破碎率0%、夹带损失率0.8%、清选损失率0.27%、飞溅损失率1.8%、未脱净损失率0.09%,总损失率2.97%。该机整体设计符合国家标准要求,满足胡麻脱粒作业需求。     

小型全喂入联合收获机无级调速脱粒设计

小型全喂入滚筒联合收割机虽适应南方丘陵山区,但常规的小型单速滚筒脱粒分离效果不良,脱不净率与夹带损失率偏高,采用无级调速脱粒与单速滚筒相比,可适应不同脱粒难易程度作物脱粒。结果表明:单速滚筒脱不净率为0.16%,夹带损失率为0.64;而无级调速滚筒脱不净率0.07%,其夹带损失率平均值0.45%;其2项指标比单速滚筒降低了0.09%与0.19%,无级调速脱粒能有效地解决脱不净与夹带损失等问题,更好地适应与促进南方丘陵山区收获机械化。