双圆台锥式蓖麻脱壳清选机设计与试验

为提高蓖麻脱壳效率,确定了滚搓式的脱壳方法,设计了双圆台结构的脱壳装置以及振动筛选与气吸相结合的清选机构。根据蓖麻蒴果的物理机械特性,设计脱壳装置的内层壳体为不对称双圆台结构。确定锥角并设计脱壳滚筒间隙与脱壳滚筒外层壳体,建立不同阶段脱壳滚筒位置与脱壳间隙的数学模型,为脱壳装置动力学模拟提供理论依据。利用ADAMS对蓖麻蒴果不同脱壳阶段进行运动学仿真,分析物料在压裂阶段与脱壳阶段的位移、速度变化规律,并分析不同脱壳滚筒出料口间隙对各阶段的影响。仿真结果表明：压裂阶段,随着上脱壳滚筒出料口间隙的增加,蓖麻蒴果到达特定压裂位置的时间延后、位移增加、运动速度在0.56s时达到最大。脱壳阶段,随着下脱壳滚筒出料口间隙的增加,蓖麻籽到达特定脱壳位置的时间延后;蓖麻籽到达破壳条件时的位移增加,运动速度先增大后减小。根据仿真结果,选取可调式蓖麻脱壳清选一体装置合理的工作参数区间,以脱壳滚筒转速、上脱壳滚筒出料口间隙、下脱壳滚筒出料口间隙为因素,以脱净率、破损率为指标,利用响应面分析法,对脱壳装置进行试验研究。经双目标优化,取滚筒转速为270r/min、上脱壳滚筒出料口间隙为13.54mm、下脱壳滚筒出料口间隙为5mm;经试验验证,此时脱壳装置工作性能最佳,脱净率为92.03%,破损率为3.1%。     

短程高强度横向轴流脱粒装置参数优化

以微型小麦联合收获机采用的横向轴流脱粒装置为研究对象,在额定喂入量下,对其滚筒转速、凹板间隙、导向板升角、筛孔尺寸等参数进行了正交试验和回归试验,并通过DPS等软件对试验数据进行统计分析,得出试验范围内滚筒转速、凹板间隙、导向板升角、筛孔尺寸对凹板分离物中含长茎秆率、籽粒破碎率、夹带籽粒率、脱不净率等指标的影响规律,优化确定了该脱粒装置的最佳参数组合：筛孔尺寸为14mm、导向板升角为10°、凹板间隙为16mm、滚筒转速为660r/min,含长茎秆率、含杂率、夹带籽粒率、脱不净率、籽粒破碎率分别为3.1%、39.5%、0.6%、0.01%、0.01%。     

大白菜种子脱粒装置设计与试验

为提高我国大白菜种子机械化收获水平,降低脱粒损失,促进大白菜产业更好地发展,设计了一种适用于大白菜种子机械化收获的横轴流脱粒装置。选取籽粒破碎率、未脱净率为试验指标,滚筒转速、脱粒间隙及筛条间隙为试验因素进行了台架试验,建立了各试验因素与试验指标之间的数学模型,分析了各因素对指标的影响,并对装置的结构及工作参数进行了优化。结果表明：各因素对籽粒破碎率的影响大小顺序为滚筒转速>筛条间隙>脱粒间隙,各因素对未脱净率的影响大小顺序为滚筒转速>脱粒间隙>筛条间隙。验证试验结果显示：当滚筒转速为724r/min、脱粒间隙为21.7mm、筛条间隙为11.8mm时为最优参数组合,此时籽粒破碎率为0.085%、未脱净率为0.337%,达到国家及行业标准,能够较好地满足大白菜种子机械化脱粒需求。     

亚麻籽脱壳机脱壳性能试验研究

研究影响亚麻籽脱壳机脱壳率和损失率的有关参数,可提高亚麻籽脱壳效率。为此,研究了亚麻籽含水率、沙盘转速、沙盘间隙对亚麻籽脱壳率和破碎率的影响,并利用Design-Expert中的响应面中心组合法优化脱壳条件。结果表明:亚麻籽含水率、沙盘转速、沙盘间隙对脱壳率和损失率有显著的影响。同时,利用响应面建立亚麻籽脱壳数学模型,确定了亚麻籽脱壳最佳条件:亚麻籽含水率1.65%、沙盘转速为1 670r/min、沙盘间隙为1.6 0 mm。在此条件下,亚麻脱壳率为6 0.8%,试验值与预测值的误差为3.9 3%;脱壳损失率为5.3 7%,与预测值的误差为4.27%。     

轴流式玉米柔性脱粒装置设计与试验

针对现有玉米籽粒收获装置对黄淮海夏玉米脱粒时存在籽粒损伤大,未脱净率高等问题,设计了一种轴流式玉米锥形脱粒滚筒,采用“柔性钉齿-短纹杆”组合式脱粒元件,实现籽粒低损高效收获。通过对锥形滚筒及关键部件结构的理论分析,确定了脱粒滚筒的关键参数;利用搭建的脱粒试验装置进行单因素试验,得到滚筒转速、脱粒元件间距及脱粒间隙对脱粒性能的影响关系。在此基础上,以滚筒转速、脱粒元件间距和脱粒间隙为试验因素,对破碎率和未脱净率进行三因素三水平二次回归正交试验,结果表明:滚筒转速、脱粒元件间距、脱粒间隙对破碎率与未脱净率均有显著影响;最优参数组合为滚筒转速425r/min、脱粒元件间距90mm、脱粒间隙45mm,对应的破碎率为5.72%、未脱净率为0.83%,达到国家相关标准要求。该研究可为黄淮海地区玉米脱粒滚筒的研发提供参考。     

纵轴流辊式组合玉米柔性脱粒分离装置设计与试验

为满足黄淮海地区较高含水率玉米籽粒直收作业要求，解决现有籽粒收获机籽粒破碎率和未脱净率高、玉米芯轴苞叶易堵塞凹板等问题，在分析现有脱粒装置结构特点的基础上，设计了一种“柔性钉齿+双扭簧压力短纹杆”组合式脱粒元件和“六棱孔网格筛+鱼鳞式脱粒橡胶辊”组合式脱粒凹板相配合的柔性脱粒分离装置。对关键部件进行理论分析，确定了影响脱粒性能的主要因素，利用搭建的纵轴流辊式组合玉米柔性脱粒试验台进行单因素试验，得到脱粒性能较好时滚筒转速、辊筒传动比以及脱粒间隙的变化范围。以滚筒转速、辊筒传动比和脱粒间隙为试验因素，以籽粒破碎率、未脱净率为指标进行三因素三水平正交试验。结果表明，对籽粒破碎率和未脱净率影响由大到小均为滚筒转速、辊筒传动比、脱粒间隙；最优参数组合为滚筒转速475r/min、辊筒传动比1.5、脱粒间隙45mm，此时籽粒破碎率为3.76%，未脱净率为0.52%。对该组合进行试验验证，各指标符合国家相关标准要求。     

直立锥滚筒式小区花生脱壳机设计与试验

对于育种和栽培等科研用小区花生脱壳而言,不但要求脱壳机适应小量脱壳,而且要求脱壳过程中损伤小、清种快捷方便。目前小区试验的花生脱壳主要靠人工作业,脱壳效率低下,容易出现清种不便和不净,造成每个小区处理之间的"混杂"等现象。为此在对现有卧式花生脱壳机特点研究的基础上,提出了直立式锥滚筒花生脱壳方案,进行了脱壳机总体结构设计;在花生荚果脱壳受力分析基础上,确定了锥滚筒脱壳结构及其参数范围;最后以四粒红花生为研究对象,以锥滚筒转速、锥滚筒半锥角、最小脱壳间隙为因素进行性能影响试验,结果表明在锥滚筒转速为340 r/min、锥滚筒半锥角为40°、最小脱壳间隙为10 mm时脱壳综合指标最优,脱净率为97. 84%,损伤率为2. 97%,较好地满足了小区花生脱壳要求。     

基于MatlabSimulink动力学分析的荞麦脱粒装置设计与试验

针对荞麦脱粒损失率和破碎率高的问题,采用伸缩杆齿与纹杆混合式荞麦脱粒装置和弹性可调节凹板组合的方式,设计了一种荞麦脱粒装置,分析了关键部件结构与参数设计。运用Matlab/Simulink软件建立脱粒装置关键部件动力学分析,结果表明,在机构无负载工作时,脱粒装置运行平稳,滚筒阻力最大消耗功率为0.53 kW,维持滚筒匀速旋转扭矩所消耗功率为3.11 kW,总体上动力消耗较小。利用Design-expert软件,以滚筒转速、脱粒间隙为试验因素,损失率与破碎率为评价指标进行2因素5水平二次回归正交旋转组合试验,并对试验结果进行参数优化,试验表明,在荞麦籽粒含水率为17.5%～23.2%,秸秆含水率为70.0%～74.9%条件下,最佳试验组合为喂入量每组2 kg、滚筒转速457.161 r/min、脱粒间隙为12.6815 mm,其损失率为0.337%、破碎率为0.236%,试验结果符合设计要求。      

三滚式小区育种花生脱壳机设计与试验

花生育种研究中存在花生量小但品种多、荚果大小不一的情况,针对人工脱壳效率低而机械脱壳损伤多、脱净率低等问题,在对典型花生种果物理机械特性研究基础上,提出了小型3级回转、单排3滚筒并列式脱壳的方案,进行脱壳滚筒、旋转打板以及传动系统等装置和部件的结构设计;脱壳滚筒由同一轴上并排的3个子滚筒组成,可调节与凹板筛距离,增减打板个数;气力清选装置由离心式风机组成。以小区育种为目的,选取白沙品种为研究对象,通过正交试验分析,以滚筒转速、脱壳间隙和打板个数为试验因素,损伤率和脱净率为试验指标,进行优化试验。结果表明:滚筒转速为350 r/min、脱壳间隙为20 mm、打板为3个时,花生脱壳综合指标最优,脱净率为99.15%,损伤率为2.3%,满足种用花生脱壳要求。     

打击揉搓式花生脱壳试验研究

简述了打击揉搓式花生脱壳机结构与工作原理。针对市场现有花生脱壳机果仁破伤率高、剥净率低、品种适应性差等技术难题,构建了打击揉搓式花生脱壳试验台,以分级后白沙品种花生为试验物料,果仁破碎率、损伤率和机具剥净率为主控指标,开展了花生脱壳工艺、设备特性等方面的相关试验研究。分析了喂料速率(生产率)、荚果含水率、滚筒结构及凹板筛结构形式、脱壳滚筒打板线速度(滚筒转速)、凹板筛栅条间隙以及滚筒―凹板筛组配间距因素对脱壳指标的影响规律。     

玉米穗茎兼收割台切碎装置参数优化

针对玉米穗茎兼收割台的需求,设计了一种横置滚筒式茎秆切碎装置,并对其切碎性能及割台摘穗性能进行了试验研究。通过对切碎装置工作原理的分析,确定在拉茎速度与切碎滚筒转速比值一定的条件下,以机器作业速度、动刀切割前角、切碎滚筒转速为自变量,以玉米果穗损失率、籽粒破碎率、籽粒损失率、茎秆平均切段长度和几何标准差为试验指标,利用Box-Benhnken Design中心组合试验设计原理,进行了3因素3水平正交旋转组合田间试验,利用Design-Expert软件对试验结果进行了响应面分析和回归分析,得到试验指标与试验因素间的数学模型。试验结果表明：机器作业速度和切碎滚筒转速与5个试验指标有二次非线性关系,动刀切割前角仅与茎秆平均切段长度、几何标准差有二次非线性关系,因素的交互项中仅机器作业速度与切碎滚筒转速的交互项对籽粒破碎率、茎秆平均切段长度有显著影响。对切碎滚筒转速进行圆整,得到最优参数组合为：机器作业速度为1.35m/s,动刀切割前角为52°,切碎滚筒转速为1350r/min,此时果穗损失率为1.1%,籽粒破碎率为0.23%、籽粒损失率为0.74%、茎秆平均切段长度为30.73mm、几何标准差为1.28。与田间试验结果对比可知,回归模型有很好的可靠性。将最优组合试验结果与优化前的参数组合（机器作业速度为1.11m/s,动刀切割前角为53°,切碎滚筒转速为1657r/min）得到的结果进行比较可知：优化后较优化前果穗损失率降低0.4%,籽粒破碎率降低0.784%,籽粒损失率降低1.318%,茎秆平均切段长度缩短12.20mm,几何标准差减少0.34。优化后试验指标低于标准规定的指标值,满足设计要求。     

弹性短纹杆-板齿组合式大白菜种子脱粒装置研究

大白菜种子市场规模发展迅速，其大面积、产业化种植使得机械化收获需求日益增长。针对人工收获效率低、常规脱粒方式下种子破碎率高问题，设计了一种由弹性短纹杆-板齿、柔性圆头钉齿等脱粒元件与圆管凹板组合的大白菜种子脱粒装置。利用ANSYS Workbench对脱粒滚筒进行有限元模态分析，验证脱粒滚筒结构的合理性。选取喂入量、滚筒转速及脱粒间隙为试验因素，以种子损失率和破碎率为试验指标开展了响应面优化及田间对比试验，建立各试验因素与试验指标之间的数学模型，分析各因素对指标的影响并对装置的结构及工作参数进行了优化。试验结果表明，当滚筒转速为726r/min、脱粒间隙为22.3mm、喂入量为1.73kg/s时，种子损失率为0.68%，破碎率为0.39%。试验结果满足设计要求，能够实现对收获期大白菜种子的低破碎率机械化脱粒作业。     

双滚筒气力循环式花生脱壳机设计

提出了双滚筒气力循环式花生脱壳机总体结构方案、二次循环脱壳与气力输送工作原理,进行了双滚筒脱壳装置、清选装置和传动系统等关键工作部件的结构设计.双滚筒脱壳装置由直径、转速不同的一次脱壳滚筒和二次脱壳滚筒以及各自的凹板筛构成;清选装置主要由振动筛和风机组成.花生脱壳试验结果表明:适宜含水率下花育23品种花生,在一次脱壳滚筒和二次脱壳滚筒转速分别为296、392 r/min时,花生脱壳综合性能指标最优,即花生脱净率为99.12％,花生仁破碎率为1.82％,花生仁损失率为0.40％.     

玉米联合收获机纹杆式脱粒元件设计与试验

我国华北地区玉米收获时籽粒含水率较高,采用钉齿式及杆齿式脱粒元件进行籽粒直收时,籽粒破碎率较高,为降低脱粒过程中籽粒破碎率,设计了一种纹杆式脱粒元件,分析其前倾角变化对果穗受力的影响规律,以籽粒破碎时压缩量为依据,对纹杆块顶端弧面形状进行设计。基于EDEM研究纹杆元件顶端参数对果穗受力的影响,采用拟水平法设计四因素四水平正交试验,试验结果表明：较优纹杆参数组合为前倾角75°、凸棱倾角25°、凸棱宽度6mm、凸棱高度10mm;通过台架试验探究滚筒转速、凹板间隙等工作参数对纹杆式滚筒脱粒效果的影响规律,当籽粒含水率为28.5%时,最优滚筒转速为300r/min,凹板间隙为50mm,此时籽粒破碎率为5.34%。在最优工作参数下,对比不同脱粒元件脱粒效果,发现籽粒破碎率分别由杆齿式元件的9.91%、钉齿式元件的7.83%下降至纹杆式脱粒元件的5.34%,证明所设计的纹杆式脱粒元件能够有效降低脱粒过程中籽粒破碎率。     

油用牡丹脱粒机的设计与试验

提高油用牡丹果荚脱粒效率,是牡丹籽油规模化生产的首要任务。为此,基于前期物料检测数据和测试试验,研制了一种油用牡丹果荚脱粒机,并对关键部件进行了参数设计和选型。以牡丹籽粒的脱净率和破碎率为试验指标,选取脱粒滚筒转速、喂入量、果荚含水率为试验因素,分别对3种脱粒元件进行了油用牡丹果荚脱粒试验。结果表明:在试验范围内,随着滚筒转速的增加脱净率先增大后减少,当转速为750r/min时,混合形齿的脱净率最大为81.56%、弓齿脱净率为80.23%、L形齿脱净率为78.65%,3种脱粒元件籽粒破碎率成增长趋势,变化幅度相对较小;随着喂入量增大,3种脱粒元件脱粒效果均降低,弓齿形元件脱净率降幅较大,破碎率整体较高;随着果荚含水率的降低,脱净率先增大后减小,籽粒破碎率成降低趋势。     

影响玉米脱粒效果的因素分析

本文参照玉米联合收获机收获玉米籽粒时实际作业状况,搭建了脱粒滚筒转速和凹板间隙可调节的试验台,并设计了两因素三水平的试验方案分析脱粒滚筒转速与凹板间隙对籽粒破碎率以及果穗脱净率的影响。试验表明凹板间隙是影响脱粒作业脱净率与破碎率的主要影响因素,通过合理调节凹板间隙和滚筒转速在破碎率与脱净率之间获取平衡以达到损失率最低的目的。     

滚筒凹板筛式花生脱壳结构仿真试验研究

为改善花生脱壳机的脱净率,利用SolidWorks软件建立脱壳装置三维模型,在EDEM中构建滚筒凹板筛式花生脱壳机脱壳装置的破碎仿真模型,为探究滚筒凹板筛花生脱壳机的工作性能,以高油花生新品种宇花14号为试验样本,通过颗粒替换建立花生荚果仿真模型,采用单因素试验法对花生脱壳结构性能进行仿真分析,分别探究滚筒转速、滚筒凹板筛间隙、喂入量对花生脱壳性能的影响。试验结果表明：在保证其他因素一定的条件下,滚筒转速越大,黏结键破碎数目越多,滚筒转速为290r/min时,黏结键破碎数最高,为21 756;凹板筛间隙越大,黏结键破碎数目越少,凹板筛间隙为19mm时,黏结键破碎数目最高,为21 047;随着喂入量的增加,黏结键破碎率先增加后减小。研究可为滚筒凹板筛式花生脱壳机械的设计与优化提供理论依据。     

横轴流式玉米柔性脱粒装置设计与试验

针对黄淮海地区玉米籽粒直收过程中籽粒破碎率和未脱净率高的问题,结合现有玉米脱粒滚筒的结构特点,设计了横轴流式玉米柔性脱粒装置。该装置内置柔性脱粒滚筒,脱粒元件采用柔性钉齿和弹性短纹杆组合结构,实现了玉米果穗的柔性低损伤脱粒。研究了滚筒关键设计参数对脱粒性能的影响,建立了该脱粒滚筒关键结构参数的设计方法;利用ADAMS软件进行了动平衡模拟仿真,开展脱粒系统的动平衡试验,保证了整机工作的可靠性;选取滚筒转速、脱粒间隙和喂入量作为试验因素进行了室内台架正交试验,确定较优参数组合:喂入量为8 kg/s,滚筒转速为450 r/min,凹板间隙为40 mm。在该条件下,玉米果穗的籽粒破碎率为0. 65%,未脱净率为0. 59%,符合国家相关标准要求。     

凹板式山地剥麻机设计与试验

针对苎麻剥麻机山区搬运困难的问题,采用整机动力部分与剥麻部分可快速拆卸组装的方式,设计一款轻便小巧的单滚筒反拉式剥麻机。首先,通过对纤维剥制过程进行受力分析,确定剥麻机的喂料斗倾角为30°;然后,对剥麻滚筒的结构进行设计与理论分析,确定影响剥麻质量的关键因素以及作业参数范围。最后,以滚筒转速、凹板圆心角和剥麻间隙为影响因素,鲜茎出麻率和原麻含杂率为评价指标,利用响应曲面方法进行优化试验设计。试验结果表明：影响鲜茎出麻率的因素主次顺序为剥麻间隙、凹板圆心角、滚筒转速,影响纤维含杂率的因素主次顺序为剥麻间隙、滚筒转速、凹板圆心角;剥麻机最佳工作参数组合是滚筒转速为956 r/min、凹板圆心角为38°及剥麻间隙为2 mm。基于优化参数进行苎麻剥麻的生产验证试验,试验结果为鲜茎出麻率为4.48%,纤维含杂率为1.03%,各指标与模型预测值的相对误差均小于5%。     

搓压式蓖麻脱壳机脱壳过程运动分析与试验

为优化蓖麻蒴果柔性脱壳装置的脱壳过程参数，基于离散元粘结接触理论，构建蓖麻蒴果脱壳过程仿真模型，对物料在脱壳室内运动过程进行分析。结果表明，当滚筒转速为250r/min、脱壳间隙为7mm、填充率为40%时，脱壳率最高。滚筒转速对颗粒受到的最大压力和最大速度影响显著，随着转速的增加，颗粒间最大挤压力从68.78N减小到68.10N，颗粒最大速度从8.92m/s增加到12.99m/s，脱壳率从91.23%增加到91.28%，然后下粒最大压力从76.93N下降到58.69N，颗粒最大速度先由12.14m/s增加至12.99m/s，后减小至10.05 m/s；脱壳率先由92.50%减小至89.59%，后增加至91.41%。蓖麻蒴果在脱壳过程中，颗粒在X轴方向运动的平均速度从4.17m/s减小到3.26m/s；颗粒在Y轴方向运动的平均速度从8.26m/s减小到7.59m/s；颗粒在Z轴方向运动的平均速度从6.58m/s减小到6.24m/s。开始脱壳阶段，蓖麻蒴果集中分布在脱壳室中部，部分呈堆积现象，其运动轨迹为接触内滚筒后弹起一定高度后下落并随内滚筒转动，向出料口方向运动；稳定脱壳阶段，蓖麻蒴果集中均匀分布在脱壳室出料口附近，并随着内滚筒一起转动；脱壳结束阶段，物料集中分布在脱壳室出料口底部位置，并不断向底部位置移动，大部分蓖麻从脱壳室右侧排出。通过仿真得到脱壳过程最优参数组合为：转速350r/min、脱壳间隙5mm、填充率40%。试验结果为：转速350r/min、脱壳间隙5mm、填充率30%，因3个因素中转速和脱壳间隙为极显著因素，填充率为显著因素，故差异在合理范围内。