玉米脱粒分离装置关键结构的设计与优化

本文对玉米籽粒收获机的脱粒分离装置进行了关键部件的创新设计与优化改进,达到降低玉米脱粒过程中的籽粒破碎率,降低未脱净率,减少脱粒损失的效果,实现玉米脱粒分离装置高效、高性能的脱粒分离作业。为我国玉米籽粒联合收获机的研制与设计提供参考,促进玉米籽粒收获技术的发展,推动国内玉米籽粒收获模式的推广和应用。     

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%。     

梳齿式亚麻蒴果梳刷试验台的设计与试验

【目的】探索解决亚麻(胡麻)脱粒机存在的植株缠绕脱粒滚筒问题的有效方案,提升亚麻(胡麻)的机械化收获水平.【方法】为研究不同工作参数对亚麻(胡麻)机械化收获的影响,设计了梳齿式亚麻(胡麻)蒴果梳刷试验台.阐述该试验台的工作原理与组成结构,对关键零部件偏心摆动机构和梳刷装置进行了结构设计与动力学分析,并进行台架试验.以蓝亚麻(别名宿根亚麻)为试验材料,以蒴果的脱净率和破损率为评价指标,探讨梳刷装置转速、梳齿截面形状、梳齿间隙、导轨输送速度4因素对蒴果的脱净率和破损率的影响,分别进行单因素试验与多因素正交试验研究,获得了梳齿式亚麻(胡麻)蒴果梳刷试验台的最优工作参数,并进行了试验验证.【结果】SAS9.1软件分析表明:梳齿间隙、梳齿截面形状、梳刷装置转速和导轨输送速度4因素对蒴果的脱净率和破损率的影响都极为显著.以蒴果的脱净率较大、破损率较小为目标,得到的较优参数组合为:梳齿间隙为4 mm、梳齿截面形状为菱形、梳刷装置转速为10 r/min和导轨输送速度为0.16 m/s.对优化结果进行试验验证,结果显示脱净率为99.26%,破损率为5.33%.各因素对脱净率的影响由大到小依次为梳齿间隙、梳齿截面形状、梳刷装置转速、导轨输送速度;对破损率的影响由大到小依次为导轨输送速度、梳齿截面形状、梳刷装置转速、梳齿间隙.【结论】蓝亚麻植株经过试验台的梳刷可得到完整蒴果,梳齿式亚麻(胡麻)蒴果梳刷试验台为亚麻(胡麻)脱粒机的创新设计提供了一种可行性方案和研究依据.     

滚筒刷式巴旦木脱青皮机的设计与试验

【目的】设计滚筒刷式巴旦木脱青皮机并进行样机试制和试验，为巴旦木初加工设备的研发提供参考。【方法】对青皮巴旦木和硬壳巴旦木果实物料特征参数进行测量，并使用Origin进行绘图，利用Solidworks软件对滚筒刷式巴旦木脱青皮机进行了整机及关键部件设计，根据结构参数和工作需求，选用主轴转速、间隙（钢刷与栅条滚筒底部距离）和喂入速度为试验因素，以脱净率和破损率为试验指标进行三因素三水平响应面试验，并以寻优圆整值进行试验验证。【结果】物料特征参数统计显示，青皮巴旦木长度均值为36.5 mm，宽度均值为28.0 mm，厚度均值为22.5 mm；硬壳巴旦木果实长度均值约为33.5 mm，宽度均值为23.5 mm，厚度均值为15.5 mm。滚筒刷式巴旦木脱青皮机的最佳作业参数为主轴转速307.5 r/min，间隙20.1 mm，喂入速度811.5 kg/h，理论脱净率为96.00%，破损率为2.28%。利用圆整值（主轴转速310 r/min,间隙20 mm，喂入速度810 kg/h）对2种巴旦木进行脱青皮验证试验，实测脱净率分别为96.32%和95.86%，破损率分别为2.42%和3.34%。两种巴旦木的脱净率均大于95%，破损率均小于4%，二者的破损率和脱净率差值均不足1%。【结论】所设计的滚筒刷式巴旦木脱青皮机符合中厚壳巴旦木脱皮作业的工作需求。     

横轴流脱粒分离装置的数学模型的建立与试验

横轴流脱粒分离装置滚筒长度限制了其脱粒分离能力,仅被应用于中小型联合收割机。为研究横轴流脱粒分离装置脱粒滚筒转速、喂入量、脱粒间隙等因素对脱粒分离性能的影响,优化装置结构,利用概率学理论建立了横轴流脱粒分离装置的未脱净率和夹带损失率数学模型。对模型正确性验证试验表明,模型对未脱净率的预测相对误差为8.23%,对夹带损失率的预测相对误差为2.90%。仿真分析和试验表明,该模型可反映籽粒轴向分布和脱粒滚筒转速、喂入量、脱粒间隙等参数对脱粒分离性能的影响。     

水稻籽粒连接力分布频谱分析及联合收割机差速脱粒装置研究

脱粒是水稻联合收获过程中一个至关重要的环节,而籽粒与粒柄之间的连接力是衡量脱粒难易程度的重要因素。传统脱粒装置在收获高产水稻时存在脱粒不尽、脱粒能力不足等问题,故有必要通过结构创新提升脱粒装置工作性能。本文对甬优12号、甬优9号、嘉优2号和甬优11号4个超级稻水稻品种,进行了籽粒与粒柄间连接力的测定,并绘制了籽粒连接力分布频谱图,计算了4个水稻品种的脱粒系数,建立并验证了籽粒平均连接力与脱粒滚筒齿顶线速度和转速之间的数学关系模型。针对半喂入联合收获机和全喂入联合收获机2种机型,分别研制了弓齿式差速脱粒滚筒和杆齿式差速脱粒滚筒,并进行了差速脱粒与单速脱粒比对试验,结果表明:差速脱粒装置利用低速段脱粒降低了籽粒和茎秆的破碎,利用高速段脱粒降低了脱不净损失,其籽粒破碎率、脱出物中含杂率以及脱不净和夹带损失率等性能指标得到有效改善。本研究为联合收获机脱粒装置优化提供了理论依据和实践参考。     

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.     

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％.     

小区小麦育种联合收获机试验研究

根据小麦育种试验种子收获方法和农业技术要求,通过理论分析和田间试验,研制出小区小麦育种联合收获机。该机可一次完成切割、脱粒、分离、清选、集粮等全部作业。以喂入量、滚筒转速、吸杂风机转速为因素,以脱粒总损失率、脱粒破碎率、分离含杂率为评价指标进行作业性能试验。结合正交试验,应用综合平衡法得出了该机作业时各参数的最优方案为：喂入量0.3 kg·s-1,滚筒转速1 350 r·min-1,吸杂风机转速1 000 r·min-1。以该最优组合作业参数进行田间试验,结果表明,该机平均脱粒总损失率为0.43%,平均分离含杂率为15.03%,平均脱粒破碎率为0.48%,装置罩壳残留率为0,符合小区小麦育种收获要求。     

基于BP神经网络及遗传算法的组合式板齿脱粒装置参数优化

以喂入量、脱粒轴转速、板齿螺旋角和排芯口压板压力为自变量,脱净率、籽粒含杂率、籽粒破碎率为响应值,建立脱粒装置的神经网络数学模型。用Matlab优化工具箱对该模型进行优化,求得脱粒装置各因素之间的最佳组合,并用遗传算法对优化结果进行验证。结果表明:应用Matlab优化工具箱对该模型进行优化后,籽粒含杂率提高了0.97%~1.70%,所求得的脱粒装置各因素之间最佳组合与试验优化结果拟合度高,能够准确地预测组合式螺旋板齿种子脱粒机的工作参数与作业性能。     

4LZD-2.0大豆联合收割机

南京农机化研究所和星光农机股份有限公司研制的4LZD-2.0大豆联合收获机,配置大豆低割装置,对地面适应性好,损失率低,受到大豆种植大户的一致好评。长期以来,在我国大豆收获主要采用稻麦联合收获机作业,据田间测量表明,由于机器参数、部件结构不适合收获大豆等原因造成的收获损失高达10%。自2013年起,经过课题组成员的努力,成功设计试制出了4LZD-2.0大豆联合收获机,在普通稻麦联合收获机基础上,设计了适合于大豆收获的低割装置,保证割台随地面仿行,对割台参数进行优化，减少割台损失。对脱粒清选系统进行参数优化，减少破损率。通过田间试验表明，该机能实现大豆低创要求，损失率小，破碎率低。     

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%。     

籽瓜收获机割台去草秧装置的设计与试验

【目的】为解决籽瓜收获机械去草秧装置清草效果差,瓜籽含杂率高的问题,设计了一种适用于自走式籽瓜联合收获机的去草秧装置.【方法】阐述了该装置的工作原理和组成结构,并对关键部件打草辊、割刀机构、清草辊的工作参数进行设计与分析.【结果】通过对打草辊打断草秧的力学分析,确定打草辊转速为385 r/min;通过对割刀切割草秧的力学和运动学分析,确定了动刀片切割速度为0.6 m/s;通过对清草辊清草状态的力学分析,确定了清草辊转速为405 r/min;当打草辊转速为385 r/min,割刀动刀片切割速度为0.6 m/s,清草辊转速为405 r/min时,收获机瓜籽含杂率为12.31%.【结论】该去草秧装置结构简单、性能稳定,对自走式籽瓜联合收获机去草秧装置的发展有借鉴作用.     

气吸式落地红枣捡拾机的设计

【目的】针对红枣捡拾机械损伤红枣严重及含杂率较高等主要问题,本文设计了一种气吸式落地红枣捡拾机.【方法】首先论述该机器的基本结构与工作原理,并对该机器的3个工作过程进行了运动分析,然后对关键零部件进行设计剖析,得到零部件的重要关键参数,最终对该机器进行试验,验证整机的工作性能.【结果】根据对该机的设计分析及试验验证,得到了风机的型号为4-79No4A,额定工作转速为2 900 r/min;确定了分选装置中2个圆盘的间隔为12 mm,厚度为2 mm;得到了筛条中的棒条间距为15 mm,直径为7 mm,最后对该机进行试验验证得:该机的伤枣率为0.93%,含杂率为3.56%.【结论】该机有效的降低了红枣伤枣率和提高了机器除杂性能,可为研制气吸式落地红枣捡拾机提供理论参考.     

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。     

预破碎沙棘脱果机的设计与试验

【目的】针对中国沙棘枝果速冻后结块,阻塞脱果机和脱果效率低的问题,设计了预破碎沙棘脱果机.【方法】利用三维软件Solidworks和二维软件CAD设计整机结构及主要部件,对主要部件进行理论受力分析;采用正交试验设计,对影响脱果机脱果效率与破损率的因素进行分析,确定最优参数组合,并进行工厂试验验证.【结果】脱果中滚筒筛的转速对脱果率与破损率影响极为显著;打散装置转速与敲击装置转速对脱果率与破损率影响不大.各因素对脱果率与破损率的影响程度依次为:滚筒筛转速敲击装置转速打散装置转速.【结论】预破碎沙棘脱果机的最佳工作参数为:打散装置转速为36r/min、滚筒筛转速为239r/min、敲击轴转速为500r/min.脱果率与破损率分别可达到95%和7%.     

4HQ-150型花生起拔收获机的设计与试验

【目的】针对经济作物花生人工收获劳动强度大、生产成本高等突出问题,设计了4HQ-150型花生起拔收获机.【方法】采用后悬挂式结构对该机进行设计,主要由挖掘装置、输送装置、集条装置等部分组成,配套动力为55.2kW拖拉机,对影响花生收获效率的各主要因素进行了正交试验研究.【结果】当机具前进速度为3km/h,挖掘深度为125mm,输送链轮转速为90r/min时,生产率为0.6hm2/h,花生收获损失率为2.7%.【结论】该机作业性能良好,节省了劳动力,提高了工作效率和收获质量,各项性能指标均符合花生收获机作业质量(NY/T 502-2016)检测标准,能够满足花生收获实际生产要求.     

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。     

谷物收获机脱粒系统的发展

【目的】总结归纳谷物收获机脱粒系统从产生到发展至今的结构形式和应用场合有利于谷物收获机脱粒系统的综合研究。【方法】结合现有谷物收获机脱粒系统,运用综述法和对比分析法,分析了谷物收获机脱粒系统的功能原理及结构特点。对影响脱粒质量的因素展开分析,着重对谷物收获装置的发展进程和国内外现状进行对比分析,采取逐一描述的方法,分别对几种脱粒系统作详细描述。【结果】通过对比分析指出脱粒系统结构形式的优缺点及最佳应用场合,并对不同类型脱粒滚筒和凹板间隙组合作研究分析后,发现滚筒转速和凹板间隙对收获质量的影响,体现在谷物颗粒破损与秸秆破碎方面。谷物颗粒破损严重,损失增加;秸秆破碎严重,机器能耗增大。【结论】随着农业机械化和规模化的不断提高,目前谷物收获机的发展进入新的阶段。为满足不同喂入量的需求,有不同类型脱粒滚筒和凹板间隙组合。未来我国的农机将朝着智能化和高效化的方向发展,企业及时抓住这一关键时刻转型升级,提高科技含量和人机交互性,从而指导我国农业生产,促进我国智能农业发展。     

柔性玉米脱粒机的开发

我国现有的多种玉米脱粒机形式基本相同。都是由机架体、主轴、筛底、传动装置、喂料斗、风机、筛分装置等组成,且都存在破损率较高、脱净率又较低等缺陷,使玉米生产在脱粒这个环节损失较大。而柔性玉米脱粒机能使脱净率大幅提高,能使玉米粒、玉米芯的破损率降的很低,能够除掉杂物,使玉米粒的洁净率得到提升,大大提高脱粒的生产率。