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%。     

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%。     

5TY-10A型玉米种子脱粒机的研制与试验研究

5TY-10A型玉米种子脱粒机是与玉米种子加工成套技术相配套的关键设备。该机采用钉齿滚筒式脱粒装置、穗轴抛送装置和吸气式风选初清装置,可一次完成玉米种芯分离,破碎率和夹带损失率均低于国家标准。生产试验研究表明,玉米果穗最适宜在含水率17%～20%时进行脱粒,玉米果穗脱粒时应采用较低的滚筒转速,最适宜滚筒转速为540r/min,其籽粒破碎率控制在1%以下,各项指标完全满足玉米籽粒脱粒的技术要求。     

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％.     

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%。     

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。     

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%。     

刚性弓齿与杆齿及柔性齿的脱粒对比试验

传统的水稻脱粒系统通过刚性弓齿、钉齿和杆齿对水稻进行打击脱粒，造成水稻籽粒破碎或者籽粒内部损伤，降低了种子发芽率和大米加工的成米率．为了降低水稻籽粒脱粒破碎率，对刚性弓齿、杆齿与柔性杆齿进行脱粒比较试验．结果表明，相对其他脱粒齿而言，柔性杆齿质量轻，种子破碎率显著降低，未脱净损失减少，含杂率降低，发芽率高．     

玉米联合收割机的调整与保养

正1.机作业前准备1.1部位调整1.1.1脱粒装置。主要是检查、调整脱粒间隙和滚筒转速,在籽粒不出现过高的破碎率前提下,调高脱净率和生产率。调整脱粒间隙要注意左右两边一致,转动滚筒对纹杆逐根检查,对订齿逐排检查,按照要求进行调整滚筒转速要与脱粒间隙相配合,原则是在保持脱净率的前提下采用最低转速和最大脱粒间隙。1.1.2发动机。发动机是保证机械正常运行的核心部件,因此在运行之前     

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。     

5TYJ-10A玉米种子脱粒机作业性能试验

为进一步探明脱粒装置结构参数对玉米种子果穗脱粒生产作业的影响,依托自行研制的5TYJ-10A玉米种子脱粒机,通过置换分别携有钉齿类、直板齿类、组合螺旋板齿类3类脱粒元件的脱粒装置,分析玉米种子脱粒装置工作性能,建立组合螺旋脱粒板齿几何参数相关数学模型,分析获得组合式螺旋板齿脱粒装置相关脱粒板齿半径、中心脱粒间距及板齿高度的设计参数。试验结果表明,选取出作业性能良好的组合螺旋板齿式脱粒装置,其脱净率为99.16%、含杂率为3.26%、破碎率为0.43%,对应实际生产率为11.6 t/h。采用脱粒板齿试验装置进行不同脱粒板齿螺旋角试验选取,结果表明,当组合螺旋板齿角为6°-12°时更适宜进行玉米种子脱粒作业。研究成果将为玉米种子脱粒生产装备的研发提供参考与借鉴。     

基于能量守恒的柔性脱粒动力学分析

为降低刚性脱粒滚筒的刚性冲击所带来的水稻籽粒破损,基于能量守恒定律,分析并设计了一种作用柔和、冲击力相对刚性滚筒小的柔性脱粒滚筒.结果表明,脱粒过程中将脱粒齿质量看作集中于齿端时,其脱粒相当质量为脱粒齿总质量的33/140,柔性脱粒能降低打击力.对脱粒齿打击过程进行有限元分析,并对解析值与数值解进行了比较,两者拟合性好,说明所设计的柔性滚筒符合降低打击力、减少谷粒破损的要求.     

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。     

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。     

番茄气吸滚筒式排种器的优化设计与试验

针对番茄种子粒径小、质量轻、形状不规则、难以实现精量排种的问题,设计了一种气吸滚筒式排种器,主要由正压吹种装置、凸形滚筒、种箱、激振器等部件组成。排种器凸形滚筒内负压产生吸附力,吸附番茄种子随滚筒转动,至投种位置时在正压气吹的作用下完成排种。确定滚筒直径142 mm、长度345 mm,吸种孔数10个×20个、孔距33.3 mm、孔径1.2 mm。以吸种负压、滚筒转速和振动频率为试验因素,单粒率、重播率和漏播率为性能评价指标,进行正交旋转组合试验,建立回归模型,采用多目标优化方法,得到排种器的最优工作参数为吸种负压530 Pa、滚筒转速5 r/min、振动频率68 Hz,此时排种器漏播率为3.7%,重播率为3.2%,单粒率为93.1%。     

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。     

压力磨盘式薏苡脱壳装置的设计与试验

为提高薏苡脱壳质量,运用柔性剪切揉搓脱壳原理,设计了一种压力磨盘式薏苡脱壳装置。装置主要由进料搅龙、动磨盘、压力磨盘和压力调节装置等部件组成。工作时,薏苡随进料搅龙进入脱壳空间,依靠两磨盘之间的压力和摩擦力对薏苡进行揉搓脱壳,当压力磨盘受力大于薏仁破碎力时被顶起,以增大脱壳间隙,保护薏仁。对薏苡在导流区、破壳区和分离区的受力进行分析,确定影响薏苡脱壳质量的主要因素为薏苡含水率、脱壳转速、脱壳间隙和预紧力。以脱净率、破损率为试验指标,通过单因素试验确定薏苡脱壳装置的最佳参数范围;基于单因素试验结果,选取含水率为7%的薏苡,以脱壳装置的转速、脱壳间隙和预紧力为试验因素,脱净率和破损率为响应指标,进行三因素二次回归正交旋转组合试验,结果影响薏苡脱净率的主次因素依次为预紧力、脱壳间隙、脱壳转速,影响薏苡破损率的主次因素依次为脱壳间隙、预紧力、脱壳转速;基于响应曲面法对回归模型进行多目标优化,优选出脱壳装置的最佳作业参数组合为脱壳转速513.625 r/min、脱壳间隙2.061 mm、预紧力119.628 N,薏苡脱净率为91.731%、破损率为9.612%。将优化参数圆整,对薏苡进行连续脱壳作业,测得薏苡脱净率为91.12%,破损率为8.93%,可满足实际生产要求。