立式轴流玉米单穗种子脱粒机试验参数优化

采用二次正交旋转组合试验方法,取脱粒滚筒线速度、风口真空压强、果穗含水率为影响因素,破碎率、含杂率、未脱净率、吸杂误夹种率为目标函数,对影响玉米种子脱粒效果的部件尺寸和作业参数进行了试验验证和优化设计。试验分析得出：当脱粒滚筒线速度4.6~5.5m/s、果穗含水率14.4%~15.9%、风口真空压强为6.3MPa时,含杂率低于 1.1%,破碎率低于 0.86%,未脱净率低于1.1%,吸杂误夹种率低于 0.44%。该试验研究可应用于立式轴流玉米单穗种子脱粒机的产品优化设计和作业参数选择。     

纵轴流柔性锤爪式玉米脱粒装置设计与试验

针对两熟区玉米籽粒直收过程中籽粒破碎严重、未脱净率高的问题，设计了一种纵轴流柔性锤爪式玉米脱粒装置。该脱粒装置采用纵轴流脱粒滚筒，脱粒滚筒上安装脱粒锤爪，脱粒前段和脱粒后段可更换不同型式的脱粒锤爪，脱粒锤爪与脱粒滚筒柔性连接，以降低籽粒破碎率，实现玉米的柔性低损伤脱粒。脱粒凹板采用分段组合式，便于脱粒段、排杂段的调整，凹板圆柱钢上设计半球形凸起，以增加搓擦力，提高脱净率。选取喂入量、滚筒转速、脱粒锤爪型式作为试验因素进行了正交试验，确定了在不同含水率下，喂入量、滚筒转速和脱粒锤爪的最佳参数组合，结果表明：含水率为25.12%时，最佳参数组合为滚筒转速500r/min，喂入量8kg/s，起脱段为扁头脱粒锤爪，平脱段和强脱段为圆头脱粒锤爪，此时籽粒破碎率为3.73%，未脱净率为0.69%；含水率为32.83%时，最佳参数组合为滚筒转速450r/min，喂入量8kg/s，起脱段、平脱段和强脱段均为圆头脱粒锤爪，此时籽粒破碎率为4.36%，未脱净率为0.70%。     

柔性差速带式单株大豆脱粒装置设计与试验

针对育种单株大豆脱粒过程中的大豆籽粒混杂和机械损伤等问题,设计了一种柔性差速带式单株大豆脱粒机的脱粒装置。为寻求脱粒装置的结构与工作参数对其性能的影响规律和最优参数组合,采用4因素5水平二次回归正交旋转中心组合试验方法,以脱粒间隙、上下带速度差、下带速度和脱粒行程为影响因素,以大豆籽粒的未脱净率、夹带损失率、破碎率和平均生产率为评价指标,对其进行优化试验研究。结果表明:对于籽粒含水率16%~18%的收获期大豆种子,当脱粒间隙7.55~13.00 mm、上下带速度差0.59~0.70 m/s、下带速度0.84 m/s、脱粒行程660 mm时,脱粒装置的未脱净率低于1.2%、夹带损失率低于0.9%、破碎率低于0.8%、平均生产率高于35 kg/h。     

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。     

玉米种子差速脱粒的单因素分析

为优化差速式玉米种子脱粒机脱粒系统的有关参数,进而降低玉米种子在脱粒过程中的损伤,以籽粒破碎率与未脱净率为主要性能指标,选取直辊转速、喂入量和籽粒含水率为试验因素,对差速式玉米种子脱粒机进行了单因素试验.分析结果表明:不同玉米品种的变化总趋势相似,都随直辊转速的增加而籽粒破碎率增加;直辊转速的增加在一定范围内对未脱净率有利;喂入量的增加会使脱粒效果变差,未脱净率增加; 籽粒含水率对破碎率的影响呈一元二次函数关系,籽粒含水率太大或太小对籽粒破碎率的影响都很大;随籽粒含水率的增加.籽粒未脱净率增加.研究成果为玉米种子差速脱粒的多因素综合试验提供了考察依据.     

玉米收获机低损变径脱粒滚筒设计与试验

针对华北地区玉米收获时籽粒含水率较高、籽粒直收破碎率较高的问题,设计了一种变径脱粒滚筒。滚筒前端直径渐变增大直至与脱粒分离段等径,通过提高滚筒变径段果穗容纳能力,增强果穗之间柔性接触,有效“松散”籽粒之间及籽粒-芯轴之间作用力,使果穗更易于脱粒,从而实现籽粒与芯轴的快速分离,有效提高了脱粒速度,降低了籽粒破碎率。对果穗与脱粒元件受力进行分析,研究变径段锥度对果穗受力的影响。基于动力学仿真试验,分析了果穗与脱粒元件之间的接触力以及果穗-果穗和果穗-脱粒装置之间的接触频次,结果表明,变径滚筒提高了果穗之间的接触频次,降低了脱粒元件与果穗的直接接触,即变径滚筒中果穗之间接触揉搓作用更强。以滚筒转速、凹板间隙及籽粒含水率为试验因素进行了三因素四水平正交试验,确定最优组合为籽粒含水率26%、滚筒转速350 r/min、凹板间隙50 mm,此时籽粒破碎率为4.13%、籽粒未脱净率为0.34%。在籽粒含水率为27%时与等径滚筒进行了对比脱粒试验,按籽粒的完整性将破损籽粒分为全碎籽粒、裂纹籽粒、破皮籽粒及顶部破碎籽粒,结果表明,变径滚筒的籽粒总破碎率为4.64%,比等径滚筒的总破碎率降低19.16%,破损籽粒中全碎籽粒、裂纹籽粒及破碎籽粒所占比例均明显降低;变径滚筒未脱净率为0.42%,比等径滚筒的未脱净率降低51.72%,证明变径滚筒能够有效降低籽粒破碎率及未脱净率。     

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。     

切轴流双滚筒玉米脱粒试验台设计与试验

黄淮海地区玉米籽粒机收一直受制于收获时籽粒含水率偏高等因素的影响,导致收获后籽粒破损严重,直接影响经济效益,而如何实现玉米籽粒高含水率情况下的低损失收获是目前的发展方向。为此,结合4YL-4/5型联合收获机,设计了一种切轴流双滚筒玉米脱粒分离装置,不仅可用于玉米籽粒收获,也可调整部分技术参数,来完成小麦等农作物的收获工作。所设计的装置由切流滚筒和轴流滚筒两部分组成,切流滚筒的脱粒元件采用半圆头钉齿,轴流滚筒的脱粒元件采用轮廓柔和的板齿和半圆头钉齿交叉组合的排列方式,完成了滚筒、凹版和上盖板的设计。利用ADAMS和ANSYS对试验台的脱粒部分进行动平衡模拟分析和模态模拟分析,增强了试验台工作过程中的可靠性。三因素(滚筒线速度、玉米籽粒含水率、凹版间隙)正交试验表明:在含水率24%~28%范围内、滚筒线速度在17.28~20.16 m/s之间、凹版间隙在32~36mm之间时,玉米籽粒的破损率低于国家标准5%。试验结果表明:影响破损率的因素主次顺序为滚筒线速度>籽粒含水率>凹版间隙;在滚筒线速度17.28m/s、含水率26%、凹版间隙34mm条件下,玉米籽粒破损率最低。研究可为高含水率玉米籽粒直收提供理论依据。     

低损伤组合式玉米脱粒分离装置设计与试验

针对现有籽粒直收型玉米收获机脱粒分离装置在收获高含水率玉米时存在籽粒破碎率高、脱净率低、籽粒夹带损失大、玉米苞叶易堵塞凹板的问题,设计了一种低损伤圆头钉齿与分段组合式圆管型脱粒凹板相配合的脱粒分离装置。分析了脱粒元件与果穗、果穗与凹板之间的接触模型,确定了玉米脱粒装置最优脱粒元件的结构参数、最佳的凹板组合形式。以籽粒破碎率和未脱净率为试验指标,以脱粒元件排布方式和不同凹板组合形式为试验因素,进行了台架试验,确定了较优组合为:圆头钉齿等高排布且最优球头半径为12. 5 mm,凹板最佳组合形式为圆管右向+直圆管(前疏后密型),并与常规梯形杆齿和栅格式凹板组成的脱粒分离装置进行了田间对比试验。试验结果表明:籽粒破碎率由13. 73%降低至8. 64%,未脱净率由0. 6%降低至0. 2%;未出现玉米苞叶堵塞凹板问题。     

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。     

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。     

高含水率玉米橡胶复合钉齿制备与脱粒性能试验

为降低高含水率果穗脱粒过程中的籽粒破碎率和未脱净率，以满足玉米籽粒直收技术对脱粒装置要求，改进设计了橡胶层与碳钢层复合结构的脱粒钉齿，自制丁腈橡胶、天然橡胶和三元乙丙橡胶作为复合钉齿的外层结构材料，并完成复合钉齿加工。采用台架试验方法研究不同外层材料的复合钉齿对玉米果穗脱粒性能（籽粒破碎率和未脱净率）和自身抗磨损性能（破损损失质量和表层组织磨损）的影响，脱粒试验表明：籽粒含水率范围为29.7%~30.5%、果穗喂入量为8~12kg/s时，丁腈橡胶、天然橡胶及三元乙丙橡胶复合钉齿和传统碳钢钉齿籽粒破碎率分别为4.85%~7.27%、3.77%~6.23%、2.92%~4.88%和6.90%~10.35%，未脱净率分别为0.41%~0.82%、0.35%~0.78%、0.30%~0.69%和0.24%~0.59%。磨损试验表明：由表层组织宏观磨损可见，丁腈橡胶层沟壑痕迹明显，且磨损破坏严重，三元乙丙橡胶层凹坑数量远少于天然橡胶层，两者均未导致破损失效；由SEM表层微观形貌可知，丁腈橡胶层裂纹缺陷数量最多，且组织不连续，天然橡胶层孔洞削弱组织间结合力，且易疲劳失效，三元乙丙橡胶层大部分组织相对完整连续，且具有较强抵抗外力作用。结果表明：在籽粒高含水率时，橡胶复合钉齿能显著提高玉米果穗脱粒性能，其中三元乙丙橡胶复合钉齿的脱粒与自身抗磨损的综合性能最佳，较传统碳钢钉齿籽粒破碎率降低了52.85%~57.68%，未脱净率与传统碳钢钉齿相近，能够满足玉米籽粒收获机脱粒质量评价技术规范要求。     

5TYS280玉米脱粒清选试验台的设计研究

我国夏播玉米主要集中在黄淮海地区,其生长期短、收获时籽粒含水率高,直接脱粒收获易造成籽粒破碎,脱净率与籽粒破碎率和含杂率之间的矛盾,作业质量较难保证。目前,针对高含水率玉米脱粒清选装置的系统理论与试验研究均较少,因此设计开发了一种玉米脱粒清选试验台。其主要由机架、脱粒分离装置、清选装置、输送装置、电机控制及转速数据采集系统等部件组成。以籽粒破碎率和含杂率为评价指标,通过调整滚筒转速、滚筒倾角、凹板间隙、筛网倾角、曲轴转速及风机转速等关键因素水平,进行单因素多水平试验及多因素多水平正交试验,确定高含水率玉米脱粒清选装置的最佳参数组合,为玉米籽粒收获机脱粒清选部件设计、改进及参数选择提供依据。     

智能玉米籽粒联合收获机设计与试验

籽粒收获是我国玉米收获发展方向,但黄淮海地区高含水率夏玉米脱粒收获时籽粒破碎率、损失率和含杂率高。为推动高含水率玉米籽粒收获机械化进程,研制一种智能玉米籽粒联合收获机,设计一种低损摘穗与秸秆处理一体化割台,通过摘穗板间隙、拉茎辊转速、割台高度等主要参数调整,实现割台高效低损摘穗;设计一种适于高含水率玉米的纵轴流脱粒滚筒结构,通过优化脱粒滚筒、分离凹板和顶盖结构,调整脱粒系统工作参数,提高脱净率,降低破碎率;开发玉米收获机精准智能控制系统,集成导航定位、基准行自动引导作业、割台高度自动仿形、关键部件转速实时监测、故障报警等技术。田间试验表明:该机生产率0.73 hm~2/h,总损失率1.32%,籽粒破碎率4.47%,籽粒含杂率2.1%,满足设计与使用要求。     

荞麦切流-横轴流双滚筒脱分试验研究

荞麦具有不同于普通谷物的收获特性，而两段式收获被认为是其最佳的机械化收获方式。目前，关于荞麦两段式捡拾收获的脱粒分离装置的试验研究鲜有报道。为此，在自行研制的切流-横轴流双滚筒捡拾收获试验平台上进行了荞麦的脱粒分离试验研究，即采用四因素三水平的正交试验，研究了荞麦籽粒含水率、喂入量、脱粒滚筒线速度和脱粒间隙对破碎率、含杂率、损失率和脱分功率等性能指标的影响规律。结果表明：影响荞麦脱粒分离性能的试验因素重要性次序依次为籽粒含水率、脱粒间隙、滚筒线速度及喂入量；荞麦两段式捡拾收获最优的脱粒分离作业参数为籽粒含水率20%、脱粒间隙35 mm、脱粒滚筒线速度17.27 m/s、喂入量1.2 kg/s;最优脱粒分离作业参数下脱出物中各类杂余占比较小，表明装置适用于荞麦两段式捡拾收获的脱粒分离作业。研究可为两段式荞麦捡拾收获机的脱粒分离装置研发提供理论支撑和试验支持，对荞麦产业的机械化发展具有重要意义。     

纵轴流玉米脱粒分离装置喂入量与滚筒转速试验

在玉米籽粒直收过程中,脱粒滚筒转速与联合收获机的额定喂入量相匹配才能发挥出最佳的作业效果。为了获得不同喂入量时玉米联合收获机最优的滚筒转速范围,设计了一种零部件可更换、结构参数和工作参数均可调的纵轴流玉米脱粒分离装置,并在自主研制的试验台上以脱粒滚筒转速、喂入量为影响因素,以籽粒破碎率、未脱净率为性能指标进行玉米脱粒试验。通过台架试验、回归分析和单变量求解,最终确定了不同喂入量的最优滚筒转速范围:喂入量为8 kg/s时,最优的滚筒转速为254~486 r/min;喂入量为10 kg/s时,最优的滚筒转速为278~466 r/min;喂入量为12 kg/s时,最优的滚筒转速为313~445 r/min。在以上条件下籽粒破碎率均小于5%,未脱净率小于2%,达到了国家和相关标准的要求。     

变径变间距种子玉米脱粒试验台工作参数优化与试验

为提高变径变间距种子玉米脱粒试验台的脱粒效率,降低脱出籽粒损失率,利用Design-Expert软件中Box-behnken试验设计原理,以脱粒轴转速、喂入量、板齿间距为影响因子,脱净率和破碎率为响应值,设计三因素三水平试验优化方案,建立各影响因子及交互作用对脱净率、破碎率的二次回归模型,并对模型进行方差分析,得出试验台最佳脱粒参数,并进行脱粒试验。结果表明:各影响因子对脱净率影响显著性主次依次为:脱粒轴转速、喂入量、板齿间距;各影响因子对破碎率影响显著性主次依次为:脱粒轴转速、喂入量、板齿间距。该机最优工作参数为:脱粒轴转速194～245 r/min,喂入量1.98～3.7 kg/s,板齿间距110～166 mm,此时脱净率为99.82%,较优化前增大0.04%～0.64%;玉米籽粒破碎率为0.30%,较优化前降低0.03%～0.32%,符合玉米脱粒机基本作业标准。     

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。     

轴流式玉米脱粒装置钉齿元件优化与试验

为降低黄淮海地区高含水率玉米果穗脱粒时的破碎率,以轴流钉齿式玉米籽粒收获机的脱粒系统为基础,通过对钉齿工作过程理论分析,优化设计一种弧面钉齿;利用离散元软件（Engineering discrete element method,EDEM）,分别对梯形钉齿与弧面钉齿与果穗接触时的受力进行分析,得到梯形钉齿和弧面钉齿与果穗接触时受到的切向力均值分别24.47、20.65N,法向力均值分别为50.93、45.47N。分别采用Q235钢、丁腈橡胶套和聚氨酯橡胶材料制作弧面钉齿,以滚筒转速、脱粒间隙、喂入量为变量进行单因素试验,试验材料为籽粒含水率为28%的郑单958。结果表明,当果穗喂入量为10kg/s、脱粒间隙为55mm、滚筒转速为300r/min,采用丁腈橡胶套弧面钉齿和聚氨酯橡胶弧面钉齿脱粒时,破碎率较传统梯形钉齿下降20%,未脱净率不大于1.02%。该研究可为解决高含水率情况下果穗脱粒装置的设计提供参考。     

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。