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%。     

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。     

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。     

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。     

纵轴流玉米脱粒分离装置设计与试验

针对黄淮海地区籽粒直收时籽粒损伤严重及未脱净率高的问题,结合现有的玉米脱离分离装置的特点,设计了一种纵轴流式变径变间距玉米锥形脱粒滚筒,以及利用可调节双头拉杆调节工作倾角的脱粒分离装置倾角调节装置。设计了脱粒元件在锥形滚筒的安装位置及排列方式,分析了脱粒元件与籽粒接触的脱粒动力学过程,并查阅相关文献确定了脱粒装置关键参数分别是滚筒转速、喂入量及脱粒分离装置倾角,确定了籽粒破损率和未脱净率两种指标为判断影响因素的主要指标。通过Design-Expert10.0软件进行二次回归正交旋转中心组合试验分析,结果表明:最优参数组合为脱粒分离装置倾角2°、滚筒转速404.7r/min、喂入量6kg/s。验证试验结果表明:籽粒破损率平均值为3.25%、未脱净率平均值为0.66%,试验所得最佳工作参数组合结果与优化结果基本吻合,并且满足玉米脱粒的相关国家标准要求。     

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。     

切-双纵流脱分装置试验研究与分析

阐述了切-双纵轴流脱粒分离装置的结构组成及工作原理,基于切-双纵流联合收获机,以喂入量、切流滚筒间隙及滚筒转速为影响因子,脱粒破碎率及脱粒损失率为指标,进行田间性能试验,并利用极差分析分别对破碎率、脱粒损失率单影响因子进行分析。结果表明:对脱粒破碎率影响的主次因素为BCA,即切流滚筒转速纵轴流滚筒转速喂入量,最佳组合为切流滚筒间隙25/30mm、滚筒转速907/1 043r/min、喂入量10.2 kg/s;对脱粒损失率影响的主次因素为BAC,即切流滚筒间隙喂入量滚筒转速,最佳组合为切流滚筒间隙25/30mm、喂入量10.2kg/s、滚筒转速953/1 096r/min。     

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。     

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。     

钉齿式切流脱粒分离装置的性能试验

以一种钉齿脱粒元件为试验对象,以喂入量、滚筒转速和脱粒间隙为因素,以籽粒脱净率为评价指标进行正交试验。试验结果表明:对籽粒脱净率的影响程度为喂入量滚筒转速脱粒间隙;最佳工作参数为喂入量5.5 kg/s,滚筒转速950 r/min,脱粒间隙20 mm(入口)和15 mm(出口)。     

单切双横流脱粒分离装置参数试验与优化

为解决全喂入式联合收获机收获秆青叶茂难脱高产水稻时脱粒分离损失大且容易出现堵塞的问题,设计了单切双横流脱粒分离装置,在单切双横流脱粒分离装置试验台上,通过对比试验分别对凹板筛栅条轴向间距、顶盖导向板个数和滚筒轴间距进行了优选,得到优选结构参数为:第Ⅰ切流、第Ⅱ横轴流和第Ⅲ横轴流凹板筛栅条轴向间距分别为10 mm、16 mm和16 mm,第Ⅱ横轴流和第Ⅲ横轴流顶盖导向板的个数都为4个,第Ⅰ切流和第Ⅱ横轴流以及第Ⅱ横轴流和第Ⅲ横轴流滚筒轴间距分别为645 mm和667.5 mm;在得到的优选结构参数下,以喂入量、脱粒间隙和滚筒转速为试验因素进行正交试验,并运用模糊综合评价法和极差分析得出试验范围内切双横流水稻脱粒分离装置的优选工作参数为:喂入量为5 kg/s,第Ⅰ切流、第Ⅱ横轴流和第Ⅲ横轴流脱粒间隙分别为40 mm、35 mm和40 mm,第Ⅰ切流、第Ⅱ横轴流和第Ⅲ横轴流滚筒转速分别为550 r/min、600 r/min和750 r/min。在此参数下,得到单切双横流脱粒分离装置的性能指标为:未脱净率0.05%,夹带损失率0.36%,脱粒总损失率0.41%,第Ⅰ切流、第Ⅱ横轴流和第Ⅲ横轴流脱粒滚筒功耗分别为3.33 k W、21.26 k W和12.58 k W,脱粒滚筒总功耗37.17 k W,脱出物杂余质量分数14.37%。     

油菜联合收获脱粒损失试验研究

目前,油菜联合收获机损失率高,严重影响机械化推广,而脱粒损失占很大的比重。针对由于脱粒装置各项参数没有良好的配合使脱粒损失偏高的问题,在研发的移动式脱粒清选试验台上,以喂入量、脱粒间隙、滚筒转速和脱粒元件形式4个因子为影响因素,以脱粒损失率为评价指标进行了正交试验。采用Design-Expert数据处理软件对脱粒滚筒的脱粒损失进行数据分析,得到脱粒间隙和喂入量对油菜脱粒滚筒的脱粒损失有显著影响,最优参数组合形式如下:脱粒间隙9mm,喂入量3.2kg/s,脱粒元件型式为半钉齿半纹杆,滚筒转速1 010r/min。     

草谷比对多滚筒脱粒分离装置性能影响的试验研究

为研究不同草谷比的水稻对多滚筒联合收获机脱粒分离装置的功耗、脱粒损失率及杂余含量的影响,在多滚筒脱粒分离装置试验台上采用切轴流滚筒与双横轴流滚筒组合式3滚筒脱粒分离装置（简称切轴轴3滚筒脱粒分离装置）,在相同结构参数和工作参数下对喂入不同草谷比的水稻（即不同茎秆长度的水稻）进行脱粒分离性能对比试验。试验结果表明：喂入茎秆长度越短的水稻（即草谷比越小）。脱粒滚筒功耗和脱出物杂余含量越低,但脱粒损失率越高,在保证脱粒损失率≤0．6％并尽可能降低多滚筒脱粒分离装置功耗和杂余含量的情况下选取最佳喂入水稻长度为675mm,当喂入量为4．5kg／s且喂入水稻长度为675mm时．切轴轴3滚筒脱粒分离装置的总功耗为22．47kW,脱粒损失率为0．587％,脱出物杂余含量为6．92％。     

再生稻联合收获机脱粒分离装置的设计与试验

项目组所研制的再生稻联合收获机的收获特点与普通水稻联合收获机不同,虽然头季稻收获时只割下稻株上方稻穗部分,但通过加宽割幅使喂入量增加至5kg/s。与一般水稻脱出物相比,头季稻秆青叶茂,含水率高,仅收穗头时收获长度为30cm左右,茎秆较少,因此收割后进入脱粒分离装置的草谷比约为0.5:1。根据以上特点,设计了一种纵轴流脱粒分离装置,主要由钉齿脱粒滚筒、栅格凹板筛及可调导向角顶盖等组成。以水稻品种“Y两优911”为试验对象,对该脱粒分离装置进行田间性能试验,结果表明:采用滚筒转速为760r/min、凹板栅条轴向间距为19mm、导向板导角为19°的脱粒分离装置的未脱净率和夹带损失率最小,研究结果可为研制再生稻联合收获机提供参考。     

4LZ-1.0小型收割机设计及脱粒分离装置优化

为了适应西南丘陵山区的作业环境,改善脱粒分离损失较大、含杂较高且容易堵塞的问题,提高水稻机械化收获水平,设计了可满足1.0喂入量的小型联合收割机。通过对比试验分析双切流脱粒分离装置脱粒清选性能,对脱粒滚筒不同钉齿布置形式、滚筒线速度进行了优选。试验结果表明:双切流小型联合收割机收获水稻的最佳组合方式为:第1滚筒采用弓齿结构、滚筒线速度为19m/s,第2滚筒采用钉齿结构、滚筒线速度为20m/s时,脱粒分离效果较好。优化后的4LZ-1.0小型收割机在水稻收割试验时,含杂率为1.28%,损失率为1.6%,破碎率为0.17%,生产率为0.12hm2/h,满足设计要求。     

半喂入联合收获机回转式栅格凹板脱分装置设计与试验

针对半喂入联合收获机在收获高产水稻时容易发生脱粒滚筒堵塞、影响作业效率等问题,设计了可沿脱粒滚筒圆弧方向循环运转的回转式栅格凹板脱粒分离装置。对被脱物质点进行了受力分析,建立了回转式凹板的动力学微分方程;在自行设计的回转式栅格凹板脱分装置试验台上进行了二次旋转组合试验,建立了脱粒滚筒转速x1、回转栅格凹板线速度x2、夹持喂入链速度x3对损失率y1、破碎率y2、含杂率y3和脱分选功耗y4等工作性能指标的回归分析模型,并进行了多目标优化计算。结果表明:动态的回转栅格凹板可有效防止脱粒滚筒堵塞;最佳工作参数组合为x1=550 r/min,x2=1 m/s,x3=1.2 m/s,对应y1=2.14%、y2=0.2%、y3=0.6%。田间对比试验表明:具有回转式栅格凹板脱分装置的试验机收获高产稻时可全幅快速顺畅作业,工作效率比固定式栅格凹板的对比机提高30%以上。经法定机构检测,各项性能指标符合国家标准规定。     

切轴流式双滚筒大豆种子脱粒机设计与试验

为解决大豆种子脱粒损伤率高和脱净率低的矛盾,提出了钉齿式副滚筒切流预脱、弓齿与钉齿相间组合排列的主滚筒轴流脱粒、切轴流式双滚筒组合脱粒方案,进行了脱粒关键部件结构与参数设计,采用直径较小而短的副滚筒完成大豆植株的打击、抓取和拖带等切流预脱,主脱粒滚筒与副滚筒同向等速且轴向长度和直径均较大,由弓齿与钉齿组合而成,进行大豆的轴流脱粒;设计了样机并进行了脱粒性能试验。采用二次回归正交旋转中心组合优化试验方法,分别建立大豆脱粒损伤率、未脱净率与喂入量、主滚筒转速和主滚筒脱粒间隙关系的回归数学模型,利用Design-Expert 8.0软件对该模型进行优化求解得到最佳参数组合,试验结果表明:在大豆籽粒含水率为17%~19%、秸秆含水率为12%~15%、大豆草谷比1.275条件下,当喂入量为0.44 kg/s、主滚筒转速为489 r/min、主滚筒脱粒间隙为25.06 mm时,大豆脱粒损伤率为1.18%、未脱净率为0.65%;与传统大豆脱粒机相比可使脱粒损伤率和未脱净率分别降低0.22个百分点和0.38个百分点。