双滚筒式玉米种子脱粒装置设计与试验

针对玉米种子脱粒过程中含杂率及破碎率高等问题,采用冲击原理,设计了一种双滚筒式玉米脱粒装置。把该装置安装在玉米籽粒收获机上进行试验,选取机组前进速度、第二脱粒滚筒转速和脱粒间隙为试验因素,以玉米籽粒破碎率、含杂率为试验指标进行三因素二次正交旋转组合试验。运用DPS数据处理软件进行回归方程显著性分析可得,影响玉米籽粒含杂率、破碎率的试验因素主次顺序均为:脱粒滚筒转速、机组前进速度、脱粒间隙。试验表明:该装置满足玉米脱粒装置的要求,可为玉米种子脱粒装置的研究提供参考。     

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。     

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。     

稻田绿肥紫云英种子联合收获机设计与试验

为解决现有稻田绿肥紫云英种子收获时存在的割台适用性差、脱粒分离能力弱以及清选除杂能力不强等问题,设计了稻田绿肥紫云英种子联合收获机。对防落荚柔性扶禾割台、纵向杆齿式脱粒装置、风筛式分层控杂清选装置等关键部件进行了参数设计,设计了紫云英机收专用扶禾器和割刀组件;确定纵向杆齿式脱粒装置结构参数（喂入段、脱粒段、排草段长度）,对脱粒元件结构参数、数量及周向分布进行了计算;利用ICEM-CFD网格划分软件和Fluent流体动力学分析软件等对三风道清选装置离心风机转速1080r/min、叶轮直径385mm工作参数下的内部气流场开展数值模拟,并进行试验验证。以降低紫云英籽粒机收损失率、破碎率、含杂率为目标,选择对收获质量影响较大的机具前进速度、脱粒滚筒转速、清选风机转速、鱼鳞筛开度共4个因素,利用Box-Behnken中心组合试验方法,进行四因素三水平响应面试验,使用Design-Expert对试验结果进行响应面分析,通过多目标参数优化,确定最佳工作参数组合为：机具前进速度3km/h,脱粒滚筒转速550r/min,清选风机转速990r/min,鱼鳞筛开度35mm。在此参数条件下进行了田间试验,实测紫云英籽粒损失率为2.35%,破损率为0.22%,含杂率为0.51%,均满足相关标准技术要求。     

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%。     

同轴双滚筒联合收获机设计与试验

为了适应丘陵山区作业环境，满足超级杂交水稻收获要求，设计了4LZ-21Z型同轴双滚筒联合收获机。阐述了联合收获机整体设计方案，设计了同轴双速脱粒分离装置与履带自走装置，可一次完成分禾、扶禾、切割、脱粒、清选、装袋等工序。以低/高速脱粒滚筒线速度、回转式凹板筛速度和脱粒间隙为试验因素，籽粒损失率、破碎率和含杂率为性能指标，采用三因素五水平正交旋转组合设计试验，运用Design-Expert软件进行多目标变量优化，建立了各试验因素与性能指标数学模型，并进行多目标参数优化。根据参数优化结果，开展了样机田间试验。田间试验表明，该样机作业性能稳定，籽粒损失率、破碎率和含杂率分别为1.34%、0.20%和0.40%，各项性能指标均优于检测标准要求。     

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。     

油菜分段收获脱粒清选试验

对我国南方油菜分段收获割晒后的脱粒清选特性和脱粒清选参数进行了研究。通过在试验台上脱粒和清选正交试验，得出了分段收获捡拾脱粒机脱粒、清选部件形式和两组合理的工作参数。试验结果表明：脱粒分离夹带损失最小的优选参数组合为喂入量1.6kg/s、滚筒转速750r/min、脱粒间隙15mm、滚筒形式钉齿6排；影响脱粒分离夹带损失率的主次因素为滚筒形式、喂入量、脱粒间隙和滚筒转速。综合考虑清选损失率和含杂率最〖JP3〗小的优选参数组合为开度10mm鱼鳞筛、振动筛曲柄转速260r/min、离心风机转速860r/min、离心风机倾角15°；由模糊综合评价值的极差分析可得因素的主次排序为离心风机倾角、振动筛曲柄转速、筛片结构形式和离心风机转速。     

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。     

小区联合收获机清选装置试验与参数优化

针对小区联合收获机清选装置存在的籽粒损失率和含杂率偏高等问题,结合内外滚筒旋转式脱粒装置,搭建脱粒清选试验平台,仿真分析结果表明,该清选装置符合筛分要求。以脱出籽粒中含杂率及损失率作为试验指标,选取对清选性能影响较大的风机转速和振动筛曲柄转速为试验因素,分别进行单因素试验,得到风机转速为1 000 r/min时,含杂率与损失率分别为0.65%和1.06%;振动筛曲柄转速为275 r/min时,含杂率与损失率分别为0.55%和0.87%。最后运用Central Composite中心复合设计方法进行响应面试验,研究因素交互作用对试验指标的影响规律。试验结果表明,最佳匹配参数为风机转速900 r/min、振动筛曲柄转速300 r/min;在最佳参数组合下,对该装置进行多次验证试验,得到其含杂率和损失率的平均值分别为0.75%和0.62%,表明在该参数组合下此装置能够满足小区收获的清选性能要求。      

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。     

谷物脱粒-秸秆粉碎一体机的设计与试验研究

针对新疆南疆地区谷物秸秆利用率低、无法实现谷物脱粒和秸秆粉碎一体化作业等问题,研制了一种谷物脱粒-秸秆粉碎一体机,主要由喂入装置、脱粒装置、粉碎装置和清选装置组成。喂入装置的设计可以防止物料在储料凹腔中发生堵塞,提高了喂入效率。以滚筒转速、脱粒间隙为试验因素,以未脱净率为试验指标进行正交试验,结果表明:影响脱净率的较优组合为脱粒滚筒转速500r/min、脱粒间隙15mm,此时脱净率为98.97%。通过单因素试验确定了风机转速为1000r/min时,洁净率可以达到99.1%;当粉碎装置的粉碎室转子转速为1500r/min时,秸秆切碎长度合格率为91.47%。研究成果对于谷物脱粒秸秆粉碎一体机的设计和研发具有一定的参考价值。     

伸缩杆齿式荞麦脱粒装置研制与三因素正交试验分析

针对荞麦机械化收获破碎率高、含杂率大、容易发生“绕辫子”而堵塞脱粒滚筒等问题，研制一种伸缩杆齿式脱粒装置，利用纹杆滚筒和栅格凹板对作物的揉搓、梳刷作用实现脱粒，而与纹杆滚筒相配合的伸缩式杆齿，能够很好地将作物进行翻腾、向后推送，避免了秸秆缠绕，提高了脱粒效果。将该脱粒装置安装于荞麦脱粒性能试验台，选取滚筒转速、脱粒间隙和喂入量作为试验因素建立了三因素正交试验，通过极差分析得到最佳工作参数组合为滚筒转速350r/min，脱粒间隙10mm，喂入量1.0kg/s，该条件下，籽粒破碎率为3.42%，籽粒损失率为0.14%，满足荞麦机械化收获指标，为伸缩杆齿式脱粒装置的应用和荞麦联合收获机的研发提供理论依据。     

伸缩杆齿式荞麦脱粒装置研制与参数优化

针对荞麦机械化收获破碎率高、含杂率大、容易发生“绕辫子”而堵塞脱粒滚筒等问题,研制了一种伸缩杆齿式脱粒装置,利用纹杆滚筒和栅格凹板对作物的揉搓、梳刷作用实现脱粒,而与纹杆滚筒相配合的伸缩式杆齿,能够很好地将作物进行翻腾、向后推送,避免了秸秆缠绕,提高了脱粒效果。将该脱粒装置安装于荞麦脱粒性能试验台,选取滚筒转速、脱粒间隙和喂入量作为试验因素建立了3因素正交试验,通过极差分析得到最佳工作参数组合为滚筒转速350 r/min、脱粒间隙10 mm、喂入量1.0 kg/s,该条件下,籽粒破碎率为3.42%、籽粒损失率为0.14%,满足荞麦机械化收获指标,为伸缩杆齿式脱粒装置的应用和荞麦联合收获机的研发提供理论依据。      

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。     

纵轴流联合收获机双层异向清选装置设计与试验

针对传统纵轴流联合收获机清选系统单层筛架在作业过程中存在大喂入量下损失率和含杂率高等问题,设计了一种结构紧凑、清选能力强、清选效果好的双层振动清选装置,提出了双层异向独立振动的玉米籽粒清选方式,分析确定了筛面和物料的运动规律、清选筛和双风道的结构参数以及传动机构的运动参数。以籽粒含杂率、籽粒损失率和分布比例为评价指标,对曲柄转速进行单因素试验,确定最佳工作参数为上曲柄转速220r/min、下曲柄转速190r/min;选取上筛曲柄长度和下筛曲柄长度为试验因素,进行了两因素三水平正交试验,确定较优组合为：上、下筛曲柄长度分别为50mm与40mm。在较优水平组合下,以8kg/s的喂入量进行验证试验,试验结果表明籽粒损失率为0.45%,籽粒含杂率为0.76%,籽粒分布比例为1.92%,清选效果较好,能满足清选性能要求。     

浮动式玉米单穗脱粒装置设计与试验

为实现玉米脱粒机脱粒间隙可自动调节,减小玉米脱粒过程中的机械损伤,设计了浮动式玉米单穗脱粒装置。该脱粒装置主要由间隙浮动调节装置、喂入料斗、离散辊、脱粒辊和差速辊等组成,具有脱粒间隙自动调节和玉米果穗喂入自动分离、逐个排出功能。选取离散辊转速、脱粒辊转速和差速辊转速为试验因素,以玉米籽粒的破损率和未脱净率为试验指标,采用二次回归正交旋转组合的试验方法,对浮动式玉米单穗脱粒装置进行了参数优化试验。优化结果为:离散辊转速为234 r/min、脱粒辊转速为511 r/min、差速辊转速为91 r/min,在最优参数组合下的实际籽粒破损率为0.25%、未脱净率为0.76%、玉米芯完整度为100%。     

辊搓圆筒筛式谷子清选装置设计与试验

为解决谷子初脱后因物料中残留谷码多、含水率高而导致清选含杂率和损失率较高的问题,设计了辊搓圆筒筛式谷子清选装置。该装置主要由谷码辊搓装置、圆筒筛装置、横流风机和离心风机等组成,实现了先脱谷码后清选的功能。选取离心风机转速及角度、横流风机转速、圆筒筛转速和谷码辊搓装置主动辊转速作为试验因素,籽粒含杂率和损失率作为试验指标进行了正交试验,试验表明:谷码辊搓装置主动辊转速250 r/min、离心风机角度3°、小圆筒筛转速60 r/min、离心风机转速700 r/min、中圆筒筛转速60 r/min、大圆筒筛转速70 r/min,横流风机转速600 r/min为该清选装置的最优组合。对该参数组合进行验证试验,并对该装置清选性能进行对比试验,结果表明,在最优组合条件下籽粒含杂率为1.64%、总损失率为0.86%,该装置籽粒含杂率与总损失率均低于传统型风机圆筒筛式和风机振动筛式清选装置。     

胡麻脱粒物料分离清选作业机参数优化与试验

为进一步提升胡麻脱粒物料分离清选作业机的工作性能,采用数值模拟仿真试验方法分析确定获得的单因素参数,以喂料装置振幅、物料层调节厚度和吸杂风机转速为自变量,以籽粒含杂率和清选损失率为响应值,依照Box-Behnken试验设计原理,采用三因素三水平响应面分析方法,分别建立了各因素与籽粒含杂率和清选损失率之间的数学模型,并对各因素及其交互作用进行分析。结果表明:3个因素对籽粒含杂率影响的主次顺序为吸杂风机转速、喂料装置振幅和物料层调节厚度,对清选损失率影响的主次顺序为吸杂风机转速、物料层调节厚度和喂料装置振幅;作业机最佳工作参数为:喂料装置振幅16.5 mm、物料层调节厚度7.0 mm、吸杂风机转速1 775 r/min(即对应的吸杂风机转速变频频率为59.2 Hz)。验证试验表明,籽粒含杂率和清选损失率均值分别为7.86%和1.58%,说明在最优工作参数下作业机能够降低胡麻脱粒物料在机械化分离清选过程中的含杂与损失程度。