柔性滚筒结构参数对水稻脱粒效果的影响试验

刚性脱粒冲击力较大,造成水稻籽粒破碎或破损.为了降低脱粒过程籽粒破碎或破损,设计了柔性脱粒滚筒,并对其开闭型式、脱粒齿直径、长度和迹距等结构参数进行了试验.单因素试验结果表明:脱粒齿直径、齿长对脱粒性能影响极显著,齿迹距对脱粒性能影响不显著,滚筒型式对脱粒性能影响有差异.正交试验结果表明:脱粒齿直径和齿长的交互作用对破碎率和未脱净率影响大,未脱净率低的较优组合是柔性齿直径为8mm,齿长为75mm,齿迹距为55mm的等齿迹距滚筒;破碎率小的较优组合是柔性齿直径为45mm,齿长为75mm,齿迹距为45mm的等齿迹距滚筒.     

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。     

基于ANSYS的柔性脱粒齿弹性振动分析

为减少脱粒过程中的破损率,获得更好的脱粒效果,对柔性杆齿脱粒过程中的弹性振动进行分析。基于Timoshenko Beam理论建立柔性脱粒齿自由弯曲振动的微分方程,通过ANSYS软件对其模态进行数值计算与模拟,得到其前几阶固有频率与振型。计算柔性脱粒杆齿直径、齿长对其一阶固有频率的影响,分析柔性脱粒齿对打击力激励的响应,得到在脱粒滚筒转速及喂入速度一定的条件下,有利于脱粒的齿长和齿直径。当脱粒齿直径为75mm,直径分别为4mm、6mm、8mm时,最佳的滚筒转速分别为631r/min、561r/min及650r/min。     

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。     

裸燕麦脱粒与分离装置的两种脱粒滚筒对比试验研究

目前裸燕麦脱粒与分离装置大多采用的滚筒为钉齿式脱粒滚筒和纹杆—钉齿式脱粒滚筒,然而其作业效率以及作业质量有所不同。因此,为提高裸燕麦在收获时的作业效率,减少收获作业的总损失率、降低功率消耗、提高收获作业的质量。根据裸燕麦轴流脱粒与分离试验台,对两种脱粒滚筒在转速500 r/min、800 r/min,其他工况不变情况下进行台架试验,通过对脱粒分离试验时的功耗消耗、脱出物轴向分布情况、脱出物中总损失率以及杂余率比较分析,得出转速在500 r/min、800 r/min时,随着喂入量由1.0 kg/s升高至2.0 kg/s,钉齿式滚筒功率消耗均低于纹杆—钉齿式滚筒,最大相差9.2 kW,钉齿式滚筒总损失率均低于纹杆—钉齿式滚筒,最大时相差8%。钉齿式脱粒滚筒脱出物总质量较纹杆—钉齿式滚筒高10.23%,钉齿式脱粒元件较纹杆—钉齿式脱粒元件杂余率最大相差3.49%。因此确定钉齿式滚筒相对较优,可以减轻收获作业的清选负荷,降低作业损失,节约功耗消耗,提高燕麦收获的效率与质量。     

短纹杆—板齿式轴流脱粒分离装置性能试

针对目前水稻联合收获机脱粒分离装置的功耗高、脱出物含杂率高及分布不均匀等问题,研制了一种短纹杆-板齿脱粒滚筒并对其进行了水稻脱粒分离试验.建立了脱粒功耗、脱粒损失、脱出物含杂率与脱粒间隙、滚筒线速度、喂入量之间的数学模型,利用Matlab进行多目标优化,得到了短纹杆-板齿脱粒分离系统的最佳工作参数.试验结果表明,短纹杆-板齿脱粒滚筒在脱粒水稻时功耗较低,脱出混合物含杂率低,分布较均匀,能有效地减小清选负荷.     

半喂入脱粒装置脱粒元件对谷粒冲击次数的研究

脱粒元件对谷物的打击次数影响脱粒性能,分析给出了一种基于现代计算技术的计算脱粒元件对谷粒冲击次数的新方法.在不同的夹持输送连输送速度下,给出了脱粒元件对谷粒冲击次数的计算实例,通过高速摄像技术,观测得到脱粒元件对谷粒冲击次数的实际值.结果表明,计算值与实际值相符,该计算方法切实可行.在自制脱粒分离试验台上,试验研究了持输送链速度与谷粒破碎率之间关系及谷粒破碎率沿脱粒滚筒轴线的分布规律.结果表明,随脱粒元件对谷粒冲击次数增加,谷粒破碎率升高.     

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%。     

横轴流双滚筒脱粒分离装置设计与试验

详细论述了一种横轴流双滚筒脱粒分离装置的总体结构、脱粒滚筒与凹板的设计方案,脱粒滚筒采用短纹杆-板齿结构,分离滚筒采用带螺旋叶片钉齿滚筒结构.室内台架试验表明,该装置可适合较大喂入量、难脱水稻脱粒分离,具有脱净率高、夹带损失率小、脱出物中含杂率小且分布均匀等特点.田间性能测试表明:当收获单产11 625 kg/hm~2的梗稻,喂入量为4.32 kg/s时,该机总损失率为1.94%、脱粒损失率0.89%、破碎率0.84%、含杂率0.20%.各项技术指标均达到了设计要求.     

纵轴流双柔性碾搓式谷子脱粒装置设计与试验

针对谷子机械收获过程中谷码率高、破损率高、未脱净损失率高的问题,设计了一种纵轴流双柔性碾搓式谷子脱粒装置。该装置采用纵轴流脱粒滚筒,脱粒滚筒上通过安装柔性橡胶辊降低了谷子籽粒破损率,从而实现谷子柔性低损伤脱粒,橡胶圈外表面的波浪形凸起对谷子具有很好的碾搓脱粒性能。柔性凹板筛由空心圆柱旋转筛分单元两两相互交错组成,每组两排空心圆柱旋转筛分单元相互交错配合,形成适合谷子籽粒分离的U形孔,凹板筛支撑装置具有微动性与柔性凹板筛配合形成柔性微动凹板筛,有利于谷子籽粒分离和降低谷码率。选取喂入量、滚筒转速和脱粒间隙为试验因素,以谷码率、破损率、未脱净损失率和功耗为指标,进行了三元二次回归正交旋转组合试验确定了喂入量、滚筒转速和脱粒间隙的最佳参数组合。结果表明:当喂入量1.4 kg/s、滚筒转速735 r/min和凹板间隙9 mm时,谷子籽粒破损率为0.35%,谷码率为1.78%,未脱净损失率为0.64%,功耗为10.6 kW。     

水稻不同脱粒装置脱粒性能的对比试验研究

为了提高水稻联合收获机的工作效率,降低功耗,减轻清选负荷,自行研制了板齿和杆齿作为水稻脱粒的主要元件,分别与栅格凹板组成不同的脱粒分离装置,并对这两种脱粒分离装置进行了脱粒对比台架试验.试验结果表明,杆齿-栅格凹板脱粒分离装置在脱粒水稻时对茎秆的破碎程度轻、功耗低、脱出混合物中轻杂物含量少,能够有效地减轻清选负荷.     

水稻脱粒损伤成因及其调控方法分析

脱粒是水稻收获工作的关键环节.由于刚性冲击作用,在脱粒过程中稻谷或多或少会受到损伤,这些损伤严重影响了以水稻为原料的后续产品加工及水稻种子生产,对其综合效益有着较大的负面影响.为此,对水稻脱粒损伤的研究现状进行了分析,对其调控方法进行了探讨,提出了作为一种新型脱粒方式,研究柔性脱粒有着现实的意义.     

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。     

纵轴流脱粒分离装置脱出物的径向分布规律

为了研究联合收获机上纵轴流脱粒分离装置脱出物的径向分布规律,在自行研制的切纵轴流脱粒分离清选试验台上,分别采用梯形板齿和钉齿纵轴流脱粒滚筒进行水稻试验研究,分析得出了纵轴流脱粒分离装置脱出物的径向分布规律。通过对比可知,纵轴流滚筒采用钉齿时脱出物径向分布更均匀,在相同喂入量的前提下有利于清选。该规律为纵轴流脱粒分离清选装置的设计提供依据。     

纵轴流复脱分离装置设计与试

为了研究切流与纵轴流组合式脱粒分离装置的作业性能,在纵轴流脱粒分离清选试验台上,对钉齿滚筒、矩形齿滚筒和钉齿-短纹杆板齿组合式滚筒进行了台架试验,比较其夹带损失率、未脱净率、脱出物轴向分布规律、含杂率和功耗.试验结果表明,3种复脱滚筒在脱粒小麦时夹带损失率小,脱净率高;相对钉齿滚筒及矩形齿滚筒而言,钉齿-短纹杆板齿组合式滚筒脱出物轴向分布均匀,含杂率和功耗较低.     

弹性短纹杆-板齿组合式大白菜种子脱粒装置研究

大白菜种子市场规模发展迅速,其大面积、产业化种植使得机械化收获需求日益增长。针对人工收获效率低、常规脱粒方式下种子破碎率高问题,设计了一种由弹性短纹杆-板齿、柔性圆头钉齿等脱粒元件与圆管凹板组合的大白菜种子脱粒装置。利用ANSYS Workbench对脱粒滚筒进行有限元模态分析,验证脱粒滚筒结构的合理性。选取喂入量、滚筒转速及脱粒间隙为试验因素,以种子损失率和破碎率为试验指标开展了响应面优化及田间对比试验,建立各试验因素与试验指标之间的数学模型,分析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。试验结果表明,当滚筒转速为726r/min、脱粒间隙为22.3mm、喂入量为1.73kg/s时,种子损失率为0.68%,破碎率为0.39%。试验结果满足设计要求,能够实现对收获期大白菜种子的低破碎率机械化脱粒作业。     

纵轴流锥型滚筒脱粒装置设计与试验

为了降低功耗,加快脱粒滚筒轴向物料输送速度,提高小区育种小麦种子收获机清机效率,设计了一种纵轴流锥型滚筒脱粒装置,滚筒采用锥型短纹杆-板齿结构。试验结果表明,该纵轴流锥型滚筒脱粒装置在作业时小麦脱粒混合物料轴向输送速度快、功耗低,罩壳内部种子残留量小,无需人工清机,适用于以旋风分离器为气流清选装置的半喂入式小区育种小麦种子收获机。     

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。