【摘要】：玉米是一種多用途高產(chǎn)農(nóng)作物，經(jīng)過(guò)多年發(fā)展，已成為我國(guó)第一大糧食作物。由于我國(guó)地理和氣候等因素的影響，玉米脫粒機(jī)的使用非常廣泛。因此，提高玉米脫粒機(jī)的性能對(duì)于保證玉米收后質(zhì)量和農(nóng)民增收起著重要的作用。 本文采用離散元法研究玉米脫粒過(guò)程，在綜述了玉米脫粒機(jī)和玉米果穗物理力學(xué)性質(zhì)研究現(xiàn)狀基礎(chǔ)上，以二個(gè)品種玉米果穗和一種滾筒式玉米脫粒機(jī)為研究對(duì)象，測(cè)試分析了玉米果穗物理性質(zhì)及玉米芯在脫粒過(guò)程中斷裂影響因素，研究了不同因素對(duì)脫粒機(jī)工作性能的影響，并采用三維離散元分析軟件AgriDEM對(duì)其脫粒過(guò)程進(jìn)行仿真分析。具體的工作內(nèi)容和結(jié)果如下。 （1）以二個(gè)品種（亨達(dá)988號(hào)和先玉335號(hào)）的玉米果穗為研究對(duì)象，測(cè)量分析了玉米果穗穗長(zhǎng)、行數(shù)、行粒數(shù)、穗緣角、段長(zhǎng)比、穗直徑、芯直徑等表征參數(shù)，研究發(fā)現(xiàn)穗長(zhǎng)和行數(shù)對(duì)玉米果穗各穗直徑和芯直徑有顯著影響，果穗的總行粒數(shù)隨總穗長(zhǎng)呈線性增大。 （2）以一種釘齒式滾筒脫粒機(jī)為試驗(yàn)平臺(tái)，研究了玉米品種、玉米含水率、果穗穗長(zhǎng)、脫粒機(jī)滾筒轉(zhuǎn)速及滾筒長(zhǎng)度等6個(gè)因素對(duì)脫粒過(guò)程中玉米芯斷裂情況的影響。得到以下結(jié)論： ①脫粒后的破碎玉米芯段大多是平齊斷面，而剖裂斷面和半剖裂斷面較少。 ②滾筒轉(zhuǎn)速越高玉米芯斷裂節(jié)數(shù)就越多，當(dāng)轉(zhuǎn)速提升到600r/min后，斷裂節(jié)數(shù)曲線開(kāi)始變得平緩；滾筒長(zhǎng)度越長(zhǎng)玉米芯斷裂的就越多，其中平齊斷面節(jié)數(shù)曲線比總斷裂節(jié)數(shù)曲線變化平緩；在試驗(yàn)所測(cè)范圍內(nèi)，含水率越低，玉米芯斷裂的就越少；果穗越長(zhǎng)玉米芯斷裂的就越多；不同影響因素下，玉米芯的軸斷比均服從正態(tài)分布。 （3）研究了6個(gè)因素對(duì)脫粒機(jī)主要性能指標(biāo)的影響，并采用基于離散元法的三維仿真軟件對(duì)其脫粒過(guò)程進(jìn)行了仿真分析，得到了以下結(jié)論： ①隨著滾筒速度的提高，籽粒脫凈率的仿真值均大于試驗(yàn)值，但隨著滾筒速度的提高，兩者的差異逐漸較小，兩者的相對(duì)誤差率在1%內(nèi)；隨著滾筒長(zhǎng)度的增加，脫凈率仿真值整體呈增大趨勢(shì)；脫凈率的仿真值和試驗(yàn)值最大相對(duì)誤差為1.86%；先玉的脫凈率仿真值的相對(duì)誤差大于亨達(dá)玉米。 ②隨著滾筒速度的提高，籽粒破碎率的試驗(yàn)值和仿真值均增大，除了滾筒轉(zhuǎn)速為500r/min時(shí)，破碎率的仿真值均大于試驗(yàn)值；隨著滾筒長(zhǎng)度的增加，破碎率仿真值呈增大趨勢(shì)，且滾筒越長(zhǎng)，其變化幅度越小，破碎率仿真值的最大相對(duì)誤差為0.54%；兩種玉米果穗破碎率的仿真值差異較小，，先玉破碎率的相對(duì)誤差比較大。
【圖文】：

離散元法仿真分析玉米脫粒機(jī)的脫粒過(guò)程，需要建立與實(shí)果穗模型，因此需要詳細(xì)地研究玉米果穗的形態(tài)特征。所在的課題組已對(duì)玉米果穗的形態(tài)參數(shù)有很多研究。吳玄段，測(cè)量每段的果穗直徑和玉米芯直徑，但是玉米果穗數(shù)于亞軍將玉米按照其長(zhǎng)勢(shì)變化，分為三段，選取 40 穗玉行測(cè)量[17]。周海玲[4]為了驗(yàn)證玉米籽粒三軸尺寸的計(jì)算方照長(zhǎng)勢(shì)變化特征，如圖 2.1 所示沿其軸向劃分為五段，對(duì)徑、芯徑、穗長(zhǎng)、行粒數(shù)、行數(shù)等參數(shù)進(jìn)行了測(cè)量，同時(shí)玉米芯連接力進(jìn)行了試驗(yàn)測(cè)量，發(fā)現(xiàn)這三段力學(xué)特性相近究力學(xué)性質(zhì)時(shí)不必要將中間三段分開(kāi)。余吉洋[18]采用同，對(duì)兩個(gè)品種的玉米果穗分別測(cè)量了各段果穗的長(zhǎng)度、行、左右兩端芯直徑和行內(nèi)籽粒偏移角度等。

(a) 亨達(dá) 988 號(hào) (b) 先玉 335 號(hào)圖 2.2 玉米果穗穗長(zhǎng)分布圖2.2.2.2 亨達(dá)和先玉玉米果穗行數(shù)分布正常發(fā)育的玉米果穗行數(shù)均為偶數(shù)，這是由玉米果穗生長(zhǎng)遺傳決定的。兩種玉米果穗行數(shù)的頻率分布如圖 2.3 所示。(a) 亨達(dá) 988 號(hào) (b) 先玉 335 號(hào)圖 2.3 玉米果穗行數(shù)分布圖通過(guò)統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，亨達(dá)和先玉行數(shù)分布范圍相同。各個(gè)行數(shù)分布十分相似，超過(guò)一半的玉米果穗行數(shù)都是 16 行。亨達(dá)玉米和先玉玉米果穗的 16 行和 18 行總占比分別達(dá)到 93.9%和 87.4%。亨達(dá)行數(shù)平均值為 16.59 行，先玉行數(shù)平均值為16.74 行。兩種玉米果穗行數(shù)平均值差別不大，進(jìn)一步說(shuō)明其行數(shù)分布相似。2.2.2.3 亨達(dá)和先玉玉米果穗行粒數(shù)分布對(duì)二種玉米果穗行粒數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)后發(fā)現(xiàn)：亨達(dá)和先玉玉米果穗行粒數(shù)的分布范圍跨距均為 16，亨達(dá)玉米果穗行粒數(shù)的分布范圍為 34~50 粒，先玉行粒數(shù)的分布范圍為 35~51 粒，兩種玉米果穗總行粒數(shù)的分布如圖 2.4 所示。通過(guò)統(tǒng)計(jì)發(fā)
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：S226.1

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2650668