我國是一個(gè)傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)大國，玉米脫粒機(jī)的使用非常廣泛，提高玉米脫粒機(jī)的脫粒性能，對保證玉米收后質(zhì)量和農(nóng)民增收有著重要意義 本文自行設(shè)計(jì)了一臺(tái)玉米脫粒機(jī)，對該脫粒機(jī)進(jìn)行了臺(tái)架脫粒試驗(yàn)，采用自主研發(fā)的基于離散元法的脫粒過程分析軟件AgriDEM，進(jìn)行了計(jì)算機(jī)仿真，將仿真結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了對比分析，并對脫粒機(jī)滾筒進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，具體工作和結(jié)果如下 （1）設(shè)計(jì)了一臺(tái)玉米脫粒機(jī)，該玉米脫粒機(jī)配有三個(gè)不同長度的脫粒滾筒；設(shè)計(jì)了一個(gè)通用凹板，可以配用多個(gè)不同長度的脫粒滾筒；設(shè)計(jì)了兩個(gè)觀測窗口，窗口部分采用透明有機(jī)玻璃（亞克力材料）制造，進(jìn)行脫粒試驗(yàn)時(shí)，可以實(shí)時(shí)地，從軸向和徑向觀測內(nèi)部脫粒情況；設(shè)計(jì)了一個(gè)隔粒柵，將凹板下方的空間分成了若干個(gè)籽粒收集區(qū)間 （2）以自行研制的脫粒機(jī)試驗(yàn)臺(tái)為對象，通過改變脫粒滾筒轉(zhuǎn)速ǐ脫粒滾筒長度ǐ玉米果穗品種ǐ玉米果穗投入量ǐ玉米果穗含水率這5個(gè)因素，考察玉米脫粒機(jī)性能，包括：籽粒脫凈率ǐ籽粒破碎率ǐ籽粒軸向分布曲線以及脫粒時(shí)間得到以下結(jié)論： 脫凈率試驗(yàn)結(jié)果表明，脫粒滾筒轉(zhuǎn)速越高其脫凈率就越高，但是當(dāng)滾筒轉(zhuǎn)速達(dá)到一定的值時(shí)其值趨于平穩(wěn)；脫粒滾筒長度ǐ玉米品種ǐ玉米果穗投入量在一定范圍內(nèi)對脫凈率的影響不大；玉米果穗的含水率對脫凈率的影響較大，含水率越低其脫凈率越高； 破碎率的試驗(yàn)結(jié)果表明，脫粒滾筒轉(zhuǎn)速對籽粒破碎率的影響較大，隨著脫粒滾筒轉(zhuǎn)速的增高，玉米籽粒的破碎率呈上升趨勢；脫粒滾筒長度對籽粒破碎率有一定的影響，但是其效果并不明顯；兩種玉米品種的籽粒破碎率差別較大，脫粒滾筒轉(zhuǎn)速為344.9r/min時(shí)，先玉335號比白單678號的籽粒破碎率高出0.9個(gè)百分點(diǎn)；玉米果穗投入量對破碎率有一定影響，但不是很明顯，隨著玉米果穗投入量的增加，玉米籽粒的破碎率有增大的趨勢；含水率對籽粒破碎率的影響也較大，含水率為10.47%的玉米果穗其破碎率為6%比含水率為14.85%的破碎率4.4%高出1.6個(gè)百分點(diǎn)； 軸向分布曲線的試驗(yàn)結(jié)果表明，不同滾筒轉(zhuǎn)速下，籽粒的分布沿滾筒軸向逐步減少，轉(zhuǎn)速越低其前段部分籽粒分布的百分比更高；三種不同長度的脫落滾筒，其軸向分布曲線的斜率相差不大，這說明籽粒的軸向分布規(guī)律與脫粒滾筒的長度關(guān)系不大；進(jìn)行不同玉米果穗品種的試驗(yàn)時(shí)，先玉335號玉米果穗在滾筒的第1ǐ2段的籽粒百分比白單678號高，這說明在剛進(jìn)入脫粒機(jī)那段時(shí)間，先玉335號果穗更容易脫粒；玉米果穗的投入量和玉米果穗含水率對籽粒的軸向分布情況影響不顯著； 脫粒時(shí)間的試驗(yàn)結(jié)果表明，脫粒滾筒在低轉(zhuǎn)速時(shí)對脫粒時(shí)間的影響較大，當(dāng)轉(zhuǎn)速達(dá)到一定值時(shí)對脫粒時(shí)間的影響減��；隨著脫粒滾筒長度的增加，脫粒時(shí)間呈增大趨勢；不同品種的玉米果穗對脫粒時(shí)間影響顯著；玉米果穗的含水率對脫粒時(shí)間的影響較大，含水率低的玉米果穗脫粒時(shí)間短，分析其原因是：含水率越低時(shí)，果柄斷裂力越小，籽粒松動(dòng)并產(chǎn)生間隙，果柄更容斷裂，因此脫粒耗費(fèi)的時(shí)間越短 （3）建立了先玉335號玉米果穗和脫粒機(jī)的三維離散元分析模型，并采用自主研發(fā)的基于離散元法的脫粒過程分析軟件，對玉米脫粒的過程進(jìn)行了計(jì)算機(jī)仿真，將仿真結(jié)果與臺(tái)架試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了對比分析，得到以下結(jié)論： 仿真脫凈率曲線隨滾筒轉(zhuǎn)速的增大而升高，344.9r/minǐ462.6r/minǐ580.9r/min和817.3r/min這四個(gè)轉(zhuǎn)速下，仿真脫凈率與試驗(yàn)所得脫凈率非常接近，其中相對誤差最大僅為0.93%，這說明不同轉(zhuǎn)速下的脫凈率仿真結(jié)果可信度較高； 隨著滾筒轉(zhuǎn)速的升高，仿真破碎率增加；從仿真破碎率曲線來看，滾筒轉(zhuǎn)速為107.4r/min時(shí)破碎率最低，當(dāng)轉(zhuǎn)速增加到817.3.3r/min時(shí)，破碎率從2.18%增加到5.54%，變化幅度較大從仿真破碎率與試驗(yàn)結(jié)果對比來看，轉(zhuǎn)速在344.9r/min和817.3r/min這兩個(gè)值時(shí)，仿真破碎率與試驗(yàn)所得破碎率非常接近，轉(zhuǎn)速為462.6r/min時(shí)仿真破碎率和試驗(yàn)破碎率誤差較大，仿真值比試驗(yàn)值高出0.87個(gè)百分點(diǎn)增加脫粒滾筒長度和增大投入量也會(huì)使破碎率有所增大，但是二者不是影響破碎率的最主要因素； 所有滾筒轉(zhuǎn)速下的仿真實(shí)驗(yàn)，其籽粒沿滾筒軸向分布曲線呈下降趨勢，仿真軸向分布曲線前2段變化較大，后3段曲線變化較平緩，說明仿真時(shí)，玉米脫粒機(jī)滾筒的主要工作部位在前兩段仿真曲線與試驗(yàn)曲線有一定差異，最大誤差達(dá)到15.94%，但整體變化趨勢相似 （4）優(yōu)化脫粒滾筒修改了釘齒式脫粒滾筒的結(jié)構(gòu)，選擇滾筒直徑ǐ釘齒高度和釘齒間距這三個(gè)因素進(jìn)行仿真試驗(yàn)，采用正交試驗(yàn)方案，仿真試驗(yàn)結(jié)果表明當(dāng)滾筒轉(zhuǎn)速為650r/min時(shí)，影響脫凈率的主次關(guān)系分別是滾筒直徑ǐ釘齒高度和釘齒間距，高脫凈率的優(yōu)組合是滾滾筒直徑75mm，釘齒高度30mm，釘齒間距85mm；影響破碎率的主次關(guān)系分別是釘齒高度ǐ釘齒間距和滾筒直徑，低破碎率的最優(yōu)組合是滾筒直徑為70mm，釘齒高度為20mm，釘齒間距為85mm將脫粒滾筒的圓柱釘齒修改成板齒，并對修改前后的脫粒機(jī)進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)對比，結(jié)果發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)速為225.3r/min時(shí)，板齒式脫凈率達(dá)到98.72%，比圓柱釘齒式高出6.01%，板齒式的破碎率為1.67%，比圓柱釘齒式低0.95%；轉(zhuǎn)速為650r/min時(shí)，板齒式脫凈率達(dá)到100%，比圓柱釘齒式高出0.78%，板齒式的破碎率為2.03%，比圓柱釘齒式低2.97%；兩種轉(zhuǎn)速下，板齒式脫粒滾筒的脫粒性能的兩個(gè)指標(biāo)都比圓柱釘齒式優(yōu)越
【學(xué)位單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2014
【中圖分類】：S226.1
【部分圖文】：

2（1）打擊式脫粒機(jī)采用打擊式原理的脫粒元件主要有紋桿式脫粒機(jī)和釘齒滾筒式脫粒機(jī)（如圖1.1），這類裝置主要依靠工作部件打擊玉米果穗，從而破壞玉米籽粒與玉米芯之間的連結(jié) （a）紋桿式脫粒機(jī) （b）釘齒滾筒式脫粒機(jī)圖1.1 采用打擊式原理脫粒部件簡圖（2）碾壓式脫粒機(jī)圖1.2所示是一種采用碾壓原理的玉米脫粒機(jī)[11,12]，由氣胎主輥ǐ氣胎定位輥和橡膠條凹板組成，其脫粒原件對玉米果穗進(jìn)行碾壓，在碾壓過程中會(huì)使玉米籽粒和玉米芯之間產(chǎn)生橫向相對位移，從而破壞其連接力使玉米籽粒掉落，該原理的脫粒機(jī)對玉米籽粒傷害很小，但生產(chǎn)效率不高 1.氣胎主輥 2.氣胎定位輥 3.凹板 4.凹板調(diào)節(jié)輔助裝置圖 1.2 碾壓式玉米脫粒機(jī)結(jié)構(gòu)簡圖（3）擠搓式脫粒機(jī)該脫粒原理主要是通過玉米果穗與果穗之間以及果穗與部件之間產(chǎn)生的摩擦ǐ擠壓造成脫粒 例如，圖1.3是一臺(tái)螺旋擠搓式玉米脫粒機(jī)[13]

圖1.1 采用打擊式原理脫粒部件簡圖（2）碾壓式脫粒機(jī)圖1.2所示是一種采用碾壓原理的玉米脫粒機(jī)[11,12]，由氣胎主輥ǐ氣胎定位輥和橡膠條凹板組成，其脫粒原件對玉米果穗進(jìn)行碾壓，在碾壓過程中會(huì)使玉米籽粒和玉米芯之間產(chǎn)生橫向相對位移，從而破壞其連接力使玉米籽粒掉落，該原理的脫粒機(jī)對玉米籽粒傷害很小，但生產(chǎn)效率不高 1.氣胎主輥 2.氣胎定位輥 3.凹板 4.凹板調(diào)節(jié)輔助裝置圖 1.2 碾壓式玉米脫粒機(jī)結(jié)構(gòu)簡圖（3）擠搓式脫粒機(jī)該脫粒原理主要是通過玉米果穗與果穗之間以及果穗與部件之間產(chǎn)生的摩擦ǐ擠壓造成脫粒 例如，圖1.3是一臺(tái)螺旋擠搓式玉米脫粒機(jī)[13]，工作時(shí)，螺旋滾筒滾齒帶動(dòng)玉米果穗做螺旋運(yùn)動(dòng)，對玉米果穗有軸向的推動(dòng)作用，使玉米果穗向出料口方向運(yùn)動(dòng) 由于脫粒機(jī)外殼采用錐形結(jié)構(gòu)

（3）擠搓式脫粒機(jī)該脫粒原理主要是通過玉米果穗與果穗之間以及果穗與部件之間產(chǎn)生的摩擦ǐ擠壓造成脫粒 例如，圖1.3是一臺(tái)螺旋擠搓式玉米脫粒機(jī)[13]，工作時(shí)，螺旋滾筒滾齒帶動(dòng)玉米果穗做螺旋運(yùn)動(dòng)，對玉米果穗有軸向的推動(dòng)作用，使玉米果穗向出料口方向運(yùn)動(dòng) 由于脫粒機(jī)外殼采用錐形結(jié)構(gòu)，所以空間越來越小，摩擦力越來越大，玉米果穗與螺旋滾筒滾齒之間及玉米果穗與外殼之間進(jìn)行擠搓，同時(shí)，螺旋滾筒上的錐齒，可以處處對果穗進(jìn)行撥削，從而實(shí)現(xiàn)脫粒 與打擊式玉米脫粒機(jī)相比，這類脫粒機(jī)性能更好，脫凈率高ǐ籽粒破碎率低，但是生產(chǎn)效率相對低一些

【參考文獻(xiàn)】

 

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本文編號：2814561