板齒柵格凹板單軸流脫粒分離裝置的性能試驗

1、2011 年 2 月農(nóng) 機 化 研 究第 2 期板齒柵格凹板單軸流脫粒分離裝置的性能試驗 1河1 ，張麗2( 1 黑龍一農(nóng)墾大學，黑龍江 大慶163319 ; 2 哈爾濱泰華科技開發(fā)，哈爾濱150090 )摘 要: 利用自行設計的板齒 柵格凹板組成的脫粒分離裝置，在試驗室內(nèi)對水稻進行脫粒分離的單因素試驗， 通過計算和分析，總結(jié)出滾筒轉(zhuǎn)速與喂入量的變化對脫粒損失、未脫損失、斷穗率、糙米率、功率消耗以及莖稈破 碎程度的影響規(guī)律和，指出該裝置具有脫粒分離性能增強、脫不凈率低、脫粒損失小、斷穗少和脫出物中輕 雜物含量較高的特點。: 脫粒分離裝置; 板齒 柵格凹板; 單軸流號: S226 1文獻標識碼:

2、 A文章編號: 1003 188X( 2011) 02 0120 04試驗室的軸流脫粒與分離裝置試驗臺上進行脫粒分離試驗。通過試驗分析脫粒分離裝置的滾筒轉(zhuǎn)速和喂入量對脫出物的成分、各項損失、籽粒損傷程度、功 耗以及莖稈破碎情況的影響，為進一步選擇合理的脫粒部件奠定基礎。0引言脫粒裝置是收獲機和脫粒機的重要工作部件。脫粒裝置的共同特點是由高速旋轉(zhuǎn)的滾筒和固定的弧型凹板配合，使谷物從滾筒與凹板之間通過，經(jīng)脫粒部件的打擊、揉搓、碾壓和梳刷進行脫粒。脫粒裝置材料與試驗材料試驗材料為大慶當?shù)禺a(chǎn)水稻豐原 2 號。脫粒時，1的種類和型式很多，其物從滾筒的一端喂入，沿滾筒軸線方面 ，從滾筒另一端被拋出，這種脫

3、粒裝置稱為軸流式脫粒裝置。由于軸流脫粒分離裝置利用離心力分離籽粒，所以可由一個軸流滾筒與柵格 凹板實現(xiàn)脫粒和分離兩個功能，使結(jié)構(gòu)簡化。常用的 脫粒部件的形狀及結(jié)構(gòu)有釘齒式、紋桿式、弓齒式和板齒式等多種形式。釘齒滾筒抓取能力強，沖擊力大，生產(chǎn)效率高，但是谷粒及莖稈破碎較嚴重，脫出物 的含雜率較高。紋桿滾筒的脫粒作用相對柔和，打擊 作用較弱，揉搓作用強，故谷物及莖稈通過性能強，生產(chǎn)效率高，分離籽粒能力強，破碎程度較輕，脫出物含1 1測得平均莖稈長度為 770mm，谷草比為 1: 1 16，籽粒含水率為 18 7% ，莖稈含水率為 21 2% 。試驗在黑龍一農(nóng)墾大學收獲試驗室進行。1 2試驗試驗裝置

4、采用自行研制的縱置式脫粒與分離裝置試驗臺，如圖 1 所示。輕雜物較釘齒低，但對于潮濕難脫作物，未損失相對較大。弓齒式滾筒小巧靈活，脫粒性能好，破碎少，幾乎不產(chǎn)生糙米，可減少糧食損失，綜合損失僅為l% ，但生產(chǎn)效率低，脫粒全，脫出物中斷穗和輕雜物較多，不適合大面積種植的水稻收獲和脫粒，只適應小地塊作業(yè)。本文以板齒作為主要脫粒部件，與柵格凹板共同組成軸流脫粒分離裝置，在試驗室內(nèi)進行試驗研究。1 輸送皮帶 2 喂入臺電機 3 過橋電機 4 過橋 5 滾筒6 凹板 7 接料車 8 動力臺 9 電控柜圖 1 軸流脫粒與分離試驗臺示意圖試驗臺是由輸送皮帶、喂入臺電機、過橋電機、軸流脫粒滾筒、柵格凹板、接料

5、車、動力臺和電控柜等組利用地產(chǎn)水稻豐原 2 號，在黑龍一農(nóng)墾大學脫粒成的。計算機與系統(tǒng)可以完成主軸轉(zhuǎn)收稿日期: 2010 04 23基金項目: 黑龍江省自然科學基金項目( E200942) ; 黑龍江省農(nóng)墾項目( HNKXIV 10 05)速、主軸轉(zhuǎn)矩、主軸功率、喂入速度、喂入輥轉(zhuǎn)速和脫與處理，可完成粒滾筒線速度等參數(shù)的實時作者簡介:( 1965 ) ，女，山東棲霞人，教授，博士研究生導師， ( E mail) kelly_dever 163 com。1202011 年 2 月農(nóng) 機 化 研 究第 2 期對環(huán)境溫度及環(huán)境濕度等環(huán)境參數(shù)的實時，試驗過程中各部件的參數(shù)由電控柜上的旋鈕可對動力臺變頻

6、器電源、動力臺變頻器離合器、輸送過橋變頻器電源以及輸送過橋變頻離合器等電氣設進行調(diào)整，脫粒滾筒的功耗等參數(shù)由計算機儲存。用秒表測定谷物在脫粒裝置中的停留時間，用電 子天平進行脫出物質(zhì)量的稱量。為了減少誤差，脫出物進行人工清選，每組試驗重復 3 次，取平均值。備的開關量實施算機內(nèi)。，并將試驗過程的結(jié)果儲計主要脫粒部件為板齒，其形狀和如圖 2 所示。2試驗與結(jié)果分析在喂入量一定的情況下，滾筒轉(zhuǎn)速對各因素影響的單因素試驗2 1滾筒轉(zhuǎn)速對夾帶損失、未的影響損失及總損失2 1 1在喂入量 2kg / s 情況下，板齒 柵格凹板脫粒分離裝置不同轉(zhuǎn)速對夾帶損失、未影響曲線，如圖 3 所示。損失及總損失的圖

7、2 板齒形狀試驗本試驗主要是用自行設計的板齒作為主要脫粒部 件，與柵格凹板組成脫粒分離裝置，對當?shù)厮具M行脫粒分離試驗。在分析試驗數(shù)據(jù)的基礎上，總結(jié)出滾 筒轉(zhuǎn)速和喂入量在不同工作參數(shù)下對脫粒損失、脫出 物中輕雜物和斷穗以及糙米的多少、功耗消耗等指標的影響，同時分析對排出莖稈破碎程度以及產(chǎn)生破碎1 3圖 3 滾筒轉(zhuǎn)速對夾帶損失、未總損失的影響損失及由圖 3 可看出，滾筒轉(zhuǎn)速較低時，損失比較大。滾筒轉(zhuǎn)速超過 600r / min 時，各項損失迅速下降，比低轉(zhuǎn)速 500r / min 時下降了接近 1 倍。這主要是滾筒轉(zhuǎn)速的。該脫粒分離裝置在試驗時均采用 1 0 3 0kg / s的喂入量，脫粒滾筒

8、轉(zhuǎn)速為 500 800r / min。試驗前， 通過電控柜的調(diào)整旋鈕將工作裝置的各參數(shù)調(diào)整到 試驗要求狀態(tài)，由人工將水稻按要求均勻地擺放在平皮帶輸送機的輸送帶上。工作時，輸送帶以 1m / s 的提高后，谷物在滾筒中的線速度增大了，在離心力的作用下了籽粒與穎殼、雜莖稈的分離。從圖 3 還可看出，板齒的脫粒能力非常強，未失率極低，經(jīng)計算最多不超過 0 015% 。損速度，谷物經(jīng)輸送過橋進入滾筒，經(jīng)脫粒分離裝滾筒轉(zhuǎn)速對斷穗率、糙米率及含雜率的影響2 1 2置的脫粒與分離后，莖稈在滾筒另一端由排草口排出，脫出物經(jīng)凹板篩落入接料車。試驗時，采用中間取樣，模擬正常機器的工作狀態(tài)，以 盡量符合生產(chǎn)實際情況

9、。谷物輸送帶長為 在喂入量 2kg / s 的情況下，板齒 柵格凹板脫粒分離裝置的滾筒轉(zhuǎn)速對脫出物中的各項損失的影響如圖 4 所示。從圖 4 中可以看出，當滾筒轉(zhuǎn)速逐漸升高時，斷穗有所下降，而脫出混合物中糙米和輕雜物的比例逐漸 增加，特別是滾筒轉(zhuǎn)速達到 650r / min 以上時，脫出物中糙米和輕雜物的比例增加明顯。這說明，隨著滾筒 轉(zhuǎn)速升高，滾筒帶動谷物高速旋轉(zhuǎn)，經(jīng)板齒、螺旋導板 的梳刷和揉搓，一方面使籽粒脫出穎殼的能力增強，15m，將其分為預備區(qū)、測試停止工作段，即測試前有 5s 的喂入行程為“預備區(qū)”，待工作正常后再進量和取樣( 脫出物和莖稈) 。測試時間為 8 10s，測試區(qū)、預備區(qū)

10、以及停止工作段之間采用將標記谷物噴漆涂色的辦法區(qū)分。試驗時一次連續(xù)通過，測試完 后機器仍繼續(xù)工作一段時間，以保持脫粒工作的連續(xù)。試驗結(jié)束后對各項指標進定。1212011 年 2 月農(nóng) 機 化 研 究第 2 期另一方面籽粒和莖稈受到板齒的打擊次數(shù)增多，使籽粒和莖稈的破碎程度均有增大。功率的消耗都較大。這主要是低轉(zhuǎn)速時，莖稈的纏繞對滾筒的阻力較大，使功率的消耗略有增大。除滾筒自身消耗的功率外，其余主要消耗在對谷物梳刷和揉搓上。當滾筒轉(zhuǎn)速逐漸增高時，谷物在滾筒中的速度逐漸加快，同時對谷物的打擊次數(shù)也隨之增加，消耗在脫粒、折斷和撕碎莖稈的功率也迅使整個脫粒分離過程對功率的總消耗比較大。，在滾筒轉(zhuǎn)速一定

11、的情況下，喂入量對各因素影響的單因素試驗喂入量對夾帶損失、未脫損失和總損失的影響2 22 2 1當滾筒轉(zhuǎn)速固定在 650r / min、喂入量在 1 3kg / s范圍內(nèi)變化時，對脫粒分離時的夾帶損失、未損圖 4 滾筒轉(zhuǎn)速對斷穗率、糙米率及含雜率的影響2 1 3 滾筒轉(zhuǎn)速對莖稈破碎程度的影響在喂入量為 2kg / s 的情況下，板齒 柵格凹板脫粒分離裝置的滾筒轉(zhuǎn)速對莖稈破碎程度的影響是通過稱量和計算排出莖稈中每 100g 中短莖稈、中長莖稈、長莖稈的質(zhì)量和比例，得出滾筒轉(zhuǎn)速對莖稈破碎程度的影響 曲線，如圖 5 所示。失和總損失等性能指標的影響，如圖 7 所示。圖 7喂入量對夾帶損失、未損失和總

12、損失的影響從圖 7 可看出: 當滾筒轉(zhuǎn)速一定時，隨著喂入量的不斷增加，加重了脫粒分離裝置脫粒和分離過程的負擔，滾筒內(nèi)的谷物越多，籽粒的脫粒和分離越，因圖 5 滾筒轉(zhuǎn)速對莖桿破碎程度的影響2 1 4 滾筒轉(zhuǎn)速對功率的影響在喂入量 2kg / s 情況下，板齒 柵格凹板脫粒分而各項損失隨著喂入量的增大均有增加。喂入量增大到 2kg / s 后，夾帶損失和未別是總損失受夾帶損失和未損失增加均較快，特損失的影響較大。曲線，如圖離裝置的滾筒轉(zhuǎn)速對功率消耗的影響6 所示。2 2 2 喂入量對斷穗率、糙米率和含雜率的影響當轉(zhuǎn)速固定在 650r / min 時，喂入量的變化對斷穗率、糙米率和含雜率的影響如圖

13、8 所示。從圖 8 可以看出: 當喂入量增大時，特別是超過1 5kg / s 時，脫出物中糙米的比例開始上升，輕雜物的比例上升較明顯，而斷穗的比例開始下降。其主要原 因: 一方面谷物在脫粒滾筒中的脫粒時間延長了，籽粒受到板齒的打擊次數(shù)也隨之增多，使糙米率增加， 同時板齒對谷物的梳刷、揉搓和打擊的次數(shù)增多，莖 稈和穎殼的破碎程度增加，使脫出物中輕雜物增多; 另一方面，喂入量增大后，谷物在滾筒內(nèi)部空間距離 變小，使谷物之間以及谷物與滾筒蓋板、螺旋導板和柵格凹版之間的揉搓比較充分，加之板齒的多次打擊，使籽粒脫離穎殼的能力增強，斷穗相對較少。圖 6 滾筒轉(zhuǎn)速與功率的影響由圖 6 可看出，當滾筒轉(zhuǎn)速在

14、600r / min 左右時消耗的功率最低。在較低轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)速高于 600r / min 時，1222011 年 2 月農(nóng) 機 化 研 究第 2 期圖 10 喂入量對功率消耗的影響由圖 10 可以看出，喂入量對功率消耗的影響比較明顯。隨著喂入量的增大，功率消耗逐漸增加，當喂入量超過 1 5kg / s 時，功率的消耗較大，增加較快。其主要 是: 喂入量增大后，脫粒時間變長，谷物在滾圖 8 喂入量對斷穗率、糙米率和含雜率的影響喂入量對莖稈破碎程度的影響2 2 3在滾筒轉(zhuǎn)速固定在 650r / min 時，喂入量的變化對莖稈破碎程度的影響如圖 9 所示。筒中的較慢，受到脫粒部件的梳刷、打擊和揉搓的次

15、數(shù)增多，功率消耗較多，大多消耗在對莖稈的破碎和對谷物的打擊與分離上。結(jié)論3板齒 柵格凹版脫粒分離裝置的脫粒分離性能增強，脫不凈率低，脫粒損失小，斷穗減少，糙米較多，功 率消耗較大，莖稈破碎程度較嚴重。脫出物中輕雜物的含量較高，會增大清選的負荷。圖 9 喂入量對莖稈破碎程度的影響從圖 9 可看出，當喂入量小于 2kg / s 時，脫粒后的莖稈長度大部分都在 150mm 以上。經(jīng)計算，短莖稈的比例只有 4% 左右，主要是由于喂入量較小，谷物在滾筒內(nèi)分布較疏松，在滾筒和板齒的帶動下，在滾筒與參考文獻:1王顯仁狀與分析J 設計，等 軸流滾筒脫粒裝置應用現(xiàn)與技術(shù)，2009 8: 73 752 脫粒裝置類

16、型及工作特點J 農(nóng)機使用與維修，2003( 5) : 13，徐立新 軸流脫粒與分離裝置試驗臺的設計J 農(nóng)機化研究，2003( 4) : 112 113頂蓋和凹板之間沿著螺旋導板向前。在的過程中，谷物所受的揉搓作用較強，而受板齒的打擊作用較弱，莖稈的破碎程度較小。當喂入量達到 2kg / s 以上時，板齒對莖稈的破碎程度較嚴重，中長莖稈和長莖稈的比例明顯下降，長度小于 150mm 的短莖稈的比例迅速上升。當喂入量達到 3kg / s 時，短莖稈的比例已經(jīng)達到 51% 以上，其主要是因為喂入量增大，谷物在滾筒中的運行時間變長，莖稈經(jīng)過板齒的反復打34萬霖，等 水稻單軸流脫粒滾筒合理工藝參數(shù)的試驗研

17、究J 農(nóng)機化研究，2007( 8) : 113 115 軸流脫粒與分離裝置的試驗研究J 農(nóng)機化研究，2004( 6) : 174 176，孟臣 谷物脫粒與分離裝置試驗系統(tǒng)J 農(nóng)業(yè)機械學報，2005，36( 1) : 100 103 釘齒式雙滾筒軸流脫粒與分離裝置的試驗研究56擊、撕扯和折斷，使小于 150mm 的短莖稈迅。7喂入量對功率消耗的影響2 2 4J 機械設計與，2005( 5) : 88 89( 下轉(zhuǎn)第 130 頁)在滾筒轉(zhuǎn)速固定在 650r / min 時，喂入量的變化對功率消耗的影響，如圖 10 所示。1232011 年 2 月農(nóng) 機 化 研 究第 2 期of straight

18、roller，it is favorable for the not threshing cleaning rate of kernel in certain scope with the increasing of therotating speed of straight roller; threshing quality become worse with the increasing of feeding quty and not threshing cleaning rate is increased also; relation of moisture content and br

19、oken rate of kernel is unitary and hypo two function，and the broken rate of kernel were increased with the increasing or reducing of the moisture contents; the not threshing cleaning rate of kernel is increased with the increasing of the moisture contents This research will provide inspectingbasis f

20、or future research on multi factor compensive test of seed corn thresher with different speeds threshing partsKey words: seed corn; threshing; single factor analysis( 上接第 123 頁)Abstract ID: 1003 188X( 2011) 02 0120 EAPerformance Test of Plate Teeth grid Intaglio of Single Axial FlowThreshing and Sep

21、arating DeviceYi Shujuan1 ，Zhang Yanhe1 ，Zhang Lin2( 1 College of Engineering，Heilongjiang Bayi Agricultural University，Daqing 163319; 2 Harbin，Thailand and)Science and Technology Development Co 150090Abstract: Using self designed plate teeth grid intaglio of threshing and separating devices，in the

22、laboratory for threshing rice separate single factor test，by calculating and analysis，summarized roller speed and feed changes in the amount of threshing losses，the net rate of removal is not cut off ear，brown rice，and power consumption as well as the degree of influence stem broken the law and reas

23、on，the kinds of devices with enhanced separation performance of threshing，the net rate of removal is not low，threshing loss，broken ear less extrusion materials in the light of the characteristics of a high content of debrisKey words: threshing separation device; plate teeth grid intaglio; single axial fiow( 上接第 126 頁)Abstract ID: 1003 188X( 2011) 02 0124 EAParameters and Properties Optimization of Cotton Shelling MachineSong Jinpeng，Wang Xinhai，Jia Yi