齿钉双滚轴差速式玉米脱粒装置研究

摘要

玉米收获工作是整个玉米生产过程中最重要的一环，而玉米籽粒脱粒则是收获工作中的关键环节。当前，国内外玉米脱粒机对机器的脱粒效率以及脱粒率、破损率的指标要求普遍较高，我国现阶段要求实现的技术指标数据具体是:玉米籽粒的含水率18％时，脱粒率保持98％-99％的水平，破损率维持在1％与2％之间。鉴于此，本文研制新型玉米脱粒装置的关键问题，是通过优化脱粒过程原理，改进部分结构元件，来提高玉米脱粒装置的脱粒率和降低籽粒的破损率。
　　在涉及农业方面机械设备的研制与改进上，对农用机械装置在实际农事过程中的力学尤其是动力学特性的细致科学分析是很有必要的。为了研究性能良好的玉米脱粒装置，设计出实用性强的新型脱粒机，本文研究的方向和内容主要有以下几个方面:
　　1)分析研究玉米果穗及籽粒的生理形态特性，涵盖对籽粒有关外观尺寸各角度的数据测量与取样，为研究出破损率更低的脱粒技术及装置，在理论分析与验证等环节提供依据来源。
　　2)分析研究玉米籽粒、芯轴以及籽粒与芯轴间连结的力学特性，来摸清玉米籽粒从玉米芯上脱落的过程，即玉米籽粒果柄断裂过程，特别是刚性部件的强烈打击作用破坏籽粒与芯轴间的结合力。在芯棒力学特性分析中，主要是通过模型建立、理论分析，从而得出玉米果穗在脱粒作业时最佳施力部位和加载方向等有关结论。
　　3)根据已经研究得出的成果，进行新型脱粒机（齿钉双滚轴差速式玉米脱粒装置）的设计，在脱粒方式确定的前提下，对关键部件（脱粒室、入料口）进行设计选型，尤其是减少工作部件对玉米籽粒的挤压、冲击、碰撞等引起的硬性机械损伤，突出新型脱粒空间区域的改进思路及分析，分析脱粒装置关键部件作业机理，并通过计算选取作业区各个脱粒元件结构的有用参数。
　　4)根据初步设计出的脱粒装置，进行必要的试验，利用单一变量法，得出统计数据，进而取得评价玉米脱粒机性能好坏的指标依据。对试验结果分析并给出合理解释:玉米果穗投入量加大，机器脱粒腔内颗粒数量增加，籽粒相互间、籽粒与机器元件间的接触频率增加，脱粒率自然提高;同时，脱粒装置工作腔内玉米芯棒增加，果穗相互间、籽粒相互间、籽粒与机器元件间的挤压、摩擦、碰撞等相互作用频率提高，籽粒破损率随之提高，但是滚杆上钉齿是按照螺旋型布局，能推动玉米果穗沿着滚杆轴向运动到排芯口，缩短果穗在脱粒腔内的时间，确保玉米果穗打击频次受到一定程度的限制。
　　5)脱粒装置正常脱粒作业时使玉米果穗在进入脱粒室时运动方向与滚杆轴线大体平行，确保果穗能按照预想设计的施力位置、加载方向进行针对性的有效打击。同时，脱粒室滚轴上齿钉等脱粒元件对玉米籽粒打击力较小，有利于降低籽粒破碎率。
　　6)针对传统玉米脱粒机作业时所引起的籽粒脱粒损失率大、破碎率高等不足，对关键作业部件——齿钉双滚轴脱粒装置进行优化改进，结合对差速式的双滚轴以及入料口的改进，研制出的齿钉双滚轴差速式玉米脱粒机，其脱粒率、籽粒破碎率，基本能够符合改进高脱净、低破碎的脱粒作业要求。

目录

声明

摘要

第1章 引言

1．1 研究背景

1．1．1 选题意义及目的

1．1．2 当前玉米脱粒装置存在的问题

1．2 国内外研究现状

1．2．1 玉米脱粒技术研究概况

1．2．2 国内外玉米脱粒装置研究现状

1．3 研究方法及主要内容

第2章 玉米果穗及籽粒力学特性探究

2．1 玉米果穗分类

2．2 果穗生理形态特性概述

2．3 籽粒特性概述

2．4 芯棒力学特性探究

2．4．1 模型建立

2．4．2 理论分析

2．5 果柄断裂的力学特性试验

2．5．1 试验材料与方法

2．5．2 加载方向因素影响试验

2．5．3 试验分析

2．6 结论

第3章 齿钉双滚轴差速式玉米脱粒装置结构设计

3．1 样机设计要求

3．2 脱粒方式选择

3．3 关键部件设计选型

3．3．1 入料口

3．3．2 脱粒室

3．3．3 总体设计

3．4 各项参数设定和验算

3．4．1 滚轴尺寸的拟定

3．4．2 滚轴间隙度的设定

3．4．3 滚轴齿钉尺寸及布局的设计

3．4．4 滚轴转速的确定

3．4．5 脱粒室尺寸的确定

3．4．6 电动机的选择

第4章 脱粒机作业性能验证方法

4．1 试验方法

4．1．1 试验指标

4．1．2 试验方案

4．2 试验结果及分析

4．3 验证小结

4．3．1 脱粒率的试验结果

4．3．2 籽粒破碎率的试验结果

4．3．3 验证结论

第5章 总结与展望

5．1 论文总结

5．2 主要创新点

5．3 后续展望

参考文献

致谢

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