小麦脱粒机研究应用报告.doc

小型谷物脱粒机
研究汇报

脱粒作业质量直接影响收获量和谷粒品质。对脱粒机要求脱得净，谷粒破碎少。另外，要求生产率高，功率耗用低，而且有脱多个作物通用性。依据要求谷粒脱净率要求在98％以上，谷粒破碎率在全喂入式上要求低于1.5％，在半喂入式上低于0.3％，至于总损失率要求分别低于1.5%和2.5％，清洁率要求不低于98％。
脱粒机械有些人力简易式、动力半复式和大中型复式。依据作业作物不一样，有以脱水稻为主兼脱小麦，也有以脱小麦为主兼脱其它作物，也有以脱杂粮为主等多个型式。
一、项目计划目标及关键研制内容
1、计划目标：
适应水稻和不一样高度小麦脱粒小型谷物脱粒机，脱离率＞98%，破损率≯1%。
2、研制内容：
在市场现有小型小麦脱粒机基础上研制适应于水稻和不一样高度小麦脱粒小型谷物脱粒机，经过试验，取得小麦、水稻脱粒关键参数，完成谷物脱粒机样机设计。
二、项目标技术关键，包含技术难点、创新点
技术难点

创新点

三、工作原理

四、小型谷物脱粒机设计
1. 脱粒机种类
脱粒机分全喂入式和半喂入式两大类。全喂入式脱粒机将作物全部喂入脱粒装置，脱后茎稿乱碎，功率耗用较大。半喂入式脱粒机工作时，作物茎秆尾部被夹住，仅穗头部分进入脱粒装置，功率耗用稍小，且可保持茎秆完整，较适适用于水稻，也可兼用于麦类作物；但生产率受到限制，茎秆夹持要求严格，不然会造成较大损失。
一、全喂入式脱粒机
按脱粒装置特点，全喂入式脱粒机可分为一般滚筒式和轴流滚筒式两种。
（一）一般滚筒式脱粒机
图1 丰收-1100复式脱粒机
1. 第二(纹杆)脱粒装置 2.逐稿器 3.谷粒升运器 4.第二清洁室 5.筛子 6.复脱器
7.抛掷输送器 8.风扇 9.阶状输送器 10.第一脱粒装置 11.喂入装置
它配置纹杆滚筒或钉齿滚筒或二者兼备脱粒装置。按机器性能完善程度分为简式、半复式和复式三种。简式通常只有脱粒装置，动力为3.7－5.2KW，生产率约为500－1000kg/h，脱粒后大部分谷粒和碎稿混杂，小部分和长稿混在一起，需人工清理。半复式含有脱粒、分离、清粮等部件，脱下谷粒和稿草、颖壳等分开。以中小型为多，通常生产率为500－1000kg/h，配7.4－11KW动力机。复式除脱粒、分离、清粮装置外，还设有复脱、复清装置，并配置喂入、颖壳搜集、稿草运集等装置；通常还可分级，直接得到商品粮，单独搜集饱满谷粒可作种子用。生产率为kg/h以上，配14－22KW动力机。
在结构完善脱粒机（图1）上，脱粒工艺过程为：作物由喂入装置送入脱粒装置，脱粒后茎稿经过分离装置分离出夹带谷粒并排出机外。脱下谷粒、颖壳、断穗、碎草等由阶状输送器输送到由风扇和筛子组成清粮机构上进行清选。谷粒经升运器运到第二清粮室进行再次风选分级，取得洁净谷粒。筛尾排出断穗经杂余螺旋推运器、复脱器和抛掷输送器送到清粮装置。
（二）轴流滚筒式脱粒机
它装有轴流式脱粒装置，其特点是不需设置专门分离装置便可将谷粒和茎稿几乎完全分开。作业时作物由脱粒装置一端喂入，在脱粒间隙内作螺旋运动，脱下谷粒同时从凹板栅格中分离出来，而茎稿由轴另一端排出。结构较完善轴流滚筒式脱粒机上，还设有图2 工农-400半喂入式脱粒机
1. 前滑板 2.凹板筛 3.夹持台 4.夹持输送链 5.防夹带板 6.弓齿 7.滚筒 8.切刀
9.排杂副滚筒 10.振动筛 11.振动滑板 12.固定线筛 13.谷粒推运器 14.风扇
清粮装置。
二、半喂入式脱粒机
有简式和复式之分。复式由半喂入式脱粒装置、清选风扇（或配振动筛）、排杂轮、谷粒输送装置等组成（图2）。作物由夹持机构沿滚筒轴向经过脱粒装置，在脱粒室作物穗部受弓齿梳刷、打击脱粒。脱后稿草由脱粒装置一端排出机外。脱下谷粒、颖壳、碎草混杂物经过凹板筛孔进入清粮室，由风扇气流和筛选把杂质排出机外，谷粒则经过输送装置送至出粮口。脱粒装置后副滚筒可将断穗复脱，并将碎草快速排除。
为了适应家庭使用，小型谷物脱粒机必需含有以下特点：体积小、结构简单紧凑、工作稳定、便于搬运、功率小、操作简单，脱离装置采取一般滚筒式脱粒。

2.脱粒装置技术要求和工作原理
脱粒装置是脱粒机关键部分。它不仅在很大程度上决定了机器脱粒质量和生产率，而且对分离清选等也有很大影响。
2.1脱粒装置技术要求
对脱粒装置技术要求关键是：脱得洁净；谷粒破碎少；分离性能好；通用性好，能适应多个作物及多个条件；功率耗用低；在一些情况下要求保持茎稿完整或尽可能降低破碎。
上述技术要求和谷物本身脱粒特征是形成多种型式脱粒装置基础。
2.2脱粒装置工作原理
为了使谷粒脱离穗轴，在脱粒过程中采取喂入、打击、搓擦、分离。
1打击
由工作部件（如钉齿或纹杆）打击穗头（或反过来由穗头碰击台面，如南方水稻拌桶脱粒）使谷粒产生振动和惯性力而破坏它和穗轴连接。它取决于打击速度大小和打击机会多少。
2搓擦
它是指谷层在挤压状态下在层内出现挫动而使谷粒脱落，发生在钉齿或纹杆滚筒脱粒间隙中。它取决于揉搓松紧度（强度），也就是间隙大小和谷层疏密。
因为打击脱粒必需要有部件和谷粒间较大相对速度这一个条件，所以这种脱粒通常出现在茎秆静止（如半喂入式）或运动速度很低(如纹杆、钉齿滚筒喂入口处）时候。而揉搓则不一样，它发生在已经取得较大运动速度（如在脱粒间隙后段）谷层内部，因为相对揉搓而脱粒。
3.脱粒装置
图3 纹杆滚筒脱粒装置及脱粒过程
1.喂入轮 2.3.除草.挡草板 4.逐稿轮
脱粒装置采取全喂入切流式脱粒。
切流式脱粒装置中，作物喂入后沿滚筒切线方向进入又流出，在此过程中在滚筒和凹板之间进行脱粒，属此型式有纹杆滚筒、钉齿滚筒式和双滚筒脱粒装置。
3.1、纹杆滚筒式脱粒装置
它由纹杆滚筒和凹板组成。作物进入脱粒间隙之初受到纹杆数次打击，这时就脱下了大部分谷粒。随即因靠近凹板表面谷物运动较慢，靠近纹杆谷物运动较快而产生揉搓作用，纹杆速度比谷物运动速度大，它在谷物上面刮过，使得后者象爬虫一样蠕动（图3），从而产生谷物径向高频振动。同时当谷层在间隙中以波浪式移动时，其波浪向出口处逐步变小。高速摄影纹杆滚筒和凹板间脱粒过程表明，谷粒在其间运动平均速度为5m/s左右，逐步增至8m/s或更高部分，茎秆亦为这一数值，二者最大瞬时速度可达25－30m/s左右。运动加速度平均为3000m/s2左右，由此形成惯性力有利于脱粒。同时表明在入口阶段，在打击和搓擦共同作用下脱粒和由此引发振动。在此期间小麦脱粒已基础完成，中段时穗头几乎已全部脱净，仅有不成熟籽粒还未脱净，茎秆已开始破碎。出口段中以搓擦为主，完全脱净，茎秆破碎加重。谷物被抛离滚筒速度可达12－15m/s。谷粒在凹板上有60－90％可被分离出来，分离率密度分布亦是在入口段为最高并以指数函数规律下降。所以当凹板包角已经较大时，再以扩大包角来增强分离是无效。
纹杆滚筒式特点是有很好脱粒、分离性能，稿草断碎较少；对多个作物有很好适应性，尤其适合麦类作物。结构较简单，故利用最广泛。不过假如作物喂入不均匀和作物湿度较大，则对脱粒质量有较大影响。
（一）结构
1．滚筒
图4 开式和闭式滚筒
a.开式 b.闭式 H.抓取高度
纹杆滚筒有开式和闭式之分（图4）。开式滚筒上纹杆之间为空腔，有较大抓取高度，抓取能力强。作物可纵向或横向喂入脱粒。闭式滚筒纹杆装在薄板圆筒上，转动时周围空气形成涡流小，功率耗用小，稿草也不易缠绕或进入滚筒腔内。它通常适于横向喂入脱粒和适适用于玉米脱粒。
图5 纹杆(A型和D型)
滚筒轴上装有若干个由钢板冲压成多角辐盘，其凸起部分安装纹杆（图4a），较老部分为圆形辐盘，其上铆接纹杆座和纹杆，后者用特制螺栓固定。
为了平衡，纹杆总是偶数，通常为6、8、或10根，随滚筒直径而异。过密其抓取能力减弱，且不便于拆装。通常纹杆间距为180－250mm，纹杆有A型和D型两种（图5）。
A型纹杆经过纹杆座安装在辐盘上。纹杆座高，抓取能力强，鼓风作用大，消耗功率多，周围紊乱气流对分离谷粒及抛离稿草均不利。D型纹杆为弯曲型钢断面，适适用于多角辐盘，其尾部相当于纹杆座，起抓取作用。它用螺栓直接固定于辐盘上，结构简单。纹杆表面斜纹可增强抓取和搓擦能力，左右纹向交替安装，可抵消脱粒时茎稿向一侧轴向移动。
图6 栅格状凹板
a.侧视剖面图 b.分离筛孔
2．凹板
通常为栅格式（图6），当凹板包角（α）超出1200时多分为两块，凹板筛孔率（ψ，为筛孔总面积占凹板总面积比率）通常为40－70％左右。在一定范围内筛孔率越大分离效果越好。格板间孔长（b）为30－40mm，筛条间距（a）为8－15mm，较宽时断穗增多。有机器上备有盖板把凹板前部盖住，以预防收获难脱小麦时出现过多断穗。格板应有必需棱角和足够强度，以确保脱粒性能和预防变形。格板顶面高出筛条，h＝5－15mm，确保脱粒和分离作用，过大易使茎稿破碎。
凹板面积是决定脱粒装置生产率关键原因。凹板弧长增大，横格数也增多，脱粒和分离能力增强，生产率提升；但脱出物中碎稿增多，功率耗用增大。包角过大易使潮湿作物缠绕滚筒，对分离率要求不太高或在直流型联合收获机上喂入谷层较薄脱粒装置可采取较小包角，弧长为300－400mm，现有脱粒机上则为350－700mm，包角为100－1200，甚至能够达1500或更大。
在凹板入口处谷物喂入方向线和滚筒轴心垂直距离h（图9－5）最好为D/4左右，这对作业质量及能量消耗指标来说全部较合适。
3． 脱粒装置调整机构
在使用中常常调整是脱粒滚筒转速和脱粒间隙，以适应不停改变着作物状态如湿度、成熟度和植株密度等。当收获不一样种类、品种作物，那就更得调整了。
五、和预期研究计划任务和目标比较及存在问题分析