钉齿滚筒式脱粒装置的设计

钉齿滚筒式脱粒装置的设计

脱粒机将割下的作物进行脱粒、分离和清选，以获得所需谷粒。它是提高生产率，改善劳动条件，确保丰产、丰收的重要手段。我国的脱粒机械主要有人力简易式、动力半复式及大中型复式3种。在我国农业机械化逐步发展的过程中，脱粒机仍占重要地位，并将在品种、质量上积极发展。为适应我国农业机械化逐步发展的要求，在应用传统技术的基础上，对部分部件进行改进创新，取长补短，设计了钉齿滚筒式脱粒装置。

1 钉齿滚筒式脱粒装置工作原理

脱离装置的特点是:抓取谷物能力强，不均匀喂入适应性好，适于潮湿作物以及水稻、大豆等作物脱粒;对装配要求高，成本高，稿草断碎多，凹板分离能力低，功率耗用较纹杆式高。

脱粒机工作时，谷物植株从脱粒总成的喂入口喂人，在电机带动脱粒总成中的脱粒滚筒及风扇转动的过程中，在脱粒滚筒钉齿的打击揉搓与摩擦作用下脱粒;脱粒后的谷物经筛板漏下，并沿溜板滑下;杂物由风机沿溜板斜向上吹出机体外，实现谷物与杂物的分离清选。在此工作过程中，可通过调节调风板、风扇给风量来调节去杂能力。如遇堵塞，可转动扳手打开底部筛板，利于清除堵塞物或残留物。

钉齿滚筒的脱粒原理为:作物被钉齿抓取后进入脱粒间隙，在钉齿打击及齿侧面、钉齿顶部与凹板弧面的搓擦作用下脱粒。钉齿凹板为栅格状时，可能会有30%—75%的谷粒被分离出来;无筛孔时，则全部夹在茎稿中。

2钉齿滚筒式脱粒装置详细设计

钉齿滚筒式脱粒装置由钉齿滚筒和钉齿凹板组

成。钉齿滚筒脱离装置的脱离性能与谷物喂入量、脱粒速度等有关。钉齿滚筒脱离装置的凹板分离率比纹杆滚筒式小，这是由于凹板上有钉齿，减少了有效分离

面积，同时也阻挡了谷物在凹板表面上的运动速度。钉齿滚筒的脱粒速度对谷物的破碎作用非常显著。

2.1 钉齿滚筒

钉齿按螺旋线成排固定在齿杆上。脱粒机上常用的钉齿有板刀齿、楔齿和弓齿。板刀齿薄而长，抓取和梳刷脱粒作用强，对喂人不均匀的厚层作物适应性好，打击脱粒的能力也比楔齿强。由于其梳刷作用强，齿侧间隙又大，因此脱壳率较低，利于对水稻进行脱粒。此外，由于其齿薄、侧隙大、齿重叠量小，因此功率消耗也比楔齿低。

楔齿基宽顶尖，纵断面几乎成正三角形，齿面向后弯曲，齿侧面斜度大，脱潮湿长秆作物时不易缠绕，且脱粒间隙的调整范围大。在水稻脱粒时，弓齿的脱粒效果比刀齿好，凹板分离率较高，脱粒作用较柔和，破碎率和破壳率均较低。

经分析及试验，确定采用板刀齿。板刀齿的工作面后倾角为10,20。，大多用于双滚筒脱粒装置的第一滚筒上(后倾角大，脱草好，功率耗用较低)。用板刀齿对水稻进行脱粒的试验表明:后倾角在0-37.50范围内变化时，谷粒损伤有所减轻，且功率耗用减少25%左右，但脱不净损失增加30%-50%:后倾角在在0,12.50范围内变化时，谷粒损失几乎没有增大。

2.2钉齿的排列及滚筒长度、直径

钉齿数量及排列对脱粒性能有很大影响。在钉齿数量一定的情况下，若一个钉齿的运动轨迹内只有一个钉齿通过，则不仅生产率很低，而且滚筒必须很长。因此，应尽量让若干个钉齿在同齿迹内回转。为了确保工作均匀，钉齿应在同一齿迹内均匀分布，即按多头螺旋线来排列钉齿。

螺线导程的计算公式为:

t=Ma (1)式中:o为齿迹距，mm;M为齿杆数，常取6-12。一般情况下，齿杆数为螺线头数k的整数倍，即每个齿迹有k个齿通过。因此，增加k的数量，有利于

提高生产率。但生产实践表明，k值也不宜过大。相邻齿在齿杆上距离的计算公式为:

B=Malk (2)

滚筒长度计算公式为:

L=a(Z/k-1)+2?, (3)式中:口为齿迹距，多为25-50 mm:Z为滚筒上钉齿总数，根据经验数据确定:?L为钉齿距齿杆端顶的距离，根据结构需要确定。

滚筒直径计算公式为:

D=Ms/w+ 2h (4)

式中:为钉齿高度;s为距杆间距。

齿距一般为50-100 mm。经计算分析，确定o=40 mm;k =4;M=12个:B=120 mm;Z=120个;AL=50mm; L=1260 mm;h=40 mm;s=600 mm。

钉齿在脱粒腔整个宽度内合理排列，且轨迹应均匀分布，以保证物料不会瞬间被推向一侧，有利于转子的动静平衡。钉齿采用螺旋排列方式，因为该种形式能够充分发挥每个钉齿的作用，并且有利于秸秆杂质和籽粒的轴向移动，从而有利于提高脱净率，有效防止秸秆在脱粒滚筒上的缠绕。

2.3凹板

凹板有组合式和整体式之分。组合式凹板的包角大多为1000。钉齿排数一般为4-6排，只在对难度比较大的粳稻脱粒时，才用6排。凹板上的齿距为B’=2a=80 mm。头排或头二排齿较稀，B "=4a= 160 mm(前后排齿交错排列。

滚筒钉齿与凹板钉齿的最大重合度一般为30-50 mm，齿端和齿侧的最小间隙不小于3 mm(稻、麦)。脱粒间隙最大时，上下钉齿可完全脱开，没有重合度。凹板弧面与滚筒齿端面的间隙由大变小。

钉齿滚筒的功率耗用略高于纹杆滚筒。小麦脱粒时的单位喂人量平均功率耗用为3.7-4.4 kW/(kg/s)。凹板上每增多一排齿，就会增加5%-15%功率耗用。但排数

多，功率波动较小。齿侧间隙大的脱粒装置，其功率耗用可比齿侧间隙小的减少20%-30%。钉齿滚筒式脱粒装置对不均匀喂人的适应性较好，功率波动小。综合分析各方面的因素，确定最大功率为平均功率的1.5倍。改变滚筒与凹板之间的间隙大小，能调整搓擦的作用强度。

3结论

在滚筒脱粒装置的工作过程中，脱粒功率消耗在整机功率消耗中占较大比重(在脱粒机上约占70%，在联合收获机上占40%以上)。其运转稳定与否直接决定脱粒和分离作业的质量。本机采用钉齿滚筒式结构设计，利用打击搓擦与摩擦原理进行脱粒，喂人方式为切向，具有结构简单、体积小、质量轻、造价低、便于搬运、性能稳定可靠的特点，且脱粒、清选可同时完成。另外，其在满足脱粒要求的同时，能保持脱粒后小麦完好，破碎率<3%，脱净率>95%。

班春华(辽宁省农业机械化研究所)

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