钉齿式双滚筒轴流脱粒与分离装置的试验研究

化管理水平日益提高的要求，解决水稻收获的难题已迫在眉 捷。 国外对轴流技术研究较早， 投入生产的机型较多。 为了加速 对国内外技术的了解，我们研制了一个试验台，以对现存的主 要脱粒与分离装置进行理论与试验研究，分析其结构与工艺参 数对性能指标的影响， 为轴流收获机械的研制提供理论依据。
! 试验装置
试验台由平皮带输送机、喂入辊、脱粒与分离装置、动力 台、 接料车、 控电柜等组成。可实现单轴流、 双轴流的钉齿、 弓 齿、 螺旋叶片带板齿、 纹杆等单一或组合形式的试验研究。本试 验台由计算机完成对主轴转速、主轴转矩、主轴功率、喂入速 度、 喂入辊转速、 脱粒滚筒线速度、 脱粒间隙等参数的实时数据 采集、处理，可完成对环境温度及环境湿度等环境参数的实时 数据采集， 可对动力台变频器电源、 动力台变频器离合器、 喂入 台变频器电源、 喂入台变频器电源、 喂入台变频离合器、 接料车 电源、 除尘风机等电气设备的开头量实现控制， 可通过 "# $ %&’ 控制局域网完成对下位变频器的变频参数采集与变频转速控 （结构示意如图 ! 所示 ） 制功能 。
图 + 各因素趋势图
&’ & 双滚筒钉齿脱粒与分离装置脱出沿轴向分布规律 的试验研究
在导角 8 ++’ -9、 线速度 8 //’ -" # $、 喂入量 8 /24 # $ 的条件 下，进行切向喂入的双钉齿脱粒与分离装置作脱出物轴向分布 规律中， 试验数据如图 & 。经过试验数据的分析， 对于脱出物中 籽粒沿轴向有一最高点， 喂入口宽度的中央附近， 在喂入段以外
万方数据
第-期
衣淑娟等： 钉齿式双滚筒轴流脱粒与分离装置的试验研究
轻杂物比例 1 功耗 23 一次脱不净率 1 夹带损失 1 总损失 1
7 ,( 7
进行。每次试验重复一次以上。采用正交设计方法安排试验。 试验指标为功耗、 脱不净率、 茎秆破碎程度、 夹带损失率等。
& 试验结果分析
&’ / 主要参数对脱粒与分离性能的影响
图 ! 脱粒与分离装置试验台结构示意图 !6 输送带 (6 喂入台变频器 76 速度传感器 %6 除尘风机 ’6 脱粒滚筒 56 接料车 )6 位移传感器 &6 扭矩仪 +6 动力台 !,6 电控柜
( 试验条件与方法
试验用当年收获的水稻 （籽粒水分 !)* $ !+* ，茎秆水分 ，在室内进行试验研究。试验参数的选择是分析前 (,* $ ((* ） 人对轴流脱粒与分离装置的研究结果， 选取喂入量 - ./ 0 1 2 、 滚筒
图 & 脱出物沿滚筒长度方向的分布关系
* 来自百度文库论
! / % 通过分析得出： 在试验条件下， 影响轴流脱粒与分离装置 性能主要因素的显著性依次是喂入量、 滚筒线速度、 导向板导角。 ! + % 分析了三个因素与性能指标之间的变化关系。喂入量 对各因素影响最大，由于对轻杂物比例影响较大使脱出物进入 清选装置， 给清选装置带来的负荷增加。 ! & % 得出在一定条件下脱出沿轴向分布规律。
布规律性不显著。且脱出物的分离规律受籽粒的分布影响较 大。
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&’ + 各因素参数的分析
通过正交试验取得的数据的直观分析，可得出各因素对性 能指标影响见表 + 。 表 + 参数优选试验极差分析结果
# 来稿日期： (,,’ $ ,5 $ (!
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中图分类号：TB5 文献标识码：G
随着近十余年来，由于水稻种植面积的不断扩大和对机械 线速度 - 3 0 1 2 、 导向板导角 - 4 2 三个主要参数。 其它参数为固定 值， 其中滚筒直径 %5,33， 长度 (,,,33， 脱粒间隙 (,33， 钉齿为 均匀排列。导向板导角的角度变化通过角度调节器来实现。
多因素正交试验安排与结果见表 / 所示。 表 / 钉齿式轴流脱粒与分离装置性能试验方案与结果
因素 指标 夹带损 总损 功耗 失 ! 1 % 失 ! 1 % ! 23 % .’ +, 5’ -* .’ +.’ /, .’ /( +&’ ). .’ // )’ */ .’ // .’ +.’ +5 ++’ (. .’ /5 ,’ +5 .’ /* .’ /, .’ +. +&’ ,. .’ +& ,’ +5 .’ /5 .’ +. .’ +. +/’ (5 试验 线速度 喂入量 一次脱不 轻杂物 导向板 号 导角 ! ! 6 % ! ! " # $ % # ! 24 # $ % 净率 ! 1 % 比例 ! 1 % / (’ ) /(’ /’ -’ ( &/’ )+ (’ ) + /(’ &’ & &’ ,) -+’ * & /(’ /*’ ) /’ -’ *5 **’ .( * /(’ /*’ ) &’ & +’ )* *)’ + (’ ) +) /’ -’ . +-’ / 5 +) (’ ) &’ & +’ &) *+’ ) ) +) /*’ ) /’ &’ (& +,’ ) , +) /*’ ) &’ & /’ *5 &-’ -5
试验中采用中间取样，模拟正常机器的工作状态，以尽量 符合生产实际情况，即测试前有 ’ 8 !,1 喂入行程为“预备区 ” ， （脱出物和茎草 ） 待工作正常后才进行测量和取样 ， 测试时间为 & 8 !,1，预备区和测试区之间用标记区分，试验时一次连续通 过，测试完成后机器仍继续工作一段时间，以保持脱粒工作时 的连续稳定。本试验中， 喂入输送带由变频器控制线速度， 固定 为 !3 0 1， 由在输送带上均匀放一定重量的水稻作为喂入量， 并 标记出开始与终了部分。 试验中参照《农业机械试验条件测定的一般规定》 （9:’(5( $ &’ ） 《稻麦脱粒机试验方法 》 （9:’+&( $ &5 ） 和 的要求
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功耗 ! 23 %
各因素对五个性能指标的影响显著程度综合排序为：喂入 量、 滚筒线速度、 导向板导角。从数值中可以看出， 喂入量对各 性能指标的影响最大。
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文章编号： !,,! $ 7++) - (,,5 2 ,’ $ ,,&& $ ,(
机械设计与制造 U@M=DACJP QC1D/A V U@A>W@MH>JC
第’期 (,,5 年 ’ 月
钉齿式双滚筒轴流脱粒与分离装置的试验研究
衣淑娟（黑龙江八一农垦大学 工程学院，大庆 !577!+）
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【摘要】 利用自行研制的试验台， 对切向喂入的钉齿式双滚筒轴流脱粒与分离装置进行多因素 的性能试验， 得出了滚筒线速度、 导向板导角、 喂入量同功耗、 脱不净率、 茎秆破碎程度、 夹带损失 率、 总损失等性能指标的试验结果， 明确了相互关系及影响， 分析了脱出物沿轴向分布规律。 关键词：轴流；脱粒与分离装置；水稻 【 !"#$%&’$】!" #$%&$ ’# &()*#$& ’+$&,+-". /"% ,&)/$/’-". )&$0#$1/"2& #0 %#34*& %$31 #0 /(-/* 5 0*#6 6+&$& )/%%7 6/, 0&% *#".-’3%-"/**78 /" &()&$-1&"’/* ’/4*& +/% 4&&" %&9&*#)&%: ;/<-". ,)-<& ’##’+ %$31 0#$ &(/1)*&8 ’+& $&*/’-#",+-), 4&’6&&" )&$0#$1/"2& -"%&( = )#6&$ 2#",31)’-#"8 3"’+$&,+&% $/’&8 *#,, $/’& #0 $&1/-"-". 2$#),8 &’2 > /"% 2#",’$32’-#"/* /"% 03"2’-#"/* )/$/1&’&$, = +&*-( /".*& #0 ’+& ’$/",)#$’ 9/"&8 0&&% $/’&8 27*-"%&$ ,)&&% > 6/, &()*#$&% 6-’+ ’+& &()&$-1&"’/* 1&’+#% #0 #$’+#.#"/* ’$-/* %&,-."8 /"% ’+& $&*/’-#",+-), 6+-2+ $&0&$, ’+&#$&’-2/* 4/,-, ’# %&,-." /"% 3,& #0 /(-/* 5 0*#6 3"-’ 6/, /"/*7?&%: ;+& %-,@ ’$-43’-#" #0 1/’&$-/* /0’&$ ’+$&,+-". /"% ,&)/$/’-". 6/, /"/*7,&%: ’+$&,+-". /"% ,&)/$/’-".: ()* +,%-#. !/0&1 2 31,+4 56%)#6078 &7- #)9&%&$078 :70$4 ;&--*
性能指标 一次脱不净率 ! 1 % 导向板导角 ! ! 6 % 线速度 ! ! " # $ % 喂入量 # ! 24 # $ % &’ &() &’ /(. +’ 5/. *’ +,*’ *(+ -’ .)+ .’ ,,, /’ &.+ +’ *5+ &,’ ,,, &&’ ./**’ *5"0 &)’ ()*&’ ,*) &+’ &(, "+ .’ (/& /.’ ,&+ /+’ .5) 极差 .’ /,. .’ /). .’ +.& "0 .’ /,, .’ /(, .’ /5"+ .’ .., .’ .+, .’ .&, 极差 .’ +.. .’ /(, .’ +/& "0 .’ +., .’ +/. .’ /("+ .’ .., .’ ./+ .’ ./, 极差 /-’ /&& /-’ &+. ++’ ,*. "0 /-’ &+/-’ /&) )’ 5/) "+ .’ /(+ .’ /,& /-’ ++& 极差 "0 "+ 极差
’ 的籽粒分布曲线为 $ % &*/’ (+, 7 .’ .+*,（ 茎杆分 ( 8 .’ (,) ） : 而断穗、
注：末脱损失很少（平均 .’ .+-1 ） ，所以不作性能指标考 虑。 由表 / 中的数据通过直观分析，得出各性能指标的总平均 值 为 ： 折 算 单 位 喂 入 量 功 耗 5’ .*23 # ! 24’ $ 7 / % ， 夹 带 损 失 （.’ +/1 ） ! .’ /,1 % ， 总损失 一次脱不净 ， 轻杂物比例 ! &,’ *&1 % ， （如图 率 ! &’ ,*1 % 。 将各因素与性能指标间的关系用趋势图表示 ， 从图中可见： +） （/ ） 在导向板导角变化中， 随着导向板导角的增加轻杂物比 例和一次脱不净率下降， 其它三个指标变化较平缓。 （+ ） 在滚筒线速度变化中， 一次脱不净和功耗随着滚筒线速 度增加而下降， 其余三个指标变化平缓。 （& ） 喂入量对性能指标的影响较大， 功耗、 轻杂物比例、 一次 脱不净率下降， 而总损失与夹带损失变化平缓。
轻杂物比例 ! 1 %
夹带损失 ! 1 %
总损失 ! 1 %
参考文献
/ 王万钧等 ’ 农业机械设计手册 ’ 机械工业出版社 : /(,,’ + 衣淑娟等 ’ 综合脱粒与分离装置试验台的设计 ’ 机械设计与制造， （- ） +..+ &, ; *.’ （/ ） & 王成芝等 ’ 轴流滚筒的试验研究 ’ 农业机械学报， /(,+ -- ; )+’ * 赵华海等 ’ 摘脱收获复脱分离装置的试验研究 ’ 农业工程学报 : /((（* ） )& ; ),’