油菜聯(lián)合收獲縱軸流脫離系統(tǒng)的研究.pdf

1、油菜是中國面積最大的油料作物。針對我國油菜聯(lián)合收獲技術(shù)研究中存在的脫粒分離裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜、性能較低，尤其是損失率、含雜率居高不下的現(xiàn)實(shí)問題，研究設(shè)計(jì)了一種新型油菜脫離系統(tǒng)，將傳統(tǒng)割臺(tái)的割斷、輸運(yùn)和脫粒等功能進(jìn)行集成。利用虛擬樣機(jī)技術(shù)設(shè)計(jì)集成作業(yè)滾筒，并設(shè)計(jì)制作臺(tái)架試驗(yàn)裝置;建立油菜輸運(yùn)的動(dòng)力學(xué)模型，利用MATLAB軟件進(jìn)行模型的分析與模擬，探求油菜運(yùn)送機(jī)理;利用離散元方法分析油菜在脫粒腔內(nèi)的受力狀態(tài)與運(yùn)動(dòng)規(guī)律，揭示油菜脫粒機(jī)理;開展了集成

2、作業(yè)滾筒脫粒效果的臺(tái)架試驗(yàn)。主要研究內(nèi)容有如下幾個(gè)方面:
　　(1)開展了油菜莖稈與果莢基礎(chǔ)力學(xué)特性的測試實(shí)驗(yàn)，闡釋了油菜莖稈與果莢在剪切和壓縮作用下的力學(xué)特性。結(jié)果表明:莖桿剪切力和壓縮力隨時(shí)間的變化并不明顯，靠近最后收獲期的油菜莖桿剪切力并不是實(shí)驗(yàn)測得的最大值，因而在確定油菜收獲時(shí)間時(shí)可以不將割斷功耗作為影響因素。油菜果莢擠壓力變化和其生長日期有一定關(guān)聯(lián)，隨著成熟度的提高，果莢含水率逐步降低，其生物質(zhì)結(jié)構(gòu)變得易于發(fā)生變形和開裂

3、，這有利于油菜的脫粒作業(yè)。
　　(2)開展了不同脫粒方式對收獲期油菜果莢脫粒效果的對比分析研究，闡釋了不同脫粒方式對油菜果莢的脫粒效果。結(jié)果表明:果莢脫凈率和脫粒功耗之間呈對數(shù)關(guān)系，在脫粒功耗較低時(shí)，油菜果莢脫凈率隨脫粒功耗的增加而大幅度提高，但是隨著脫粒功耗繼續(xù)增加，增加速率逐漸變緩并趨于其極限值。同時(shí)功耗的增加也易于導(dǎo)致果莢殼的破碎和籽粒的破損，進(jìn)而增大分離和清選過程的難度和降低收獲油菜籽粒的品質(zhì)，因而不宜為了提高脫凈率而一味

4、地增大脫粒功耗;搓擦脫粒油菜果莢脫凈率高達(dá)99％，而碾壓脫粒脫凈率小于86％，沖擊脫粒脫凈率小于66％，在單位脫粒量功耗大于0.5J/g后，相同脫粒功耗下，揉搓脫粒的脫凈率高于碾壓脫粒和沖擊脫粒，油菜聯(lián)合收割機(jī)脫粒裝置宜選擇沖擊脫粒和搓擦脫粒組合的脫粒方式。為此論文選擇脫粒釘齒和編織篩網(wǎng)組合、軸流方向自下而上的技術(shù)實(shí)施油菜聯(lián)合收獲后的脫離。
　　(3)設(shè)計(jì)了一種新型的組合式油菜脫離系統(tǒng)。在傳統(tǒng)收獲機(jī)割臺(tái)的割斷和輸送功能的基礎(chǔ)上，在

5、割臺(tái)滾筒上增設(shè)脫粒釘齒和切刀，使得割臺(tái)滾筒在輸送功能的基礎(chǔ)上同時(shí)具有脫粒和割斷功能;取消傳統(tǒng)機(jī)型中的鏈耙式輸送裝置，將縱軸流脫離滾筒的喂入機(jī)構(gòu)直接和割臺(tái)滾筒的伸縮撥齒機(jī)構(gòu)相接，縮短了物料傳送環(huán)節(jié)，簡化了結(jié)構(gòu)。為有效開展該系統(tǒng)的試驗(yàn)研究，分別配套設(shè)計(jì)并試制了縱軸流脫離試驗(yàn)裝置和組合式脫離試驗(yàn)裝置。
　　(4)利用高速攝影技術(shù)和離散元分析方法，對油菜在伸縮撥齒機(jī)構(gòu)作用下進(jìn)入到縱軸流脫離系統(tǒng)以及在該系統(tǒng)中運(yùn)動(dòng)的過程進(jìn)行了觀察和分析。結(jié)果

6、表明:油菜在伸縮撥齒作用下按拋物線軌跡運(yùn)動(dòng)到縱軸流脫離系統(tǒng)，并在該脫離系統(tǒng)內(nèi)作不規(guī)則圓周螺旋運(yùn)動(dòng)，其軸向運(yùn)動(dòng)速度呈現(xiàn)出近似脈動(dòng)變化特征，受到的作用力主要來自于和脫粒釘齒與項(xiàng)蓋螺旋撞擊產(chǎn)生的間歇震蕩的沖擊力。籽粒在脫離滾筒內(nèi)的軸向運(yùn)動(dòng)速度較快，螺旋軌跡線的螺距較大，秸稈的軸向運(yùn)動(dòng)速度慢于籽粒，其螺旋軌跡線的螺距較小。物料在上升時(shí)段的速度較低，在下落階段和遭受撞擊后的速度較高。
　　(5)開展了縱軸流脫離滾筒對完熟期油菜的脫離試驗(yàn)。結(jié)

7、果表明:脫粒滾筒轉(zhuǎn)速、釘齒間距、脫粒間隙和滾筒軸線傾斜角等因素都影響到篩下籽粒脫出比率。篩下籽粒脫出比率與滾筒轉(zhuǎn)速之間呈現(xiàn)出拋物線關(guān)系，轉(zhuǎn)速為771r/min時(shí)篩下籽粒脫出比率最高。釘齒間距取為100mm、225mm、前半段間距200mm與后半段間距為100mm組合三種形式均可得到較高的篩下籽粒脫出比率;脫粒間隙取為25mm和滾筒軸線傾斜角度為250的篩下籽粒脫出比率較高;篩下物由籽粒、穎雜和莖桿等成分組成，篩下脫出各成分沿滾筒軸線呈現(xiàn)