小麦脱粒机研究报告

小型谷物脱粒机研究报告脱粒作业的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。此外,要求生产率高，功率耗用低，并且有脱多种作物的通用性。根据要求谷粒的脱净率要求在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%与2.5%,清洁率要求不低于 98%。脱粒机械有人力简易式、动力半复式以及大中型复式。根据作业的作物不同，有以脱水稻为主兼脱小麦，也有以脱小麦为主兼脱其他作物，也有以脱杂粮为主等多种型式。一、项目计划目标及主要研制内容1、计划目标:适应水稻和不同高度小麦脱粒的小型谷物脱粒机，脱离率98% ,破损率61%。2、研制内容：在市场现有的小型小麦脱粒机基础上研制适应于水稻和不同高度小麦脱粒的小型谷物脱粒机，通过实验，获得小麦、水稻脱粒的关键参数，完成谷物脱粒机样机设计。二、项目的技术关键，包括技术难点、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.脱粒机的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，作物茎秆的尾部被夹住，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，否则会造成较大损失。一、全喂入式脱粒机按脱粒装置的特点，全喂入式脱粒机可分为普通滚筒式和轴流滚筒式两种。（一）普通滚筒式脱粒机它配备纹杆滚筒或钉齿滚筒或二者兼备的脱粒装置。按机器性能的完善程度分为简式、半复式和复式三种。简式一般只有脱粒装置，动力为3.75.2KW ,生产率约为500 1000kg/h ,脱粒后大部分谷粒与碎稿混杂，小部分与长稿混在一起，需人工清理。半复式具有脱粒、分离、清粮等部件，脱下的谷粒与稿草、颖壳等分开。以中小型为多，一般生产率为500 1000kg/h,配7.4 11KW的动力机。复式除脱粒、分离、清粮装置外，还设有复脱、复清装置，并配备喂入、颖壳收集、稿草运集等装置；一般还可分级，直接得到商品粮，单图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.喂入装置独收集的饱满谷粒可作种子用。生产率为2000kg/h以上，配14-22KW动力机。在结构完善的月粒机（图 1）上，脱粒的工艺过程为：作物由喂入装置送入脱粒装置,脱粒后茎稿通过分离装置分离出夹带的谷粒并排出机外。脱下的谷粒、颖壳、断穗、碎草等由阶状输送器输送到由风扇和筛子组成的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，获得干净谷粒。筛尾排出的断穗经杂余螺旋推运器、复脱器与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的分离装置便可将谷粒与茎稿几乎完全分开。作业时作物由脱粒装置的一端喂入，在脱粒间隙内作螺旋运动， 脱下的谷粒同时从凹板栅格中分离出来，而茎稿由轴的另一端排出。结构较完善的轴流滚筒式脱粒机上，还设有清粮装置。二、半喂入式脱粒机L& _ _例一例图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、排杂轮、谷有简式与复式之分。复式由半喂入式脱粒装置、清选风扇（或配振动筛）粒输送装置等组成（图2）。作物由夹持机构沿滚筒轴向通过脱粒装置，在脱粒室的作物穗部受弓齿的梳刷、打击脱粒。脱后的稿草由脱粒装置一端排出机外。脱下的谷粒、颖壳、碎草混杂物通过凹板的筛孔进入清粮室，由风扇气流和筛选把杂质排出机外，谷粒则通过输送装置送至出粮口。脱粒装置后的副滚筒可将断穗复脱，并将碎草迅速排除。为了适应家庭使用，小型谷物脱粒机必须具备以下特点：体积小、结构简单紧凑、工作稳定、便于搬运、功率小、操作简单，脱离装置采用普通滚筒式脱粒。2 .脱粒装置的技术要求和工作原理脱粒装置是脱粒机的核心部分。它不仅在很大程度上决定了机器的脱粒质量和生产率, 而且对分离清选等也有很大影响。2.1 脱粒装置的技术要求对脱粒装置的技术要求主要是：脱得干净；谷粒破碎少；分离性能好；通用性好，能适 应多种作物及多种条件；功率耗用低；在某些情况下要求保持茎稿完整或尽可能减少破碎。 上述技术要求和谷物本身的脱粒特性是形成各种型式脱粒装置的基础。2.2 脱粒装置的工作原理为了使谷粒脱离穗轴，在脱粒过程中采用喂入、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，如南方水稻的拌桶 脱粒）使谷粒产生振动和惯性力而破坏它与穗轴的连接。它取决于打击速度的大小和打击机会的多少。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的脱粒间隙中。它取决于揉搓的松紧度（强度） ，也就是间隙的大小和谷层的疏密。因为打击脱粒必须要有部件与谷粒间较大的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、钉齿滚筒的喂入口处）的时候。而揉搓则不同，它发生在已经获得较大运动速度（如在脱粒间隙的后段）的谷层内部，由于相对揉 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.逐稿轮脱粒装置采用全喂入切流式脱粒。切流式脱粒装置中，作物喂入后沿滚 筒的切线方向进入又流出，在此过程中在 滚筒与凹板之间进行脱粒，属此型式的有 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的多次打击，这时 就脱下了大部分谷粒。随后因靠近凹板表 面的谷物运动较慢，靠近纹杆的谷物运动 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）,从而产生谷物的径向高频振动。同时当谷层在间隙中以波浪式移动时，其波浪向出口处逐渐变小。高速摄影纹杆滚筒与凹板间的脱粒过程表明，谷粒在其间运动的平均速度为5m/s左右，逐渐增至 8m/s或更高一些，茎秆亦为这一数值，二者的最大瞬时速 度可达2530m/s左右。运动的加速度平均为 3000m/s2左右，由此形成的惯性力有助于脱 粒。同时表明在入口阶段， 在打击和搓擦共同作用下脱粒以及由此引起的振动。在此期间小麦脱粒已基本完成，中段时穗头几乎已全部脱净，仅有不成熟的籽粒尚未脱净，茎秆已开始破碎。出口段中以搓擦为主，完全脱净，茎秆的破碎加重。谷物被抛离滚筒的速度可达12-15m/so谷粒在凹板上有 60 90%可被分离出来，分离率的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的。纹杆滚筒式的特点是有较好的脱粒、分离性能，稿草断碎较少；对多种作物有较好的适应性，尤其适合麦类作物。结构较简单，故运用最广泛。但是如果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）构造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，有较大的抓取高 度，抓取能力强。作物可纵向或横向喂入脱 粒。闭式滚筒的纹杆装在薄板圆筒上，转动 时周围空气形成的涡流小，功率耗用小，稿 草也不易缠绕或进入滚筒腔内。它一般适于 横向喂入脱粒和适用于玉米脱粒。滚筒轴上装有若干个由钢板冲压成的多角辐图5 纹杆（A型与D型）盘，其凸起部分安装纹杆（图 4a）,较老 一些的为圆形辐盘，其上挪接纹杆座和纹 杆，后者用特制螺栓固定。为了平衡，纹杆总是偶数，一般为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。一般纹杆间距为180 250mm,纹杆有 A型与D型 两种（图5）。A型纹杆通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,周围的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。纹杆表面的斜 纹可增强抓取和搓擦的能力，左右纹向交替安装，可抵消脱粒时茎稿向一侧的轴向移动。2 .凹板一般为栅格式（图6）,当凹板包角（a） 超过1200时多分为两块，凹板筛孔率（少， 为筛孔总面积占凹板总面积的比率）一般为40 70%左右。在一定范围内筛孔率越大分离效 果越好。格板间的孔长（b）为30 40mm ,筛 条间距（a）为8 15mm,较宽时断穗增多。 有的机器上备有盖板把凹板前部盖住，以防止 收获难脱小麦时出现过多的断穗。格板应有必 要的棱角和足够的强度，以保证脱粒性能和防 止变形。格板顶面高出筛条，h = 515mm,保证脱粒和分离作用，过大易使茎稿破碎。凹板面积是决定脱粒装置生产率的重要因素。图6栅格状凹板a.侧视剖面图b.分离筛孔凹板弧长增大，横格数也增多，脱粒和分离能力增强，生产率提高；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的脱粒装置可采用较小的包角，弧长为 300-400mm ,现有脱粒机上则为 350- 700mm,包角为100 1200,甚至 可以达1500或更大。在凹板入口处谷物的喂入方向线与滚筒轴心的垂直距离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都较恰当。3 .脱粒装置的调节机构在使用中经常调节的是脱粒滚筒的转速和脱粒间隙，以适应不断变化着的作物的状态如湿度、成熟度和植株密度等。当收获不同种类、品种的作物，那就更得调节了。五、与预期研究计划任务和目标比较及存在的问题分析