我国农业生产对玉米收获的机械化和智能化水平提出了更高的要求,脱粒是玉米机械化收获中关键环节,机械脱粒造成的玉米籽粒破碎和损伤严重制约着玉米收获质量。本项目针对当前我国高含水率玉米收获领域的高破损问题,分析脱粒装置在脱粒过程中存在的问题及形成原因,开展对高含水率玉米的物理力学特性研究,对现有装置进行实验,探究喂入量、脱粒间隙、脱粒元件排布、滚筒转速等工作参数的最优组合,在现有基础上创新设计一种柔性纵轴流脱粒装置,创新点集中于脱粒间隙的智能控制以及柔性脱粒元件设计,对三维模型进行EDEM仿真实验,调整不足,研制符合要求的样机,开展样机各项测试,最终实现对高含水率玉米的低损高效脱粒(1)应用领域和技术原理、用途:我国农业生产对玉米收获的机械化水平提出了更高的要求,本装置针对当前我国高含水率玉米收获领域的高破损问题,探究喂入量、脱粒间隙、脱粒元件排布、滚筒转速等工作参数的最优组合。
(2)技术性能指标:剑齿元件和万向柔性钉齿元件均采用螺旋线排列。本装置滚筒长度范围为2-3m。确定滚筒齿根圆直径为400mm,脱粒部件高75mm,滚筒直径550mm。脱粒滚筒顶盖内表面铣有仿生波纹,波纹凸起高度设置为20mm。凹板筛以圆形钢管代替栅格板和筛条。共装有12个弹簧,弹簧劲度系数为7.2-13.1N/mm之间。
(3)主要设计要素:一种自适应调节脱粒间隙系统,可使玉米在受压时增大脱粒间隙,玉米脱离凹板筛时缩小脱粒间隙,全程动态贴合玉米轮廓;一种柔性万向钉齿,对玉米有一定范围的转向缓冲作用,可借助转向时的惯性力冲击其他玉米;一种新型剑齿,实现揉搓脱粒与冲击脱粒结合,合理适应玉米籽粒的脱粒工作。
(4)作品的创造性、先进性、可行性及实用性简介:
1)创新一种自适应调节脱粒间隙系统,顶盖与凹板筛之间留有间隙,间隙中间有缓冲弹簧,玉米在受到强烈挤压时,缓冲弹簧受到凹板筛侧的拉力改变,缓冲弹簧伸长量变化从而改变脱粒间隙。
2)本滚筒前半段采用圆角剑齿结构,使圆角面与玉米籽粒相接触,此时脱粒方式属揉搓脱粒,对于剑齿侧面的玉米籽粒,该剑齿则采用冲击脱粒的方式将与侧面接触的籽粒脱下。
3)创新设计一种柔性万向钉齿,当其对玉米的冲击力过大时,会转向一定角度来缓解冲击力,其次万向节外壳安装在轴上,球形橡胶外壳可增大与玉米果穗的接触面积和接触时间。 4)顶盖内表面铣有仿生波纹,可模仿人的手掌剥玉米,可使玉米在脱粒滚筒中转动的全程都受到充分揉搓。
5)对样机开展了两次测试,采用了含水率为29%的金菀玉767玉米,分别以滚筒转速和导流板角度为变量,发现滚筒转速在425rpm和导流板角度24°较为合适。