高水分玉米脱粒滚筒装置的研究与设计

发布时间：2020-06-11 14:42

【摘要】：玉米是我国高产粮食作物,迄今为止,玉米的种植面积已经成为全国第二大作物,很多地区都是在对玉米进行晾晒,蒸干水分之后进行脱粒,这样能适当减少玉米的破碎程度,且晾干之后玉米不容易腐烂。现在大多数玉米脱粒都是采用机械脱粒,既减轻劳动力又增加脱粒效率,所以对于玉米脱粒机的性能的提高是目前亟待解决的问题。本文研究的是高水分玉米脱粒滚筒装置,高水分玉米(亦称湿贮玉米)的收获与贮存为替代家畜日粮中的部分精料提供了新的选择。高水分玉米是指含水量较高的玉米,正常玉米的含水量为14%~16%,高水分玉米含水量可达30%以上。本文通过对国内外玉米脱粒装置研究成果和现状进行分析和总结,研究和设计了玉米脱粒装置,对玉米脱粒元件进行分析和优化,利用仿真分析对脱粒装置的各个部分进行有效的仿真分析,研究的主要内容和结论有以下几方面:(1)将玉米脱粒装置的整机装置进行三维建模,并研究和分析设计各部分的尺寸,对玉米脱粒元件进行分析比较,选择最优组合和排列,保证玉米收获过程中对玉米籽粒产生较小的破碎率的同时将玉米棒脱净。(2)使用ADAMS软件将玉米脱粒装置脱粒过程中的玉米与各个部件之间的受力关系进行分析:纹杆块和钉齿混合螺旋排列的方案为最符合脱粒原理和脱粒需求的,打击产生的与玉米之间的力多数处在临界力640N和1820N之间,保证了本玉米脱粒装置对脱净率和破碎率的要求,节省了分析过程,为下一步的实施奠定基础。(3)采用ANSYS有限元分析对玉米脱粒装置进行两方面的分析:1)对纹杆块和钉齿使用Static Structural模块进行静力学分析,对纹杆块和钉齿在玉米脱粒滚筒工作过程中受到的应力进行仿真模拟,分析脱粒元件在脱粒滚筒受到两方面的力的作用,在模块中施加一个力,分析显示脱粒元件所受到的最大应力值,对比选择材料的物理参数,得出材料选择合理,符合脱粒需求。2)对整个玉米脱粒滚筒进行Modal模块计算,上部分静力学分析已经验证,材料选择正确,所以在模块中添加Q235-A材料,赋予物理特性,仿真选择6阶固有频率进行模态仿真分析,玉米脱粒装置外动力源机振频率为8.3~10Hz,玉米脱粒滚筒最小频率第一阶振型的频率为10.304Hz,仿真结果表明机器在运行时不会发生共振。可以实施台架试验。(4)正交试验设计和台架试验1)台架试验是农业机械科学实验的重要方法之一,对玉米脱粒装置在室内模拟真实环境下进行试验,通过查阅文献和分析,确定三种影响脱粒效果的因素,分别为凹板间隙、滚筒转速、喂入量。确定两种指标来判断影响因素的结果,分别为籽粒破碎率和籽粒脱净率。为节省实验步骤,将重复无效的试验省略,采用做有效的23组数据进行试验验证,通过试验得出23组破碎率和脱净率的数值。2)将试验得出的数值整理好进行正交试验设计分析,通过Design-Expert8.0.6软件进行试验设计,采用三因素五水平二次回归正交旋转中心组合设计试验方案,通过图表分析可得三个因素都对两个试验指标有影响,再分别进行单个因素对性能指标的影响效果分析:转速和喂入量恒定,凹板间隙改变时,凹板间隙对籽粒破碎率的影响并不十分显著,未脱净率随着凹板间隙的增加逐渐升高;间隙和喂入量恒定,滚筒转速越快,籽粒破碎率越高,未脱净率越大;凹板间隙和转速恒定,喂入量增加,破碎率变大,脱净率呈现先升高后下降的趋势。3)多因素交互作用对性能指标的影响:根据优化结果可知:凹板间隙为78mm,滚筒转速为324.8r/min,玉米喂入量为4kg/s时,籽粒破损率为4.53%,玉米未脱净率为0.65%。
【图文】：

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间直到含水率降到 20%-30%，使用高水分玉米脱粒机进行脱粒[27-28]。含水率较高导粒容易破碎，导致玉米的产量降低。所以，针对上述情况及问题，研制出适用于高型玉米脱粒机是本文的主要目的。玉米脱粒机的种类高水分玉米脱粒机主要可以按照以下几种方式进行分类：脱粒原理、谷物相对滚筒、工作元件。.1 按脱粒原理分类脱粒原理可以按照五种类型分类：打击原理玉米脱粒机、搓擦原理玉米脱粒机、碾米脱粒机、挤搓原理玉米脱粒机和差速原理玉米脱粒机[29-30]。击原理玉米脱粒机打击原理设计的[31]玉米脱粒装置对玉米种子破坏性大，相较于其他形式的脱净率较作元件钉齿或者纹杆块打击玉米棒，玉米棒与凹板间产生搓擦作用，，同时使玉米籽向破坏力，实现脱粒效果。如图 1-1

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弹性元件，4.分离筛，5.V 1-2 搓擦式玉米脱粒1-2 Rubbing corn thres理，对玉米棒产生挤位移，它们之间存在率低的玉米棒伤害较小年代美国一位工程师
【学位授予单位】：东北农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：S226.1

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