玉米种子仿生脱粒机性能试验与参数优化

玉米种子仿生脱粒机是依据鸡喙离散玉米籽粒过程和裸手脱粒玉米籽粒过程的先离散后脱粒原理设计的,其具有低损伤、低破碎率等特点。为了优化玉米种子仿生脱粒机脱粒系统的有关参数,进而降低玉米种子在脱粒过程中的损伤,该文采用二次回归正交旋转组合设计的方法,以籽粒破碎率和脱净率为主要性能指标,选取差速辊转速、离散辊转速、脱粒辊转速和离散辊间隙、脱粒辊间隙为试验因素,对玉米种子仿生脱粒机进行了性能试验。并依据试验结果分别对离散辊转速与脱粒辊转速对破碎率和脱净率的影响,以及离散辊间隙与脱粒辊间隙对破碎率和脱净率的影响进行分析。分析结果表明:当离散辊转速在150~180 r/min和310~350 r/min,脱粒辊转速在270~350 r/min时,破碎率取得较小值;当离散辊转速在230~300 r/min,脱粒辊转速在150~200 r/min范围内时,籽粒脱净率取得最大值100%。当离散辊间隙在0~4 mm,脱粒辊间隙在5~9.2 mm时,籽粒破碎率取得最小值。当脱粒辊间隙在0~2.2 mm时脱净率取得最大值100%。综合以上结论,在试验拟合曲线的基础上按综合评价法进行优化,得到最优参数组合为差速辊转速90 r/min,离散辊转速350 r/min,脱粒辊转速为350 r/min,离散辊间隙4.6 mm,脱粒辊间隙4.6 mm。测得此时破碎率为0.226%,脱净率为99.317%,玉米芯完整度为100%,达到国家标准要求。

玉米种子籽粒冲击损伤的试验

降低玉米种子脱粒损伤是当前机械脱粒的主要问题。对不同含水率的玉米穗进行了在不同部位、不同冲击方向下的冲击试验。试验结果表明:籽粒含水率对破损率的影响呈一元二次函数关系且函数有极小值。当冲击力的水平分力方向与玉米穗轴线垂直时,在同一部位冲击玉米穗,籽粒的破损率小于平行时籽粒的破损率。在垂直施力方向下,玉米穗上部破损率最大,下部破损率最小,而在平行施力方向下,玉米穗中部破损率最大,下部破损率最小。

玉米种子抗压特性及裂纹生成规律

为降低玉米种子脱粒过程中的机械损伤,掌握玉米种子抗压特性及其裂纹生成规律,在LDS微机控制电子拉压试验机上,对不同品种的玉米种子进行了静态压缩试验。试验结果表明:最大破裂力随含水率的增加而降低;同一品种在相同含水率下,平放时最大破裂力最大,立放时最小,侧放时居中;同一放置方式时,不同品种玉米种子承载压力的能力不同;不同放置方式时,不同受压面生成裂纹的形状、部位和规律不同。

种子玉米籽粒仿生脱粒机理分析

在分析玉米种子生物力学特性与鸡喙结构基础上,进行了鸡喙啄取玉米籽粒的单玉米穗试验。为使玉米籽粒低损伤脱粒,首先要在水分适宜时按照一定顺序破坏籽粒与籽粒之间的相互支撑作用。在同一含水率下玉米籽粒三面承载能力不同,腹面承载最大而顶面承载最小。在选择作用部位时,尽可能避开在籽粒顶部施加载荷。鸡喙不仅具有优良的插入籽粒间隙能力,还具有较强的啄取籽粒能力;鸡喙插入玉米穗部位是纵行与纵行之间的间隙,鸡喙插入籽粒过程是一个三角楔插入籽粒间隙作用的过程,鸡喙多次插入同一部位,会使啄取部位的籽粒低损伤脱下或松散。鸡喙啄取松散籽粒时鸡喙对籽粒产生拉力作用,当此拉力大于果柄的连接力时籽粒就被脱下。

浮动式玉米单穗脱粒装置设计与试验

为实现玉米脱粒机脱粒间隙可自动调节,减小玉米脱粒过程中的机械损伤,设计了浮动式玉米单穗脱粒装置。该脱粒装置主要由间隙浮动调节装置、喂入料斗、离散辊、脱粒辊和差速辊等组成,具有脱粒间隙自动调节和玉米果穗喂入自动分离、逐个排出功能。选取离散辊转速、脱粒辊转速和差速辊转速为试验因素,以玉米籽粒的破损率和未脱净率为试验指标,采用二次回归正交旋转组合的试验方法,对浮动式玉米单穗脱粒装置进行了参数优化试验。优化结果为:离散辊转速为234 r/min、脱粒辊转速为511 r/min、差速辊转速为91 r/min,在最优参数组合下的实际籽粒破损率为0.25%、未脱净率为0.76%、玉米芯完整度为100%。

玉米种子仿生脱粒机设计与试验

为解决玉米种子脱粒过程中籽粒损伤严重的问题,根据鸡喙优良的切入籽粒间隙无损伤离散大片籽粒的能力,以及裸手差速低损伤脱粒的特性,设计了新型玉米种子仿生脱粒机,主要包括离散辊、脱粒辊、差速辊等。并对仿生脱粒机与TY-4.5型玉米脱粒机进行对比试验,结果显示:对郑单958玉米果穗,仿生脱粒机未脱净率为0.30%,破损率为0.31%,且玉米芯完整无破损;TY-4.5型脱粒机未脱净率为0.29%,破损率为0.90%,玉米芯破损严重。对先玉335玉米果穗,仿生脱粒机未脱净率为0.05%,破损率为0.35%,玉米芯完整无破损;TY-4.5型脱粒机未脱净率为0.09%,破损率为0.95%,玉米芯破损严重。在两机未脱净率相近情况下,玉米仿生脱粒机籽粒破损率较TY-4.5型脱粒机明显偏低,玉米芯无破损,含杂少,可用于种子玉米果穗脱粒。

玉米种子的跌落式冲击试验

为降低玉米种子脱粒过程中的机械损伤,掌握玉米籽粒冲击破碎机理,在跌落式冲击试验台上,对不同品种的玉米籽粒进行了冲击破碎试验,分析了在不同籽粒含水率、不同冲击位置下玉米种子籽粒的力学性质。试验结果表明:籽粒破碎的最大冲击力随籽粒含水率的增加而降低;玉米籽粒在不同冲击面下所能承受的最大冲击力有显著差异,在同一籽粒含水率下,腹面承受的最大冲击力最大,侧面次之,顶面最小;在同一冲击面下,不同品种玉米籽粒抵抗冲击破裂的能力不同,其原因与籽粒的内部结构、形状等因素有关。研究成果对进一步研究玉米种子的力学性质、损伤机理、开发有序脱粒工艺具有重要的意义。

基于仿生脱粒的鸡喙啄取玉米果穗引起籽粒离散过程分析

在先离散后脱粒工艺基础上,为探究玉米果穗的低损伤离散,该文利用玉米离散试验系统对鸡喙啄取玉米籽粒的过程进行试验研究。结果表明,鸡喙接触玉米籽粒后,籽粒离鸡喙越近,推力的水平分力越大,籽粒运动越明显,越容易从果穗上分离下来,籽粒离鸡喙越远,推力的水平分力越小,籽粒越难与果穗分离;离散过程中,籽粒遵循"组砌规律"进行力的传递,传递的范围近似为"塔形",脱离果穗的籽粒的运动类似于斜抛运动;玉米果穗在果穗切线方向上的受力最大,其次是玉米果穗轴线方向上的受力,垂直于试验台方向上的受力最小;验证试验结果:玉米果穗的平均离散率为67.53%,平均离散损伤率为0.16%,表明模仿鸡喙的离散辊对玉米果穗有较好的离散效果,且损伤率低。该研究对低损伤玉米脱粒系统的设计提供了仿生学思路。

玉米种子力学特性的有限元分析

在建立玉米种子几何模型与有限元计算模型的基础上,通过有限元分析方法对玉米种子在压载作用下不同作用部位的应力分布进行了分析,获得了玉米种子在不同施力部位压载作用下的微观力学性质,从而为深入研究玉米种子的力学性质、损伤机理、优化脱粒机械提供理论依据。经模型计算和试验结果相比较,得出种子的宏观破裂位置和破裂方向与模拟结果相吻合,种子的宏观破裂是由内部裂纹引起。

差速式玉米种子脱粒机的设计

为降低玉米种子脱粒过程中的机械损伤,设计了一种差速式玉米种子脱粒机。该机突破了以往打击式脱粒的传统方式,采用差速脱粒原理,使果穗产生有序的复合运动,保证籽粒有序脱下,实现了低冲击、高效脱粒的效果,破碎率低、未脱净率低和玉米芯完好。对整机进行了性能试验,结果表明该机能满足玉米种子脱粒过程中对破碎率、未脱净率等技术指标的要求。

差速式玉米种子脱粒机的性能试验

为优化差速式玉米种子脱粒机脱粒系统的有关参数,进而降低玉米种子在脱粒过程中的损伤,该文采用二次回归正交旋转组合设计的方法,以籽粒破碎率为主要性能指标,选取直辊转速、喂入量、籽粒含水率为试验因素,对差速式玉米种子脱粒机进行了性能试验。分析结果表明:籽粒含水率对破碎率的影响呈二次函数关系,籽粒含水率太大或太小,对籽粒破碎率的影响都很大;喂入量越小,籽粒破碎率就越小,当喂入量低于0.9 kg/s时,籽粒破碎率稳定,基本不受喂入量的影响;直辊转速越小,籽粒破碎率就越小;直辊转速、籽粒含水率和喂入量对籽粒破碎率的交互影响也很显著,当籽粒含水率在18%,喂入量在0.9 kg/s,直辊转速在200 r/min时,籽粒破碎率取得最小值。研究成果对进一步研究玉米种子的差速脱粒原理、优化脱粒系统参数、开发低损伤脱粒工艺具有重要的意义。

玉米种子脱粒过程高速摄影观察分析

为优化差速式玉米种子脱粒机脱粒系统的有关参数,进而降低玉米种子在脱粒过程中的损伤,采用高速摄影方法对单个玉米果穗喂入与脱粒过程进行了观察分析。分析结果表明:果穗在开始喂入阶段,籽粒破碎大;在脱粒起始阶段,果穗撞击强烈,越到后段,撞击越弱;果穗在正常脱粒情况下,脱下籽粒多,籽粒运动轨迹可近似为沿直辊与果穗接触点的切线方向;而果穗非正常脱粒情况下,脱下籽粒少,籽粒运动规律呈杂乱状态,没有一定飞行方向;螺旋辊的转速偏大造成果穗的非正常脱粒加大,果穗的非正常脱粒会影响果穗的脱粒质量和脱粒效率。

玉米种子脱粒特性的试验研究

为了解决玉米种子脱粒过程中存在的玉米种子机械损伤大的问题,了解机械对玉米种子的作用机理,进而为新型低损伤玉米种子脱粒机的研制提供技术依据,通过在各种施力状态下玉米种子的冲击试验,获得了玉米种子在不同施力位置和不同施力方向下的脱粒性质。结果表明:在同一水分级下,冲击力的作用方向是影响玉米种子脱粒效果的主导因素,冲击力的作用部位对其也有重要影响。

玉米种子的机械损伤对其发芽率的影响

玉米种子质量是决定玉米产量的重要因素。目前,由于我国没有生产专用种子玉米脱粒机,玉米种子的脱粒只能采用打击原理设计的普通脱粒机,对玉米籽粒伤害较大,从而影响了种子在田间的出苗率以及植株整个生长发育过程。为此,针对不同部位有机械损伤的玉米种子对其发芽率的影响进行了分析,进而为新型低损伤玉米种子脱粒机的研制提供作用部位与作用方向的参考。

种子玉米籽粒果柄断裂机理试验研究

为降低种子玉米脱粒过程中的机械损伤,掌握种子玉米籽粒果柄的断裂机理,该文对不同品种、不同籽粒含水率、不同施力方式下的种子玉米籽粒果柄断裂特性进行了分析,试验结果表明:随籽粒含水率的增大,果柄抗压强度、抗弯强度、抗剪强度都减小,但抗拉强度增大;压力施力方式对果柄断裂力的影响程度最大,剪切力施力方式对果柄断裂力的影响程度最小;在同一分离方式下,不同品种玉米粒穗分离的难易程度不同。从而为玉米种子低损伤脱粒方式及部件研究和脱粒系统设计提供依据。

玉米果穗喂入形式与籽粒破碎率的关系研究

为降低玉米籽粒脱粒过程中的机械损伤,掌握玉米果穗在不同籽粒含水率、不同喂入形式和不同脱粒辊转速下在双喂入口脱粒装置上与玉米籽粒破碎率的关系,对不同含水率的玉米穗进行了不同喂入形式和不同脱粒辊转速的脱粒试验。分析结果表明:籽粒含水率25%时,籽粒破碎率明显高于含水率13.5%的值;玉米穗从A喂入口喂入是以冲击脱粒方式为主,玉米籽粒破碎率高;从B喂入口喂入是以差速脱粒方式为主,玉米籽粒破碎率低;在同一含水率下,从A喂入口与B喂入口喂入,籽粒破碎率都随脱粒辊转速的增加而增加。研究成果为改进脱粒工艺和减少玉米破碎提供了依据。

玉米果穗籽粒间缝隙走向对其循环力衰败的影响

玉米果穗形状、籽粒类型、籽粒含水率、籽粒间缝隙走向、籽粒组砌规律、籽粒硬度等玉米果穗籽粒自身因素对其脱粒的难易程度以及损伤程度影响很大。其中,玉米果穗的缝隙变化趋势与缝隙线的走向规律对玉米果穗的脱粒效果及籽粒间循环力衰败的影响更大。为此,通过Micro Shot图像处理系统对玉米果穗籽粒间缝隙的走向进行微观分析,获得不同籽粒含水率的情况下,籽粒间缝隙走向及其变化规律对籽粒间循环力衰败规律的影响机理,进而为低损伤玉米脱粒机的研制提供理论参考。

免割收获的双行小麦脱粒装置试验

以脱粒总损失率为指标,利用双行小麦脱粒装置试验台,对滚筒转速、齿板厚度和杆齿高度比分别进行单因素试验和对比试验,初步确定了滚筒转速、齿板厚度和杆齿高度比。在此基础上,以脱粒总损失率、含杂率和断穗率为指标,以滚筒转速、脱粒齿排的数量、出口脱粒间隙为试验因素进行了正交试验和回归试验,得到了脱粒装置的最佳参数组合。当滚筒转速为900 r/min、出口脱粒间隙为20 mm、脱粒齿为8排、齿板厚度和杆齿高度比为9∶41、脱粒滚筒长度为650 mm时,脱粒总损失率为4.53%、含杂率为17.39%。

花生脱壳装置的结构技术剖析

为了降低花生果在脱壳过程中的机械损伤,通过对国内外花生脱壳机械的调研与资料检索,对国内外花生脱壳装置的主要类型进行了结构技术剖析,主要分析了各种花生脱壳机械的工作原理、结构特点、工作性能等方面,该研究将为进一步研究花生脱壳机理、脱壳方法及设计新型花生脱壳机提供参考。

玉米种子脱粒装置的结构技术剖析

玉米种子脱粒装置的结构技术一直是农机工作者关心的问题。玉米种子脱粒比普通玉米脱粒要求破碎率更严格,籽粒内部不能有暗伤,否则影响种子的发芽率,而且要求生产率和功率适中,并可脱多种水分的玉米种子。为此,对国内外玉米种子脱粒装置的主要类型进行了结构技术剖析,进而为新型低损伤玉米种子脱粒机的研制提供了参考。