彭煜星，李旭，劉大為，謝方平，任述光

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單縱軸流脫粒滾筒的設(shè)計(jì)與性能試驗(yàn)

彭煜星1,3，李旭1,3，劉大為1,3，謝方平1,2,3*，任述光1,3

(1.湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)工學(xué)院，湖南長沙410128；2.湖南省現(xiàn)代農(nóng)業(yè)裝備工程技術(shù)研究中心，湖南長沙410128；3.南方糧油作物協(xié)同創(chuàng)新中心，湖南長沙410128)

針對4LZ–3.0型聯(lián)合收割機(jī)在水稻喂入量和草谷比較大時(shí)脫粒滾筒易堵塞的問題，設(shè)計(jì)了一種單縱軸流脫粒滾筒。該滾筒主要由喂入螺旋裝置、輻條、輻盤、脫粒桿齒、排草板組成。脫粒時(shí)水稻由攪龍經(jīng)輸送槽輸送至喂入螺旋裝置處，經(jīng)螺旋裝置葉片軸向輸送至脫粒桿齒滾筒進(jìn)行脫粒。為探討螺旋裝置喂入適應(yīng)性能，通過單頭、雙頭和三頭螺旋裝置的選型試驗(yàn)，選定了三頭喂入螺旋的脫粒滾筒，以滾筒轉(zhuǎn)速、導(dǎo)向板倒角、脫粒間隙為因素，籽粒破碎率和未脫凈損失率為性能評價(jià)指標(biāo)，運(yùn)用回歸分析方法建立了該脫粒系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，優(yōu)化確定了其最佳工作參數(shù)組合。試驗(yàn)結(jié)果表明：當(dāng)滾筒轉(zhuǎn)速為800 r/min、導(dǎo)向板導(dǎo)角為23.7°、脫粒間隙為20 mm時(shí)，籽粒破碎率為0.113%，未脫凈損失率為0.071%。

水稻；縱軸流；脫粒滾筒；喂入螺旋；籽粒破碎率；未脫凈損失率

縱軸流脫粒分離裝置具有橫向體積小、可延長脫分時(shí)間、脫分效果好的優(yōu)點(diǎn)[1–5]，目前南方水稻產(chǎn)區(qū)高喂入量水稻聯(lián)合收割機(jī)主要采用這種脫粒分離裝置。為了優(yōu)化縱軸流水稻脫粒裝置，提高水稻機(jī)械化收獲的效率與質(zhì)量，萬霖等[6]在自行設(shè)計(jì)的縱軸流脫粒分離試驗(yàn)臺上，對影響脫粒功耗的主要因素——喂入量、滾筒轉(zhuǎn)速及導(dǎo)向板導(dǎo)角進(jìn)行了試驗(yàn)。結(jié)果表明，影響脫粒功耗的因素大小依次為滾筒轉(zhuǎn)速、喂入量、導(dǎo)向板導(dǎo)角；李渤海等[7]用螺旋葉片帶板齒式軸流脫粒滾筒進(jìn)行試驗(yàn)，建立了脫出物沿滾筒切向分布的數(shù)學(xué)模型；張彥河等[8]用自制的板齒和桿齒進(jìn)行脫粒對比試驗(yàn)，結(jié)果表明，桿齒–柵格凹板脫粒分離裝置能有效地減輕清選負(fù)荷；唐忠等[9]在縱軸流脫粒分離試驗(yàn)臺上，利用自制的不同形式的脫粒元件進(jìn)行脫粒性能試驗(yàn)，得出了不同喂入量下最佳的脫粒分離組合方式；李耀明等[10]研制了一種短紋桿–板齒脫粒滾筒，能有效地減小清選負(fù)荷；徐立章等[11]對脫粒時(shí)谷粒與脫粒元件相互作用的位移和壓力進(jìn)行研究，利用方程求解出谷粒破碎時(shí)的最大臨界速度；衣淑娟等[12]建立了螺旋葉片板齒組合式軸流脫粒裝置的動(dòng)力學(xué)模型，并對脫粒過程進(jìn)行了仿真。以上研究的重點(diǎn)是對縱軸流脫粒裝置進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化改進(jìn)、分析脫出物沿滾筒的分布規(guī)律以及對不同脫粒元件進(jìn)行性能試驗(yàn)，但對水稻如何喂入脫粒，如何有效輸送作物并提高輸送通過性缺少研究。

為解決4LZ–3.0型聯(lián)合收割機(jī)上軸流式滾筒脫粒分離裝置喂入輸送不暢的問題，筆者試圖通過探尋喂入螺旋裝置與脫粒滾筒的匹配性，來找到工作順暢的脫粒滾筒相關(guān)結(jié)構(gòu)與性能參數(shù)。設(shè)計(jì)了9種喂入螺旋裝置，以輸送作物是否易堵塞為目標(biāo)，對其進(jìn)行了優(yōu)化試驗(yàn)，確保喂入部分符合設(shè)計(jì)要求。在此基礎(chǔ)上，選取其中評價(jià)較優(yōu)的一種喂入螺旋裝置配置在縱軸流脫粒滾筒上進(jìn)行了試驗(yàn)，現(xiàn)將結(jié)果報(bào)道如下。

1　單縱軸流脫粒滾筒的結(jié)構(gòu)

單縱軸流脫粒滾筒主要由喂入螺旋裝置、輻條、輻盤、脫粒桿齒、排草板組成。結(jié)構(gòu)如圖1所示。

1　喂入螺旋；2　輻條；3　輻盤；4　脫粒桿齒；5　排草板；6　主軸軸承座。

1.1喂入螺旋的設(shè)計(jì)

為簡化研究過程，作以下假設(shè)：1) 將脫粒過程中的稻谷視為無彈性物體，忽略彈性對脫粒過程的影響，當(dāng)脫粒桿齒抓取水稻植株后，運(yùn)動(dòng)速度即變成滾筒的線速度，忽略抓取過程中的加速度變化[13]；2) 谷物在輸送過程中的喂入連續(xù)且均勻，忽略含水率對輸送過程的影響；3) 谷物在滾筒內(nèi)始終連續(xù)運(yùn)動(dòng)，不考慮稻谷層之間的相對運(yùn)動(dòng)。

建立的喂入螺旋工作速度分析如圖2所示。當(dāng)螺旋葉片以角速度繞滾筒軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，對任一半徑上點(diǎn)的谷物，可看作沿著螺旋葉片的運(yùn)動(dòng)同時(shí)又繞滾筒軸線轉(zhuǎn)動(dòng)。以點(diǎn)為原點(diǎn)，軸線方向?yàn)檩S，徑向方向?yàn)檩S，建立坐標(biāo)系。

圖2　喂入螺旋的工作速度分析

在點(diǎn)的谷物繞滾筒旋轉(zhuǎn)的速度為，由圓周速度公式有=，速度方向沿著點(diǎn)圓周面的切線方向，同時(shí)谷物沿著螺旋葉片的運(yùn)動(dòng)速度v與過點(diǎn)的螺旋線方向平行。由于實(shí)際脫粒過程中谷物與螺旋葉片之間存在摩擦力，所以谷物的實(shí)際運(yùn)動(dòng)速度v與過點(diǎn)螺旋葉片的垂線相差摩擦角，且有=tan(為谷物與滾筒之間的動(dòng)摩擦因數(shù))。將v沿、軸分解成輸送谷物的速度v與攪動(dòng)谷物的速度v。在速度三角形中，由正弦定理可得

。

將v=代入上式進(jìn)行三角變換后可得

設(shè)為喂入螺旋的螺距，則

。

綜上可得

要使谷物順利輸送，必須有v≥0，

解得

≤90°－。

采用傳統(tǒng)型式的喂入螺旋，圓臺的設(shè)計(jì)參數(shù)為上底直徑1=330 mm，下底2=480 mm，螺旋葉片外徑為600 mm。喂入螺旋的長度決定了作物進(jìn)入脫粒滾筒后軸向推送的時(shí)間長短，螺距的大小決定了輸送的快慢，螺旋頭數(shù)的多少與推送作物能力的強(qiáng)弱有密切關(guān)系，故選取喂入螺旋長度、螺距、螺旋頭數(shù)作為影響因素，結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際，設(shè)計(jì)的9種喂入螺旋參數(shù)，如表1。

表1　喂入螺旋的結(jié)構(gòu)參數(shù)

1.2脫粒滾筒的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

全喂入聯(lián)合收割機(jī)滾筒上的輻條數(shù)一般取6～8，考慮到輻條數(shù)增加，脫粒元件會(huì)相應(yīng)增加，對作物的打擊作用增強(qiáng)，可能增加脫粒時(shí)莖稈與籽粒的破碎程度，故取輻條數(shù)=6。脫粒滾筒選取的脫粒元件為桿齒，既能適應(yīng)潮濕的大喂入量作物，又可以有較強(qiáng)的抓取作物的能力[14]。按脫粒裝置生產(chǎn)率公式≥(1－)/0.6d，式中：為脫粒裝置喂入量( kg/s)；為喂入作物中谷粒所占重量比率；d為當(dāng)=0.4時(shí)每個(gè)桿齒的脫粒能力，在凹板配有釘齒的脫離裝置上，對帶喂入輸送裝置的脫粒機(jī)的刀齒取0.02；對聯(lián)合收割機(jī)取0.025。若凹板不帶釘齒，d值應(yīng)比上述值小50%左右，應(yīng)增加齒數(shù)以增強(qiáng)梳刷脫粒作用。

計(jì)算可得，d取0.013，得總齒數(shù)≥127。

脫粒桿齒采用三頭螺線排列，布置在6根輻條上，每根輻條上的桿齒數(shù)為22，桿齒長度75 mm，齒間距70 mm，齒跡距35 mm。

桿齒脫粒滾筒的滾筒長度可由下式確定。

聯(lián)合收割機(jī)收獲的水稻草谷比一般為2.2，故谷草比=1/2.2=0.45。

滾筒的螺旋頭數(shù)越大，脫粒能力越強(qiáng)，一般≥2，桿齒滾筒上螺旋頭數(shù)為2～5，本研究取為3，既能保證脫粒的效果，又不至于加重莖稈的破碎程度。經(jīng)計(jì)算，= 1 620 mm。結(jié)合實(shí)際情況，取縱軸流脫粒滾筒長度為1 660 mm。

滾筒直徑增大時(shí)，凹板的有效分離面積增大，對滾筒的脫粒能力和生產(chǎn)率有極大的提高，但隨著滾筒直徑的增大，也會(huì)導(dǎo)致整個(gè)脫粒裝置的體積和質(zhì)量相應(yīng)增加，增加功耗。

滾筒齒頂圓直徑可以由=/π+2確定，式中：為桿齒的工作高度(mm)；為輻條數(shù)；為輻條間距(mm)。

常用桿齒滾筒的直徑為450～650 mm，滾筒直徑小，容易造成纏草；直徑大，將增加結(jié)構(gòu)尺寸和質(zhì)量。脫粒滾筒對水稻的脫粒分離作用是建立在脫粒元件較高線速度的基礎(chǔ)上的，當(dāng)滾筒直徑過小時(shí)，滾筒轉(zhuǎn)速的提高會(huì)使整機(jī)震動(dòng)加劇。脫粒元件工作高度為75 mm，脫粒滾筒齒頂圓直徑=620 mm。

設(shè)計(jì)凹板篩的柵條直徑為2 mm，網(wǎng)孔大小42 mm×17 mm，凹板包角為200°。為提高脫粒輸送順暢性，滾筒蓋板內(nèi)設(shè)計(jì)有9塊導(dǎo)向板，1塊導(dǎo)向板是固定的， 8塊導(dǎo)向板可調(diào)節(jié)角度，導(dǎo)向角0～30°可調(diào)。

2　試驗(yàn)材料與方法

2.1供試水稻

試驗(yàn)水稻品種為威優(yōu)46，測得平均莖稈長度90.5 cm，籽粒千粒重29.6 g，草谷比2.24，籽粒含水率16.86%，莖稈含水率63.09%。

2.2試驗(yàn)方法

縱軸流脫粒分離試驗(yàn)臺由機(jī)架、物料輸送帶、喂入攪龍、傾斜輸送槽、縱軸流單滾筒脫粒分離裝置、可移動(dòng)接料小車、動(dòng)力臺以及電控柜組成，結(jié)構(gòu)如圖3所示。

1　物料輸送帶；2　喂入攪龍；3　輸送槽；4　脫粒滾筒；5　凹板篩；6　接料小車；7　傳動(dòng)帶；8　主軸電機(jī)；9　電控柜。

物料輸送帶、喂入攪龍和輸送槽、脫粒滾筒分別采用3臺獨(dú)立的變頻調(diào)速電機(jī)驅(qū)動(dòng)，可以快速準(zhǔn)確地調(diào)節(jié)各運(yùn)動(dòng)參數(shù)。3個(gè)扭矩傳感器可以對脫粒裝置各個(gè)軸的扭矩進(jìn)行測定與記錄，3個(gè)轉(zhuǎn)速傳感器分別測定喂入攪龍、輸送槽和脫粒滾筒主軸的轉(zhuǎn)速，所有傳感器的信號都由計(jì)算機(jī)記錄儲存和分析。

試驗(yàn)按照GB/T 5262—2008和 GB/T 5982—2005執(zhí)行。試驗(yàn)前通過電控柜將脫粒裝置的工作部件的運(yùn)動(dòng)參數(shù)調(diào)整到試驗(yàn)要求的參數(shù)。試驗(yàn)時(shí)先將水稻植株均勻鋪放在輸送帶上，輸送帶長16 m，寬1.5 m，速度0～3 m/s可調(diào)，啟動(dòng)脫粒裝置部件各電動(dòng)機(jī)，攪龍轉(zhuǎn)速0～500 r/min可調(diào)，輸送槽轉(zhuǎn)速0～800 r/min可調(diào)，脫粒滾筒轉(zhuǎn)速0～980 r/min可調(diào)，待運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定后，再啟動(dòng)輸送帶；水稻植株由輸送帶經(jīng)喂入攪龍和輸送槽進(jìn)入縱軸流脫粒滾筒，經(jīng)過滾筒分離出來的脫出物沿凹板直接落入下方的接料小車中，接料小車沿脫粒滾筒軸線方向平均分成8個(gè)區(qū)域，徑向平均分成6個(gè)區(qū)域，每個(gè)測試區(qū)大小為200 mm×110 mm，籽粒、雜余直接落入接料小車中，用于測定凹板脫出物分布情況。

每組試驗(yàn)前將接料小車中48個(gè)接料盒清理干凈，每組試驗(yàn)后將接料小盒中的脫出物裝袋，清選出莖稈雜余后，稱量脫出谷粒的質(zhì)量，在其中選出破碎的籽粒，計(jì)算破碎率；將每組試驗(yàn)中排出的未脫凈的籽粒稱重，與谷?？傊氐谋戎导礊槲疵搩魮p失率。

3　試驗(yàn)結(jié)果與分析

3.1喂入螺旋的優(yōu)化

脫粒時(shí)水稻的草谷比對作物輸送流暢性影響較大，而喂入量決定試驗(yàn)裝置的脫粒能力，故選擇草谷比、滾筒轉(zhuǎn)速、喂入量為試驗(yàn)因素，選擇出所有喂入螺旋中能達(dá)到最高喂入量、最高草谷比、最低轉(zhuǎn)速且脫粒性能最好的喂入螺旋。選擇籽粒破碎率與未脫凈損失率為評價(jià)指標(biāo)。

喂入量2.5 kg/s、雙頭與三頭喂入螺旋在滾筒轉(zhuǎn)速為900 r/min時(shí)，喂入順暢的最高草谷比達(dá)到4.2；長度270 mm，螺距280 mm的雙頭螺旋與三頭螺旋均可以達(dá)到的最低轉(zhuǎn)速為750 r/min，喂入順暢的最高草谷比為2.2。喂入量3.0 kg/s時(shí)，長度270 mm，螺距280 mm的雙頭喂入螺旋可以達(dá)到的最低轉(zhuǎn)速為800 r/min，喂入順暢的最高草谷比為2.2；長度270 mm，螺距240 mm的三頭喂入螺旋與長度270 mm，螺距280 mm的雙頭喂入螺旋可以達(dá)到的最低轉(zhuǎn)速為800 r/min，喂入順暢的最高草谷比為2.2。

選擇長度270 mm、螺距240 mm的三頭螺旋(喂入型式Ⅰ)與長度270 mm、螺距280 mm的雙頭螺旋(喂入型式Ⅱ)作脫粒性能對比試驗(yàn)，喂入量3.0 kg/s，草谷比1.6，滾筒轉(zhuǎn)速分別取750、800、850、900 r/min進(jìn)行試驗(yàn)，結(jié)果列于表2。分析發(fā)現(xiàn)，2種喂入螺旋在相同滾筒轉(zhuǎn)速下的破碎率接近，但雙頭螺旋的未脫凈損失率高于三頭螺旋，長270 mm、螺距240 mm的三頭螺旋能對脫粒試驗(yàn)臺的作物輸送起到促進(jìn)作用，增加試驗(yàn)裝置的喂入量。

表2　喂入螺旋優(yōu)化的試驗(yàn)結(jié)果

3.2滾筒性能試驗(yàn)結(jié)果

在選定較優(yōu)喂入螺旋后，為了確定脫粒滾筒的結(jié)構(gòu)與運(yùn)動(dòng)參數(shù)，獲得最佳脫粒性能，采用三元二次正交旋轉(zhuǎn)組合設(shè)計(jì)[15]，對長度270 mm、螺距240 mm的三頭螺旋進(jìn)行試驗(yàn)。選取滾筒轉(zhuǎn)速、導(dǎo)向板導(dǎo)角和脫粒間隙為試驗(yàn)因素，探究不同因素對籽粒破碎率、未脫凈損失率的影響。滾筒轉(zhuǎn)速、導(dǎo)向板導(dǎo)角和脫粒間隙分別用1、2、3表示，對每個(gè)因素x的各個(gè)水平的取值進(jìn)行線性變換，將有單位的自然變量x變成無單位的規(guī)范變量Z(=1,2,3)，編碼后，試驗(yàn)因素的水平被編為、–1、0、1、，查表可得星號臂長=1.682。試驗(yàn)因素及水平見表3。

表3　試驗(yàn)因素及水平

通過對表4中的試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，可以計(jì)算出各回歸系數(shù)，建立含規(guī)范變量1、2、3的破碎率p回歸方程。

p=0.178+0.093 5321－0.010 112－0.017 163－ 0.00312－0.009 2313+0.006 2523+ 0.033 32812+0.007 0422－0.001 4432。

對破碎率回歸方程進(jìn)行分析，得到回歸方程的值為60.925 36，方程中各項(xiàng)的偏回歸系數(shù)對應(yīng)的顯著水平都在0.01與0.05之間，表明1、2、3對試驗(yàn)指標(biāo)有顯著的影響。復(fù)相關(guān)系數(shù)=0.9 884，說明建立的回歸方程極顯著。

未脫凈損失率w的回歸方程為

w=0.058 175－0.032 71+0.005 3142+0.006 0633－0.000 04512－0.002 3513－0.000 9123+ 0.006 94712－0.000 4322+0.000 30432。

表4　三元二次回歸正交旋轉(zhuǎn)組合設(shè)計(jì)的試驗(yàn)結(jié)果

對未脫凈損失率回歸方程進(jìn)行分析，得到回歸方程的值為15.008 9，方程中各項(xiàng)的偏回歸系數(shù)對應(yīng)的顯著水平都在0.01與0.05之間，表明因素1、2、3對試驗(yàn)指標(biāo)有顯著的影響。復(fù)相關(guān)系數(shù)=0.955，說明回歸模型顯著。

通過對所得回歸模型的失擬性檢驗(yàn)，結(jié)果不失擬，說明該回歸方程可以用來描述各試驗(yàn)因素對脫粒效果的影響。

3.3脫粒裝置最佳參數(shù)的優(yōu)化

對于脫粒裝置，最重要的是具有較低的未脫凈損失率，同時(shí)又有較低的谷物破碎率，故對上述2個(gè)回歸方程進(jìn)行多目標(biāo)的優(yōu)化。采用統(tǒng)一目標(biāo)函數(shù)法[16–17]，首先采用容限法確定加權(quán)因子，將2個(gè)目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行無量綱化處理，令破碎率p=1()，未脫凈損失率w=2()，由公式，可得到關(guān)于的無量綱破碎率與未脫凈損失率回歸方程

此時(shí)將原來的多目標(biāo)問題轉(zhuǎn)化為一個(gè)具有統(tǒng)一目標(biāo)函數(shù)的單目標(biāo)問題來求解，用Excel中“規(guī)劃求解參數(shù)”功能，求解目標(biāo)函數(shù)的最小值，1=799.822 5，2=23.748 12，3=20，即滾筒轉(zhuǎn)速為800 r/min、導(dǎo)向板導(dǎo)角為23.7°、脫粒間隙為20 mm時(shí)脫粒性能最優(yōu)，此時(shí)脫粒的破碎率為0.1%，未脫凈損失率為0.069%。在優(yōu)化的最佳參數(shù)下進(jìn)行驗(yàn)證試驗(yàn)，結(jié)果破碎率為0.113%，未脫凈損失率為0.071%，與方程所解出的結(jié)果非常接近。

參考文獻(xiàn)：

[1] 王玉霞，秦洪彬．水稻收獲機(jī)械化的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J]．中國新技術(shù)新產(chǎn)品，2009，18(2)：231．

[2] 高煥文，李問盈，李洪文．我國農(nóng)業(yè)機(jī)械化的跨世紀(jì)展望[J]．農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2003，16(2)：9–12．

[3] 陶桂香，衣淑娟．水稻軸流脫粒機(jī)理研究現(xiàn)狀分析[J]．農(nóng)機(jī)化研究，2007(11)：239–240．

[4] 王岳，曹揚(yáng)，夏曉東，等．雙季稻區(qū)收獲農(nóng)藝及先進(jìn)適用聯(lián)合收割機(jī)型譜[J]．農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2002，18(2)：68–71．

[5] 王顯仁，師清翔，倪長安，等．軸流滾筒脫粒裝置應(yīng)用現(xiàn)狀與分析[J]．設(shè)計(jì)制造與技術(shù)，2009(8)：73–75．

[6] 萬霖，衣淑娟．縱置單軸流釘齒滾筒功耗性能的試驗(yàn)研究[J]．農(nóng)機(jī)化研究，2005(9)：108–109．

[7] 李渤海，衣淑娟，姜楠．軸流式脫粒分離裝置脫出物沿滾筒切向分布規(guī)律[J]．現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)，2005(10)：31–32．

[8] 張彥河，衣淑娟，姜楠，等．水稻不同脫粒裝置脫粒性能的對比試驗(yàn)研究[C]//2010國際農(nóng)業(yè)工程大會(huì)論文集，2010：113–117．

[9] 唐忠，李耀明，徐立章，等．不同脫粒元件對切流與縱軸流水稻脫粒分離性能的影響[J]．農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2011，27(3)：93–97．

[10] 李耀明，李洪昌，徐立章，等．短紋桿–板齒式軸流脫粒分離裝置性能試驗(yàn)[J]．農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào)，2009，40(7)：88–92．

[11] 徐立章，李耀明，丁林峰．水稻谷粒與脫粒元件碰撞過程的接觸力學(xué)分析[J]．農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2008，24(6)：146–149．

[12] 衣淑娟，陶桂香，毛欣．組合式軸流脫分裝置動(dòng)力學(xué)仿真[J]．農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2009，25(7)：94–97．

[13] 哈爾濱工業(yè)大學(xué)理論力學(xué)教研室．理論力學(xué)[M]．北京：高等教育出版社，2009：156–228．

[14] 黃鵬．油菜聯(lián)合收獲機(jī)縱軸流脫粒分離性能試驗(yàn)研究[D]．武漢：華中農(nóng)業(yè)大學(xué)，2014．

[15] 李云雁，胡傳榮．試驗(yàn)設(shè)計(jì)與數(shù)據(jù)處理[M]．北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2008：190–201．

[16] 任露泉．試驗(yàn)設(shè)計(jì)及其優(yōu)化[M]．北京：科學(xué)出版社，2009：203–214．

[17] 洪偉，吳承禎．試驗(yàn)設(shè)計(jì)與分析[M]．北京：中國林業(yè)出版社，2004：179–212．

Design and performance experiment of a threshing cylinder with longitudinal single axial flow

Peng Yuxing1,3, Li Xu1,3, Liu Dawei1,3, Xie Fangping1,2,3*, Ren Shuguang1,3

(1.College of Engineering, Hunan Agricultural University, Changsha 410128,China; 2.Hunan Provincial Engineering Technology Research Center for Modern Agricultural Equipment, Changsha 410128,China; 3.Collaborative Innovation Center of Southern Chinese Grain and Oilseed, Changsha 410128 China)

In order to solve the blocking problem of threshing cylinder for 4LZ–3.0 rice combine-harvester caused by the large feeding quantity and the high ratio of output of main product to by-product of the crops, a optimized threshing cylinder with longitudinal single axial flow was designed. The threshing cylinder is mainly composed of feeding spiral, spokes, radial disc, threshing components, and row grass board etc. The feed spiral performance test and optimization test were carried out by using the rotation speed of cylinder, the guide plate lead angle and the threshing clearance as the experiment factors and grain crushing rate and unthreshed rate as the performance evaluation index. A mathematical model of the threshing system was established through regression analysis method to determine the optimal working parameter combination. The experiment shows that the threshing performance will be the best with the cylinder rotation speed of 800 r/min, the guide plate lead angle of 23.7° and the threshing clearance of 20 mm, which could reachthe grain crushing rate of 0.113 % and the unthreshed rate of 0.071%.

rice; longitudinal axial flow; threshing cylinder; feeding spiral; grain crushing rate; unthreshed rate

S225.4

A

1007-1032(2016)05-0554-07

2016–04–25

2016–06–24

國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(51175173)

彭煜星(1990—)，男，湖南懷化人，碩士研究生，主要從事農(nóng)業(yè)機(jī)械性能創(chuàng)新設(shè)計(jì)研究，274176235@qq.com；*通信作者，謝方平，博士，教授，主要從事農(nóng)業(yè)機(jī)械性能創(chuàng)新設(shè)計(jì)研究，hunanxie2002@163.com

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責(zé)任編輯：羅慧敏

英文編輯：吳志立