戴飛，韓正晟，趙武云，張鋒偉，高愛(ài)民，魏麗娟

（甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)工學(xué)院，甘肅 蘭州 730070）

縱軸流雙滾筒小區(qū)育種脫粒分離裝置設(shè)計(jì)與試驗(yàn)

戴飛，韓正晟*，趙武云，張鋒偉，高愛(ài)民，魏麗娟

（甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)工學(xué)院，甘肅 蘭州 730070）

田間試驗(yàn)機(jī)械化是提高作物育種工作效率的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，是獲得正確育種試驗(yàn)結(jié)果的重要措施。根據(jù)小區(qū)育種小麥?zhǔn)斋@試驗(yàn)要求，設(shè)計(jì)了一種由釘齒式圓柱滾筒與短紋桿—板齒錐型滾筒組成的縱軸流雙滾筒小區(qū)育種脫粒分離裝置，通過(guò)論述該裝置總體配置方案，完成其關(guān)鍵部件（脫粒滾筒、分離滾筒）結(jié)構(gòu)與運(yùn)動(dòng)參數(shù)設(shè)計(jì)計(jì)算，確定脫粒滾筒的平均直徑為450 mm、分離滾筒的直徑為430 mm，兩者的轉(zhuǎn)速分別在764-892 RPM和888-1 022 RPM，計(jì)算得出分離滾筒的脫粒元件數(shù)為36個(gè)，且裝置適宜的喂入量需小于2.7 kg/s。利用該裝置進(jìn)行了育種小麥脫粒分離試驗(yàn)結(jié)果表明，當(dāng)喂入量由1.8 kg/s向2.6 kg/s變化，脫粒滾筒轉(zhuǎn)速為760 RPM、分離滾筒轉(zhuǎn)速為1 020 RPM時(shí)，裝置脫粒損失率為0.32%-0.36%、種子破碎率為0.51%-0.62%、籽粒含雜率為2.48%-2.92%。研究表明，縱軸流雙滾筒小區(qū)育種脫粒分離裝置針對(duì)物料脫粒難易程度能夠?qū)崿F(xiàn)有序脫粒作業(yè)，其脫出物料分布均勻，有較強(qiáng)的適應(yīng)性，各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)均達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求。

雙滾筒；縱軸流；脫粒分離；小區(qū)育種；試驗(yàn)

戴飛， 韓正晟， 趙武云， 張鋒偉， 高愛(ài)民， 魏麗娟. 縱軸流雙滾筒小區(qū)育種脫粒分離裝置設(shè)計(jì)與試驗(yàn)［J］. 農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化研究，2016， 37（5）: 1015-1020.

Dai F， Han Z S， Zhao W Y， Zhang F W， Gao A M， Wei L J. Design and experiment on threshing and separating unit of plot breeding wheat with double longitudinal axial cylinder［J］. Research of Agricultural Modernization， 2016， 37（5）: 1015-1020.

糧食問(wèn)題是人類(lèi)最關(guān)心也是最嚴(yán)峻的問(wèn)題之一，育種產(chǎn)業(yè)的發(fā)展對(duì)于提高糧食產(chǎn)量、保證糧食安全起著非常重要的作用。為提高作物育種的效率和質(zhì)量，就必須發(fā)展育種機(jī)械化，提高機(jī)械化育種作業(yè)水平［1］。目前，我國(guó)小區(qū)育種小麥種子收獲仍以人工收割、普通脫粒機(jī)脫粒、清選機(jī)清選的分段收獲方式為主，收獲期較長(zhǎng)、間接損失大［2］。國(guó)內(nèi)育種小麥脫粒裝置大多采用單一軸流式釘齒滾筒，其功耗大、打擊能力強(qiáng)，當(dāng)育種小麥穗頭被喂入后大部分籽粒容易迅速脫下時(shí)，僅有少部分穗頭籽粒隨著軸流滾筒轉(zhuǎn)動(dòng)前移陸續(xù)完成脫粒，致使籽粒的破損率與滯種率較高，脫出的莖稈較碎，脫出混合物不均勻，使得后續(xù)的清選負(fù)荷增加，易造成種子損失與混雜，導(dǎo)致育種試驗(yàn)數(shù)據(jù)失真［3-4］。

國(guó)外對(duì)小區(qū)育種收獲機(jī)械的研究和生產(chǎn)比較早，目前德國(guó)黑格公司、奧地利溫特斯泰格公司、丹麥霍爾公司等設(shè)計(jì)生產(chǎn)的小區(qū)育種小麥?zhǔn)斋@機(jī)械都已達(dá)到了國(guó)際先進(jìn)水平，但國(guó)外育種試驗(yàn)小區(qū)面積大、隔離帶寬，所用種子收獲機(jī)械體積大、脫粒分離裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜、價(jià)格昂貴，難以適應(yīng)我國(guó)小區(qū)育種收獲試驗(yàn)要求［5-7］。

滾筒組合式脫粒分離技術(shù)是近年來(lái)谷物收獲理論中興起的創(chuàng)新關(guān)鍵技術(shù)之一，其具有脫粒行程長(zhǎng)、對(duì)潮濕、難脫作物適應(yīng)性好等優(yōu)點(diǎn)［8-9］，但同時(shí)易在不同類(lèi)型滾筒組合接口處出現(xiàn)脫粒物料的輸送堵塞與滯留，小區(qū)收獲滯種損失現(xiàn)象嚴(yán)重，影響裝置總體的作業(yè)效率與試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)結(jié)果。為此，結(jié)合田間小區(qū)育種收獲要求，設(shè)計(jì)一種具有良好脫粒、輸送、分離性能，脫出混合物均勻、無(wú)堵塞且能兼顧實(shí)現(xiàn)高脫凈、低破碎、無(wú)滯種的縱軸流雙滾筒小區(qū)育種脫粒分離裝置［10］。

1　裝置結(jié)構(gòu)與工作原理

1.1結(jié)構(gòu)組成

縱軸流雙滾筒小區(qū)育種脫粒分離裝置由左、右兩個(gè)結(jié)構(gòu)及運(yùn)動(dòng)參數(shù)不同的釘齒式圓柱滾筒、短紋桿—板齒錐型滾筒組成，包括喂入導(dǎo)板、揚(yáng)谷器、分離滾筒凹板、機(jī)架、排草口、脫粒滾筒下罩殼、裝置上罩殼等部件（圖1）。裝置右側(cè)短紋桿—板齒錐型滾筒稱(chēng)為脫粒滾筒，主要采用滾筒短紋桿—板齒元件與上罩殼紋桿共同作用，將育種小麥穗頭上成熟、飽滿(mǎn)、且與穗軸及穎殼連接力小的大量籽?？焖倜撓?，脫粒滾筒采用光滑下罩殼便于脫粒物料快速向后輸送。裝置左側(cè)釘齒式圓柱滾筒稱(chēng)為分離滾筒，主要使已脫下的小麥籽粒盡快從凹板中分離出去，確保育種小麥穗頭上剩余、較難脫的少量籽粒順利脫下。

圖1　縱軸流雙滾筒小區(qū)育種脫粒分離裝置結(jié)構(gòu)示意圖Fig. 1　Structure diagram of threshing and separating unit of plot breeding wheat with double longitudinal axial cylinder

1.2工作原理

當(dāng)縱軸流雙滾筒小區(qū)育種脫粒分離裝置工作時(shí)，育種小麥穗頭由喂入導(dǎo)板進(jìn)入脫粒滾筒裝置內(nèi)部，通過(guò)短紋桿—板齒脫粒元件與上罩殼脫粒紋桿的共同作用，將大部分育種小麥穗頭擊打、揉搓雙重脫粒，脫出物料在錐型滾筒的作用下向后螺旋軸向輸送，并在后置揚(yáng)谷器旋轉(zhuǎn)葉片及產(chǎn)生的高速氣流作用下拋入分離滾筒，脫粒物料在分離滾筒內(nèi)通過(guò)釘齒元件的二次打擊及凹板篩的隔離進(jìn)一步脫粒分離。

2　關(guān)鍵部件設(shè)計(jì)與參數(shù)確定

2.1脫粒滾筒設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)的縱軸流錐型滾筒脫粒裝置，其滾筒采用錐型短紋桿—板齒結(jié)構(gòu)（圖2）。相關(guān)試驗(yàn)結(jié)果表明，該縱軸流錐型滾筒脫粒裝置在作業(yè)時(shí)育種小麥脫?；旌衔锪陷S向輸送快、功耗低，罩殼內(nèi)部種子殘留量小［3，11］。錐型脫粒滾筒在一定范圍內(nèi)對(duì)喂入量和轉(zhuǎn)速不很敏感，也就是說(shuō)這種滾筒適應(yīng)性較強(qiáng)，物料喂入的不均勻及滾筒轉(zhuǎn)速的波動(dòng)對(duì)其脫粒和功耗影響不大；后置揚(yáng)谷器能夠減輕清選裝置負(fù)荷，便于將脫?；旌衔锪峡焖賿佪斨练蛛x滾筒，避免兩個(gè)滾筒過(guò)渡處因物料流通不暢、易堆積而出現(xiàn)堵塞現(xiàn)象；滾筒所采用的短紋桿—板齒式脫粒元件對(duì)育種小麥籽粒打擊較弱，有利于種子破碎率的降低。

圖2　縱軸流錐型滾筒脫粒裝置示意圖Fig. 2　Schematic diagram of longitudinal axial conical cylinder threshing unit

考慮研制的小區(qū)育種收獲機(jī)整機(jī)尺寸與其脫粒分離裝置安裝空間限制［12］，錐型滾筒脫粒裝置長(zhǎng)度設(shè)計(jì)為800 mm，其中錐型滾筒長(zhǎng)度為580 mm，錐角為13°，短紋桿—板齒脫粒元件，共8組，板齒高45 mm，厚2 mm；短紋桿寬30 mm，厚6 mm，表面螺紋向后傾斜，在錐型脫粒滾筒上均勻排列。錐型滾筒前端部設(shè)置喂入導(dǎo)板，后端部同軸連接揚(yáng)谷器。

相關(guān)研究表明，攜有脫粒元件的滾筒直徑及其轉(zhuǎn)速是影響縱軸流錐型滾筒脫粒裝置作業(yè)性能的關(guān)鍵參數(shù)［3，11］。脫粒、分離滾筒的直徑計(jì)算［13］為：

式中：Dq為脫粒、分離滾筒的直徑（mm）；Dqg為滾筒筒體表面直徑（mm），一般不小于300 mm（錐型脫粒滾筒取大、小端面平均直徑）；hq為脫粒、分離滾筒脫粒元件高度（mm）。根據(jù)式（1）可得脫粒滾筒平均直徑Dq=450 mm。

脫粒、分離滾筒的轉(zhuǎn)速計(jì)算［9］為：

式中：ng為脫粒、分離滾筒轉(zhuǎn)速（RPM）；Dq為脫粒、分離滾筒直徑（mm）；vg為滾筒線(xiàn)速度（m/s），為防止打擊破碎，育種小麥易脫粒的線(xiàn)速度應(yīng)控制為vg=（18-21） m/s。根據(jù)式（2）可得錐型脫粒滾筒轉(zhuǎn)速ng=（764-892） RPM。

2.2分離滾筒設(shè)計(jì)

分離滾筒采用釘齒式圓柱滾筒（圖1），為便于與脫粒裝置在育種收獲機(jī)上等長(zhǎng)配合安裝，滾筒長(zhǎng)度仍取800 mm，釘齒脫粒元件直徑為12 mm，齒高65 mm按螺旋線(xiàn)排列，螺旋頭數(shù)取3，同一桿齒齒間距為100 mm，為防止掛草、纏結(jié)，釘齒頂部與齒桿垂直夾角為15°且向后傾斜安裝。

分離滾筒脫粒元件個(gè)數(shù)對(duì)其物料分離作業(yè)效果至關(guān)重要，當(dāng)釘齒數(shù)量較少時(shí)，難以對(duì)脫粒物料進(jìn)行進(jìn)一步的脫粒分離，作業(yè)效果差；但數(shù)量較多時(shí)，脫粒物料與脫粒元件作用次數(shù)增加，種子破碎率偏大，分離裝置功耗過(guò)大。因此，需要對(duì)分離滾筒的脫粒元件個(gè)數(shù)計(jì)算確定。

分離滾筒釘齒數(shù)計(jì)算［13］為：

式中：Zq為分離滾筒釘齒數(shù)（個(gè)）；kq為分離滾筒釘齒螺旋頭數(shù)（個(gè)），取2；Lq為分離滾筒長(zhǎng)度（mm），取800 mm；Δlq為分離滾筒邊齒距齒桿端部的距離（mm），取15 mm；aq為分離滾筒釘齒齒跡距（mm），取45 mm。根據(jù)式（3）可得分離滾筒釘齒脫粒元件個(gè)數(shù)（取整）為36。

由式（1）求得分離滾筒直徑Dq=430 mm；育種小麥難脫粒的線(xiàn)速度應(yīng)控制為vg=（20-23） m/s［14］，由式（2）可得分離滾筒轉(zhuǎn)速ng=（888-1 022） RPM。

由于揚(yáng)谷器從脫粒裝置中輸出的混合物料籽粒含量很大，為便于后續(xù)難脫籽粒有效脫粒，避免已脫籽粒因重復(fù)受到分離滾筒脫粒元件打擊作用引起的損傷率增大，分離滾筒的凹板必須與滾筒配合增加對(duì)脫下育種籽粒的分離能力，采用大間距鋼絲柵格凹板結(jié)構(gòu)，鋼絲直徑為2 mm，鋼絲中心距為16 mm，格板高出鋼絲6 mm，凹板包角為220°［15］。

3　試驗(yàn)設(shè)計(jì)與分析

3.1試驗(yàn)材料

試驗(yàn)材料選用甘肅省農(nóng)科院小區(qū)育種小麥，品種為西旱2號(hào)，籽粒千粒質(zhì)量為43.8 g，籽粒含水率22.6%。由于該縱軸流雙滾筒脫粒分離裝置適合于半喂入式小區(qū)育種小麥?zhǔn)斋@機(jī)，因此，試驗(yàn)時(shí)喂入脫粒滾筒的物料均為育種小麥麥穗，穗頭長(zhǎng)度在11.7-14.6 cm。

3.2試驗(yàn)方法

試驗(yàn)參照《農(nóng)業(yè)機(jī)械試驗(yàn)條件測(cè)定方法的一般規(guī)定》（GB/T 5262—2008）和《脫粒機(jī)試驗(yàn)方法》（GB/T 5982—2005）的要求進(jìn)行。試驗(yàn)過(guò)程中，通過(guò)改變?cè)囼?yàn)臺(tái)輸送帶的不同運(yùn)動(dòng)速度來(lái)改變裝置喂入量的大??；應(yīng)用變頻電機(jī)實(shí)現(xiàn)脫粒、分離雙滾筒不同轉(zhuǎn)速的調(diào)整。

分離滾筒喂入量計(jì)算［13］為：

式中：q為分離滾筒喂入量（kg/s）；Zq為釘齒脫粒元件個(gè)數(shù)（個(gè)），取36；qd為分離滾筒每個(gè)釘齒脫粒能力，取0.025 kg/s；βc為揚(yáng)谷器拋出脫?；旌衔锪现凶蚜Ｋ贾亓勘嚷剩?.8。根據(jù)式（3）和式（4）得出分離滾筒喂入量q≤2.7 kg/s。

為保證縱軸流雙滾筒脫粒分離裝置左、右兩個(gè)滾筒具有良好作業(yè)性能，且均無(wú)堵塞現(xiàn)象發(fā)生，裝置中分離滾筒的生產(chǎn)能力必須大于脫粒滾筒才能保證較高的作業(yè)效率與作業(yè)質(zhì)量，因此，脫粒滾筒喂入量必須控制在小于2.7 kg/s的范圍內(nèi)。

通過(guò)式（4）計(jì)算結(jié)果分析，試驗(yàn)遵循裝置喂入量不應(yīng)大于2.7 kg/s的要求，按照由少到多將育種小麥喂入量選取3個(gè)水平，分別為1.8 kg/s、2.2 kg/s和2.6 kg/s，將小麥穗頭均勻鋪放在喂入輸送帶上，經(jīng)輸送槽輸送進(jìn)入錐型脫粒滾筒，完成脫粒作業(yè)；脫出混合物隨著錐型滾筒向后輸送并在揚(yáng)谷器旋轉(zhuǎn)葉片及其產(chǎn)生的高速氣流作用下拋入分離滾筒，實(shí)現(xiàn)物料進(jìn)一步脫粒分離，短莖稈及穗軸從分離滾筒排草口排出，其余脫出物經(jīng)分離滾筒凹板篩落入接料盒；分離滾筒鋼絲柵格凹板下每100 mm布置接料盒1個(gè)，共8個(gè)。依據(jù)式（2）計(jì)算結(jié)果分析，試驗(yàn)選取錐型脫粒滾筒轉(zhuǎn)速為760 RPM和900 RPM、釘齒式圓柱分離滾筒的轉(zhuǎn)速為880 RPM和1 020 RPM，在裝置同一喂入量下，脫粒、分離滾筒進(jìn)行不同轉(zhuǎn)速下的4類(lèi)組合，試驗(yàn)重復(fù)3次［16］，每次試驗(yàn)結(jié)束后均對(duì)各接料盒內(nèi)的脫粒分離物料進(jìn)行稱(chēng)重統(tǒng)計(jì)，對(duì)能反映縱軸流雙滾筒小區(qū)育種脫粒分離裝置作業(yè)性能的脫粒損失率、種子破碎率及籽粒含雜率進(jìn)行測(cè)定計(jì)算。

3.3試驗(yàn)結(jié)果分析

對(duì)應(yīng)用旋風(fēng)分離器為氣流清選裝置的縱軸流雙滾筒小區(qū)育種脫粒分離裝置而言，要盡可能兼顧育種小麥脫粒損失率（包括夾帶損失和未脫凈損失）和破碎率，且脫出混合物分布均勻、籽粒含雜率低，無(wú)堵塞與滯留，便于后續(xù)分離清選，確保育種試驗(yàn)數(shù)據(jù)不失真，裝置不同參數(shù)作業(yè)下的試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表1和圖3。

表1　不同喂入量、不同轉(zhuǎn)速下縱軸流雙滾筒小區(qū)育種脫粒分離裝置性能檢測(cè)結(jié)果Table 1　Performance test results of threshing and separating unit of plot breeding wheat with double longitudinal axial cylinder in different feed rates and threshing rotation speeds

由表1試驗(yàn)結(jié)果可以看出，在裝置脫粒、分離滾筒不同轉(zhuǎn)速的4類(lèi)組合條件下，當(dāng)脫粒滾筒喂入量由1.8 kg/s向2.6 kg/s增加時(shí)，縱軸流雙滾筒小區(qū)育種脫粒分離裝置脫粒損失率為0.32%-1.73%、種子破碎率為0.38%-0.75%、籽粒含雜率為2.48%-5.31%，各項(xiàng)試驗(yàn)指標(biāo)基本隨試驗(yàn)喂入量的增加呈上升趨勢(shì)，但變化不很顯著。試驗(yàn)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，除了裝置喂入量在2.6 kg/s、脫粒滾筒轉(zhuǎn)速為900 RPM、分離滾筒轉(zhuǎn)速為880 RPM的情況下分離滾筒進(jìn)料口處有少量脫粒物料滯留外，其余組合均未發(fā)現(xiàn)滾筒堵塞現(xiàn)象，表明縱軸流雙滾筒小區(qū)育種小麥脫粒分離裝置對(duì)物料適應(yīng)性較強(qiáng)。

試驗(yàn)過(guò)程表明，當(dāng)脫粒滾筒轉(zhuǎn)速為760 RPM、分離滾筒轉(zhuǎn)速為1 020 RPM時(shí)，該裝置作業(yè)性能良好，隨著喂入量由1.8 kg/s向2.6 kg/s的不斷變化，各項(xiàng)試驗(yàn)指標(biāo)與裝置雙滾筒其余三種轉(zhuǎn)速組合相比呈現(xiàn)最優(yōu)，裝置脫粒損失率為0.32%-0.36%、種子破碎率為0.51%-0.62%、籽粒含雜率為2.48%-2.92%，均符合試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)要求，該參數(shù)下脫粒、分離雙滾筒的組合有效緩解了小區(qū)育種脫粒分離裝置脫凈率與破碎率不能兼顧的問(wèn)題。當(dāng)喂入量為2.6 kg/s，脫粒滾筒轉(zhuǎn)速為900 RPM、分離滾筒轉(zhuǎn)速為880 RPM時(shí)，脫粒損失率（1.73%）、籽粒含雜率（5.31%）最高，這主要是當(dāng)錐型脫粒滾筒轉(zhuǎn)速提高時(shí)，由于短紋桿—板齒式脫粒元件較大，脫粒物料不宜膨脹，且滾筒縱軸向長(zhǎng)度較短，軸向輸送時(shí)停留時(shí)間短，物料流出速度加快，使得育種小麥穗頭來(lái)不及充分脫粒就被拋入分離滾筒，分離滾筒轉(zhuǎn)速較脫粒滾筒轉(zhuǎn)速低，生產(chǎn)能力略有下降，進(jìn)料口及滾筒內(nèi)出現(xiàn)物料堵塞現(xiàn)象皆是造成脫粒損失率高與含雜率大的主要原因。

在不同喂入量，脫粒、分離滾筒不同轉(zhuǎn)速的4類(lèi)組合下，裝置脫出物在分離滾筒凹板篩下對(duì)應(yīng)的8個(gè)接料盒中的質(zhì)量軸向分布規(guī)律（圖3）。

圖3　不同喂入量下裝置脫出物質(zhì)量軸向分布圖Fig. 3　Quality distribution of the mixture along the axial of threshing in different feed rates

由圖3可以看出，在不同喂入量下裝置脫出物的軸向分布趨勢(shì)基本相似，說(shuō)明該裝置對(duì)物料有較強(qiáng)的適應(yīng)性；接料盒軸向分布區(qū)域1-4區(qū)脫粒分離物料較多（占喂入總量的65%-75%）、5區(qū)呈突降狀態(tài)（占喂入總量的15%-20%），6-8區(qū)較少（占喂入總量的10%-15%），這主要是由于揚(yáng)谷器從脫粒滾筒中拋出的混合物料大部分籽粒已被脫下，物料在隨著分離滾筒初始轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)便直接通過(guò)凹板篩落下，分離滾筒后續(xù)作業(yè)僅針對(duì)育種穗頭上少數(shù)較難脫籽粒。在喂入量相同的情況下，脫粒、分離滾筒轉(zhuǎn)速分別為760 RPM和1 020 RPM、900 RPM和1 020 RPM兩種組合的脫出混合物軸向分布程度相對(duì)均勻；而脫粒、分離滾筒轉(zhuǎn)速分別為760 RPM和880 RPM時(shí)，脫粒、分離裝置下方籽粒、雜余質(zhì)量沿滾筒軸向分布不均勻，將對(duì)后續(xù)清選作業(yè)產(chǎn)生一定影響，不利于育種試驗(yàn)數(shù)據(jù)的測(cè)定統(tǒng)計(jì)。

試驗(yàn)結(jié)果分析表明，脫粒分離物料在軸向分布上基本呈現(xiàn)出“先多后少”的分布狀態(tài)，反應(yīng)了縱軸流雙滾筒小區(qū)育種脫粒分離裝置具有“先易后難、有序脫粒、分布均勻”的動(dòng)態(tài)作業(yè)特性；自主創(chuàng)新設(shè)計(jì)的錐型脫粒滾筒后置揚(yáng)谷器能夠借助氣流快速將脫粒物料輸送至分離滾筒，提高了縱軸流雙滾筒小區(qū)育種脫粒分離裝置作業(yè)效率，避免傳統(tǒng)多滾筒裝置相互接口處容易產(chǎn)生脫粒物料輸送堵塞現(xiàn)象的發(fā)生。

4　結(jié)論

根據(jù)小區(qū)育種小麥?zhǔn)斋@試驗(yàn)要求，設(shè)計(jì)了一種能夠?qū)崿F(xiàn)由脫粒滾筒向分離滾筒脫粒物料快速輸送的縱軸流雙滾筒小區(qū)育種脫粒分離裝置，其脫粒滾筒采用錐型短紋桿—板齒滾筒與后置揚(yáng)谷器配合結(jié)構(gòu)，分離滾筒采用釘齒式圓柱滾筒；計(jì)算確定了脫粒、分離裝置關(guān)鍵結(jié)構(gòu)與運(yùn)動(dòng)參數(shù)。

相關(guān)試驗(yàn)結(jié)果表明：縱軸流雙滾筒小區(qū)育種脫粒分離裝置隨喂入量增大，其脫粒損失率、種子破碎率及籽粒含雜率均呈上升趨勢(shì)但變化不顯著，對(duì)物料具有較強(qiáng)的適應(yīng)性。當(dāng)裝置喂入量由1.8 kg/s向2.6 kg/s變化，脫粒滾筒轉(zhuǎn)速為760 RPM、分離滾筒轉(zhuǎn)速為1 020 RPM時(shí)，裝置脫粒損失率為0.32%-0.36%、種子破碎率為0.51%-0.62%、籽粒含雜率為2.48%-2.92%，均符合試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)要求，有效緩解了小區(qū)育種脫粒裝置脫凈率與破碎率不能兼顧的問(wèn)題。

裝置脫出混合物料在軸向分布上基本呈現(xiàn)出“先多后少”的總體變化趨勢(shì)，直觀反應(yīng)了縱軸流雙滾筒小區(qū)育種脫粒分離裝置具有“先易后難、有序脫粒、分布均勻”的動(dòng)態(tài)作業(yè)特性，能夠有效減輕清選裝置的負(fù)荷，有利于后續(xù)清選，且脫粒、分離兩滾筒接口過(guò)渡處無(wú)脫粒物料堵塞，便于育種試驗(yàn)數(shù)據(jù)的測(cè)定統(tǒng)計(jì)。

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（責(zé)任編輯：童成立）

Design and experiment on threshing and separating unit of plot breeding wheat with double longitudinal axial cylinder

DAI Fei， HAN Zheng-sheng， ZHAO Wu-yun， ZHANG Feng-wei， GAO Ai-min， WEI Li-juan
（College of Engineering， Gansu Agricultural University， Lanzhou， Gansu 730070， China）

Mechanization of field experiments is the key point to increase crop breeding efficiency， which is also an important measure to obtain correct breeding test results. In order to meet the demand of plot wheat seed harvest test， a threshing and separating unit of plot breeding wheat with double longitudinal axial cylinder was designed， which were composed by longitudinal axial conical cylinder and spike tooth cylindrical roller， the overall structure of the unit was proposed， the key structure and motion parameters of threshing cylinder and separating cylinder were designed and choiced， and obtained the average diameter of threshing cylinder and separating cylinder were 450 mm and 430 mm，the rotating speed of the two cylinder respectively in the range of 764-892 RPM and 888-1 022 RPM. Meanwhile， we determined the spike tooth number of separating cylinder was 36， and the unit was suitable for feeding quantity should be less than 2.7 kg/s， and the plot wheat threshing and separation test was studied by using the unit. The experimental results showed that when the feed rate was changed from 1.8 kg/s to 2.6 kg/s， the rotate speed of threshing cylinder was 760 RPM and rotate speed of separating cylinder was 1 020 RPM， the threshing loss rate was 0.32%-0.36%， the broken rate was 0.51%-0.62% and the rate of trash content was 2.48%-2.92%. The research indicated that the threshing and separating unit of plot wheat with double longitudinal axial cylinder with the dynamic operation characteristics of easy and sequential threshing， the well-proportioned distribution and the well-adapted with the crop. The various technical indexes of this unit had reached to the testing requirements of standard.

double cylinder； longitudinal axial； threshing and separating； plot breeding wheat； experiment

National Natural Science Foundation of China （51365003）.

HAN Zheng-sheng， E-mail: hanzhengsheng@gsau.edu.cn.

29 March， 2016；Accepted 28 May， 2016

S225.4

A

1000-0275（2016）05-1015-06

10.13872/j.1000-0275.2016.0060

國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（51365003）。

戴飛（1987-），男，甘肅榆中人，講師，主要從事田間小區(qū)育種收獲技術(shù)與裝備研究，E-mail: daifei@gsau.edu.cn；通信作者：韓正晟（1956-），男，甘肅慶陽(yáng)人，教授，博導(dǎo)，主要從事旱區(qū)農(nóng)業(yè)工程技術(shù)與裝備研究，E-mail: hanzhengsheng@gsau.edu.cn。

2016-03-29，接受日期：2016-05-28