王鎮(zhèn)東 崔 濤 張東興 楊 麗 和賢桃 張澤鵬

(1.中國農(nóng)業(yè)大學(xué)工學(xué)院， 北京 100083; 2.農(nóng)業(yè)農(nóng)村部土壤-機器-植物系統(tǒng)技術(shù)重點實驗室， 北京 100083)

0 引言

目前，常用的玉米收獲方式有摘穗收獲及籽粒直收兩種[1-2]。相較于摘穗收獲，籽粒直收可以一次完成摘穗、脫粒、清選等工作，具有省時省力等優(yōu)點，是國外玉米收獲主流方式，也是我國玉米收獲技術(shù)的發(fā)展方向[3]。由于我國華北地區(qū)玉米收獲時籽粒含水率較高[4]，采用釘齒式或桿齒式脫粒滾筒進行收獲存在籽粒破碎率較高的問題，破碎籽粒易造成霉變，降低糧食品質(zhì)，影響農(nóng)民收益。因此，降低高含水率玉米籽粒直收時的破碎率成為提高籽粒直收機械水平的重要途徑。

為降低籽粒脫粒時的破碎率，國內(nèi)外學(xué)者對脫粒機構(gòu)及其工作參數(shù)進行了大量的研究[5-20]。研究成果對降低籽粒直收時的破碎率具有重要意義，為低損籽粒直收最佳工作參數(shù)的確定提供了重要參考。但通過考察脫粒元件結(jié)構(gòu)參數(shù)，實現(xiàn)降低脫粒過程中籽粒破碎率的研究鮮見報道。

本文對紋桿式脫粒元件結(jié)構(gòu)參數(shù)進行研究，采用靜力學(xué)分析與動力學(xué)分析相結(jié)合的方式，明確果穗與紋桿式元件接觸時，其結(jié)構(gòu)屬性對果穗接觸力的影響，并得到最優(yōu)結(jié)構(gòu)參數(shù)，通過臺架試驗優(yōu)化工作參數(shù)，同時對比不同脫粒元件的脫粒效果，確定紋桿式脫粒元件有效降低籽粒破碎率的性能，為高含水率下玉米低損籽粒直收裝置的研制提供依據(jù)。

1 紋桿式脫粒元件結(jié)構(gòu)與工作原理

1.1 紋桿式脫粒元件結(jié)構(gòu)

以谷物脫粒中使用的D型紋桿為參考[21-22]，設(shè)計玉米紋桿式脫粒元件。D型紋桿為長條形設(shè)計且兩端面平行，谷物脫粒時，莖稈與籽粒同時進入脫粒系統(tǒng)，脫粒阻力較大，長條形紋桿在揉搓谷物的同時使莖稈層產(chǎn)生徑向高頻振動[23-24]，有利于谷物脫粒及籽粒分離。玉米脫粒時，只有果穗及少量雜質(zhì)進入脫粒系統(tǒng)，脫粒阻力相對較小，且果穗直徑較大，紋桿過長不利于果穗在滾筒內(nèi)的軸向移動，因此設(shè)計為短紋桿。為防止堵塞，增強果穗沿滾筒軸向向后運動趨勢，紋桿元件遠離喂入端采用斜面設(shè)計，當(dāng)果穗與紋桿塊斜面撞擊時，其受力分量使果穗向滾筒后方移動。

紋桿式脫粒元件結(jié)構(gòu)如圖1所示，其參數(shù)主要包括頂部參數(shù)及前傾斜面角度θ。頂部參數(shù)有頂部凸棱寬度W、頂部凸棱高點高度h、凸棱傾角β以及頂部弧面形狀。與果穗接觸時，前傾斜面可以“鏟起”玉米果穗，使果穗與脫粒元件的接觸更柔和。頂部凸棱所在面與凹板共同作用，對果穗“揉搓”實現(xiàn)脫粒，弧面形狀影響揉搓強度；凸棱高點高度及凸棱寬度決定果穗接觸面積，影響籽粒的壓強從而影響破碎率；凸棱傾角使果穗產(chǎn)生不同的運動趨勢，影響果穗運動進程，從而影響脫粒效果。

1.2 紋桿式脫粒元件工作原理

紋桿式脫粒元件工作過程主要包括前傾斜面對果穗的擊打和脫粒元件頂部與凹板共同作用對果穗的揉搓。如圖2所示，其中Ⅰ為紋桿元件前傾角撞擊果穗階段，Ⅱ為過渡狀態(tài)，Ⅲ為紋桿頂部與凹板共同作用揉搓果穗階段。

紋桿前傾角與果穗接觸時對果穗撞擊，同時果穗沿前傾斜面向紋桿頂部移動，在此過程中，部分籽粒實現(xiàn)脫粒；當(dāng)果穗運動至圖中Ⅲ所示位置時，在脫粒元件與凹板共同作用下，果穗受到揉搓，籽粒與芯軸的連接變“松散”，實現(xiàn)部分脫粒；經(jīng)揉搓后的果穗與脫粒元件連續(xù)接觸，最終實現(xiàn)完全脫粒。

與釘齒式及桿齒式脫粒元件擊打脫粒相比，紋桿式脫粒元件與果穗接觸更柔和，且經(jīng)過揉搓后，籽粒變松散，更易于脫粒，有利于降低籽粒破碎率。

2 受力分析與參數(shù)設(shè)計

2.1 果穗與紋桿前傾角接觸受力分析

紋桿式脫粒元件頂部與果穗接觸時，主要通過與凹板配合，對果穗進行揉搓，使果穗中籽粒“松散”達到脫粒的目的，采用靜力學(xué)分析不易于體現(xiàn)該過程，因此采用動力學(xué)仿真的方式動態(tài)分析該過程；紋桿式脫粒元件前傾角與果穗接觸時，主要通過對果穗撞擊使籽粒與芯軸分離，通過分析果穗所受合力以得到傾角對果穗擊打強度的影響。不考慮接觸過程中果穗彈塑性形變及脫粒對果穗中未脫籽粒受力的影響，對果穗與紋桿式元件前傾角碰撞時果穗受力情況進行分析。果穗受力分析如圖3所示。

通過實際測量，單個果穗平均質(zhì)量為350 g左右，其所受重力為3.5 N。查閱資料[13]發(fā)現(xiàn)，果穗受到脫粒元件擊打力大于114.35 N，遠大于果穗重力。果穗b對果穗a的支持力Fba為重力的分力，在量級上遠小于脫粒元件對a的擊打力，因此受力分析時忽略果穗b對果穗a的支持力及摩擦力。建立圖3所示坐標(biāo)系，對果穗a受力進行分析，在水平及豎直方向?qū)Ω髁M行分解，分解式為

Fx=Fsinθ+Ffcosθ-fZ

(1)

Fy=-Fcosθ+Ffsinθ+FZ-G

(2)

式中F——脫粒元件對果穗a擊打力，N

Ff——果穗a所受脫粒元件摩擦力，N

FZ——凹板對果穗a支持力，N

fZ——果穗a受凹板摩擦力，N

G——果穗a所受重力，N

θ——脫粒元件前傾角，0°<θ≤90°

整理可得果穗a所受合力FT為

(3)

其中

fZ=μFZ

(4)

Ff=μF

(5)

式中μ——籽粒與鐵板摩擦因數(shù)

令

N=-fZ(Fsinθ+Ffcosθ)

(6)

M=(FZ-G)(-Fcosθ+Ffsinθ)

(7)

將式(4)、(5)代入式(6)、(7)，對N及M分別求二階導(dǎo)數(shù)及三階導(dǎo)數(shù)，得

N(θ)′=FfZ(-cosθ+μsinθ)

(8)

N(θ)″=FfZ(sinθ+μcosθ)

(9)

M(θ)′=F(FZ-G)(sinθ+μcosθ)

(10)

M(θ)″=F(FZ-G)(cosθ-μsinθ)

(11)

M(θ)?=F(FZ-G)(-sinθ-μcosθ)

(12)

由式(9)可知，式(8)為增函數(shù)，且N′(0)<0，N′(90)>0；由式(12)可知，式(11)為減函數(shù)，且M′(0)>0，M′(90)<0，同時由于FZ-G>0，因此式(10)在角度θ區(qū)間范圍內(nèi)為先增后減的大于0的函數(shù)。為確定N+M的增減性，求解N+M在端點處一階導(dǎo)數(shù)

N′(0)+M′(0)=-FfG

(13)

N′(90)+M′(90)=fZFf+F(FZ-G)

(14)

即N+M在角度取值范圍內(nèi)變化趨勢為先減后增，存在最優(yōu)角度使合力最小。

2.2 紋桿元件頂端弧面設(shè)計

紋桿元件頂端弧面與凹板共同作用對果穗進行揉搓，假定該過程果穗為純滾動，當(dāng)頂端弧長過小時，在與果穗接觸的過程中，無法達到整圈籽粒揉搓松散的目標(biāo)，不利于果穗與紋桿元件下一次接觸時脫粒；頂端弧長過長時，隨著揉搓時果穗的運動，凹板間隙逐漸減小，對果穗的擠壓增強，籽粒容易受擠壓造成頂端破碎。因此，為使紋桿元件與凹板共同作用對果穗充分揉搓，松散籽粒，同時又不致于過度揉搓，造成籽粒受擠壓后破碎，設(shè)計紋桿元件頂端與凹板對果穗均揉搓半圈，以此為依據(jù)確定紋桿元件頂端弧長，計算式為

(15)

式中L——紋桿元件頂端弧長，mm

d——果穗直徑，mm

查閱資料[25]可知，籽粒含水率為17.1%時，當(dāng)壓縮量大于1.7 mm籽粒發(fā)生破碎。隨籽粒含水率增高，發(fā)生破碎時所對應(yīng)的應(yīng)力降低，同時由于籽粒韌性增強，其應(yīng)變會增大[26]，即較高籽粒含水率下發(fā)生破碎時所能承受的最大壓縮量增大。為使紋桿元件頂端弧面形狀滿足不同含水率下脫粒需求，以籽粒含水率較小時所能承受的最大應(yīng)變量為依據(jù)，對紋桿元件弧面進行設(shè)計計算。以滾筒軸心為坐標(biāo)原點，建立圖4所示紋桿式元件頂端與果穗接觸時的關(guān)系圖。

通過幾何關(guān)系易知，凹板間隙δ與角度γ關(guān)系為

(16)

式中R1——凹板弧面半徑，mm

r——滾筒頂點旋轉(zhuǎn)半徑，mm

D——凹板圓心與滾筒圓心偏心距，mm

γ——脫粒元件與果穗接觸點和坐標(biāo)原點連線與負(fù)X方向夾角，(°)

當(dāng)果穗不受壓縮沿凹板運動時，果穗最高點運動方程為

(17)

其中

R2=R1-d

(18)

式中R2——果穗最高點運動弧面半徑，mm

凹板與紋桿對果穗共同作用時，假設(shè)凹板側(cè)籽粒及紋桿側(cè)籽粒壓縮量變化相同。果穗在凹板最低位置開始與紋桿元件頂端接觸，在運動中果穗壓縮量均勻增大，紋桿頂端與果穗脫離接觸時，籽粒壓縮量達到最大值。果穗與紋桿弧面開始接觸時，通過幾何關(guān)系可求得接觸點A坐標(biāo)值。

果穗沿凹板滾動1/2圈時，即果穗頂點圓對應(yīng)弧長為L，繞果穗頂點圓旋轉(zhuǎn)角λ計算式為

(19)

通過三角函數(shù)計算此時脫粒元件與果穗接觸點和坐標(biāo)原點連線與負(fù)X方向夾角γ′為

(20)

此時凹板間隙δ可由式(16)求得，果穗壓縮量達到破碎臨界值3.4 mm(凹板側(cè)及紋桿頂端各壓縮1.7 mm)。計算紋桿與果穗作用點B與果穗頂點圓圓心距離為

l=r+(d-δ-3.4)

(21)

點B在水平及豎直方向的坐標(biāo)為

x=lsinλ-D

(22)

y=lcosλ

(23)

同理可以計算出果穗滾動1/4圈，果穗壓縮量為1.7 mm(凹板側(cè)及紋桿頂端各壓縮0.85 mm)時，紋桿與果穗接觸點C的坐標(biāo)。

設(shè)計凹板與滾筒軸向偏心距為25 mm，凹板半徑為345 mm。為使果穗充分揉搓，以果穗平均直徑為參考，求得接觸點A、B、C坐標(biāo)，得到脫粒元件弧面圓表達式為

(x+16.61)2+(y-0.15)2=305.262

(24)

以接觸點為起點，逆時針方向截取弧長為L的弧線，即為紋桿元件截面的頂端弧線。

3 仿真試驗

果穗在脫粒滾筒內(nèi)的受力情況較復(fù)雜，靜力學(xué)分析難以表示紋桿頂部凸棱傾角和凸棱寬度對果穗受力以及果穗運動情況的影響。因此，通過離散元仿真軟件EDEM，動態(tài)分析果穗在滾筒內(nèi)的運動及受力過程；為確定紋桿塊最優(yōu)結(jié)構(gòu)參數(shù)，設(shè)計四因素四水平正交試驗，探究紋桿塊參數(shù)對果穗脫粒性能的影響主次順序，并確定較優(yōu)參數(shù)組合。

3.1 玉米果穗建模

以華北地區(qū)種植面積較大的鄭單958玉米品種為研究對象，隨機選取100個果穗，使用游標(biāo)卡尺分別對果穗大端直徑、小端直徑及果穗長度進行測量，取其平均值如表1所示。以此為依據(jù)在仿真軟件EDEM中建立玉米果穗模型，如圖5所示。

表1 玉米果穗尺寸參數(shù)Tab.1 Ear size parameters mm

3.2 參數(shù)設(shè)置

在EDEM中選取Hertz-Mindlin (no-slip)無滑動模型。根據(jù)華北地區(qū)玉米籽粒收獲機的實際作業(yè)工況，設(shè)定滾筒轉(zhuǎn)速為300 r/min，凹板間隙為50 mm。查閱相關(guān)資料[10]，設(shè)定材料物理屬性及材料之間接觸屬性參數(shù)如表2所示。

表2 仿真參數(shù)Tab.2 Simulation parameters

3.3 脫粒滾筒建模

使用三維制圖軟件SolidWorks對脫粒滾筒進行建模，并對不影響脫粒性能的結(jié)構(gòu)進行簡化，滾筒仿真模型如圖6所示。按表2所示仿真參數(shù)進行設(shè)定，以8 kg/s的喂入量連續(xù)喂入果穗3 s。

3.4 紋桿元件頂端參數(shù)仿真試驗

設(shè)計不同頂部參數(shù)紋桿元件，通過仿真分析，提取果穗在不同頂部參數(shù)紋桿元件與凹板共同作用時，果穗與紋桿元件頂端接觸前后能量變化，確定最優(yōu)頂端參數(shù)組合。由于仿真時變量僅為紋桿元件頂端參數(shù)，因此造成果穗能量變化的原因即為紋桿元件頂端參數(shù)。仿真結(jié)果如表3～5所示。

表3 不同凸棱傾角時接觸前后果穗能量Tab.3 Effect of top rib inclination on ear energy change before and after contact J

表5 不同凸棱高度時接觸前后果穗能量Tab.5 Effect of top rib height on ear energy change before and after contact J

對果穗受到紋桿頂部與凹板共同作用時，果穗與紋桿頂端接觸前后能量變化進行分析，隨凸棱傾角增大，與脫粒元件碰撞前果穗總能量先增大后減小，碰撞后果穗能量增加量相差不大；凸棱寬度及凸棱高度對碰撞前后果穗能量及增加量影響不大。紋桿元件頂部參數(shù)通過與凹板共同作用對果穗脫粒產(chǎn)生影響，紋桿頂部凸棱傾角對果穗產(chǎn)生影響時，其角度的變化會使果穗產(chǎn)生不同的運動趨勢，造成果穗動能及轉(zhuǎn)動動能出現(xiàn)較顯著的變化；頂部凸棱寬度及凸棱高度主要影響果穗的接觸面積，因此對能量變化影響不顯著。

3.5 正交試驗

以影響果穗受力及運動的紋桿元件前傾角、凸棱傾角、凸棱高度及凸棱寬度為試驗因素，以果穗受到的合力為試驗指標(biāo)，設(shè)計四因素四水平正交試驗，探究紋桿元件結(jié)構(gòu)參數(shù)對果穗受力的影響規(guī)律。

3.5.1正交試驗設(shè)計與結(jié)果

由于水平數(shù)量不相等，因此設(shè)計混合水平的正交試驗。采用擬水平法設(shè)計四因素四水平正交試驗，確定紋桿元件結(jié)構(gòu)參數(shù)對脫粒過程的影響。查閱資料[24]可知，釘齒式脫粒元件高度范圍為60～70 mm，設(shè)計紋桿式脫粒元件高度為65 mm，由此確定前傾斜面最小設(shè)計角度為45°，最大角度為90°；為使紋桿元件頂端與果穗作用時，果穗產(chǎn)生沿滾筒軸向向后運動趨勢，凸棱傾角設(shè)計角度小于90°；參考玉米籽粒平均尺寸，對凸棱寬度及高度進行設(shè)計。試驗因素及結(jié)果如表6、7所示。表中A、B、C、D為因素水平值，C′為因素C補齊水平數(shù)量后的水平安排。

表6 試驗因素與水平Tab.6 Experimental factors levels

表7 試驗方案與結(jié)果Tab.7 Test design scheme and results

3.5.2極差分析

為探究最佳參數(shù)組合，對試驗結(jié)果進行極差分析，結(jié)果如表8所示?？梢钥闯黾y桿元件結(jié)構(gòu)參數(shù)對果穗受力影響由大到小依次為前傾角、凸棱傾角、凸棱寬度、凸棱高度。

表8 各指標(biāo)極差分析Tab.8 Analysis of range of each indicator

3.5.3方差分析

方差分析如表9所示，由方差分析結(jié)果可知，紋桿元件前傾角對果穗受力具有顯著影響，凸棱傾角、凸棱寬度及凸棱高度對果穗受力影響不顯著。

籽粒發(fā)生破碎時破壞力范圍為124.33～347 N，籽粒由果柄脫下受力范圍為1.97～11.93 N[18]。各因素對果穗受力的影響由大到小為A、B、C、D。最終確定最優(yōu)結(jié)構(gòu)參數(shù)為A3B1C2D2，即紋桿元件較優(yōu)參數(shù)組合為：前傾角75°、凸棱傾角25°、凸棱寬度6 mm、凸棱高度10 mm。

表9 方差分析Tab.9 Variance analysis result

4 臺架試驗

4.1 試驗設(shè)計

為確定滾筒轉(zhuǎn)速、凹板間隙等工作參數(shù)對紋桿式脫粒元件脫粒效果的影響，以仿真分析得到的最優(yōu)結(jié)構(gòu)參數(shù)紋桿元件為試驗對象，以籽粒破碎率及未脫凈率為指標(biāo)，設(shè)計雙因素試驗，探究工作參數(shù)交互作用對脫粒效果的影響；以最優(yōu)工作參數(shù)分別對桿齒式、釘齒式及紋桿式脫粒元件進行脫粒試驗，對比不同脫粒元件脫粒性能。脫粒元件如圖7所示。

4.2 試驗材料與方法

試驗裝置采用單縱軸流脫粒滾筒，滾筒中脫粒元件頂端所在圓直徑為600 mm。試驗臺架如圖8所示。試驗時間為2019年9月底，平均氣溫為29℃，在籽粒含水率為28.5%時，每組試驗選取人工摘取的鄭單958玉米果穗200穗，平鋪于輸送鏈板上，參考華北地區(qū)籽粒直收機械工作參數(shù)，以喂入量8 kg/s將果穗送入試驗臺架，經(jīng)脫粒滾筒脫粒后，脫出物落入接糧裝置，苞葉、芯軸等落入接雜裝置。

4.3 試驗指標(biāo)

根據(jù)GB/T 21961—2008《玉米收獲機械試驗方法》和GB/T 5982—2005《脫粒機試驗方法》的檢驗標(biāo)準(zhǔn)，對試驗結(jié)果進行處理，得到籽粒破碎率及未脫凈率。

4.4 試驗結(jié)果及分析

對試驗數(shù)據(jù)處理發(fā)現(xiàn)，滾筒轉(zhuǎn)速、凹板間隙及兩者的交互作用對脫粒過程中籽粒破碎率及未脫凈率均有顯著影響。為確定其具體影響規(guī)律，以籽粒破碎率最低時滾筒轉(zhuǎn)速及凹板間隙為依據(jù)，設(shè)計單因素試驗，探究滾筒轉(zhuǎn)速、凹板間隙對脫粒性能的影響規(guī)律。

4.4.1滾筒轉(zhuǎn)速對脫粒質(zhì)量的影響

最優(yōu)凹板間隙下，籽粒破碎率及未脫凈率隨滾筒轉(zhuǎn)速變化規(guī)律如圖9所示?？梢园l(fā)現(xiàn)，籽粒未脫凈率隨滾筒轉(zhuǎn)速增加逐漸降低；在滾筒轉(zhuǎn)速為200～300 r/min時，籽粒破碎率相差不大，滾筒轉(zhuǎn)速繼續(xù)增加，籽粒破碎率逐漸增大。在轉(zhuǎn)速為300 r/min時，籽粒破碎率最低，為5.34%，且未脫凈率低于國標(biāo)要求。隨滾筒轉(zhuǎn)速增加，脫粒元件對果穗擊打力增大，籽粒更易于與芯軸分離，因此未脫凈率降低，同時，過大的擊打力會造成破碎率增大。

對滾筒下方接料裝置沿滾筒軸線均勻分為21個區(qū)間并逐一編號。由圖10可以發(fā)現(xiàn)，隨滾筒轉(zhuǎn)速變化，脫出物質(zhì)量分布及累加質(zhì)量分布趨勢基本相同，質(zhì)量分布峰值均出現(xiàn)在滾筒長度的40%左右位置。

4.4.2凹板間隙對脫粒質(zhì)量的影響

由圖11可以發(fā)現(xiàn)，隨著凹板間隙增大，籽粒破碎率先減小后增大，在凹板間隙為50 mm時，籽粒破碎率最低。凹板間隙過小時，果穗受脫粒元件與凹板的擠壓，芯軸及籽粒易發(fā)生破碎，造成破碎率及未脫凈率較高；隨間隙增大，果穗受擠壓造成的破碎減少，籽粒及芯軸的破碎降低；當(dāng)間隙過大時，受脫粒元件擊打后果穗與凹板碰撞，造成籽粒破碎率增加，同時該過程不足以使芯軸破碎，因此未脫凈率降低。由圖12發(fā)現(xiàn)，凹板間隙對脫出物分布影響不大。

4.5 試驗對比結(jié)果與分析

在滾筒轉(zhuǎn)速300 r/min、凹板間隙50 mm時，對釘齒式、桿齒式及紋桿式脫粒元件分別進行脫粒試驗，籽粒破碎率及未脫凈率如圖13所示。

由不同脫粒元件對比試驗可知，紋桿式脫粒元件籽粒未脫凈率高于釘齒式及桿齒式元件，但滿足國標(biāo)要求；桿齒式脫粒元件籽粒破碎率為9.91%，釘齒式元件籽粒破碎率為7.83%，紋桿式脫粒元件籽粒破碎率為5.34%，較釘齒式元件下降了31.8%，較桿齒式元件下降了46.12%。

對不同脫粒元件脫出物分布進行統(tǒng)計，結(jié)果如圖14所示。由試驗結(jié)果可以看出，紋桿式脫粒元件脫出物峰值出現(xiàn)位置較釘齒式及桿齒式更靠近滾筒中間位置，由脫出物質(zhì)量累加分布可以發(fā)現(xiàn)，紋桿式脫粒元件較其他兩種元件脫粒速率更平緩。

綜合脫粒元件脫粒質(zhì)量及脫出物分布規(guī)律，通過分析可知，釘齒式及桿齒式脫粒元件以擊打脫粒為主，脫粒能力強，因此籽粒未脫凈率較低，脫粒速率較高，同時由于脫粒元件對果穗直接擊打造成籽粒破碎率較高；紋桿式脫粒元件主要通過擊打及揉搓實現(xiàn)脫粒，紋桿元件與果穗接觸時通過前傾斜面實現(xiàn)較平緩的過渡，對果穗的擊打力相對較小，因此果穗脫粒相對較慢，但仍然能夠在滾筒長度范圍內(nèi)完成脫粒作業(yè)。

5 結(jié)論

(1)設(shè)計了一種紋桿式脫粒元件，分析果穗與紋桿元件接觸時其受力隨傾角變化情況，基于籽粒壓縮破碎數(shù)據(jù)，確定紋桿元件頂端弧面形狀?；陔x散元仿真設(shè)計四因素四水平正交試驗，明確了紋桿元件結(jié)構(gòu)參數(shù)影響果穗受力的主次因素依次為前傾角、凸棱傾角、凸棱寬度、凸棱高度，最終確定紋桿式脫粒元件較優(yōu)參數(shù)為：前傾角75°、凸棱傾角25°、凸棱寬度6 mm、凸棱高度10 mm。

(2)通過雙因素試驗，分析凹板間隙及滾筒轉(zhuǎn)速對紋桿式脫粒元件脫粒質(zhì)量的影響規(guī)律，確定滾筒轉(zhuǎn)速為300 r/min，凹板間隙為50 mm時，籽粒破碎率最低，為5.34%。以最優(yōu)工作參數(shù)對比不同脫粒元件脫粒效果，籽粒破碎率由釘齒式元件的7.83%及桿齒元件的9.91%下降至紋桿元件的5.34%，分別下降了31.8%和 46.12%，證明紋桿式脫粒元件明顯提高了脫粒質(zhì)量。