【正文】 s machine has small volume, light weight, flexible operation, Passing ability and good adaptability to better solve the hills, mountains, and the problem of rice paddy harvest. The machine uses half feeding, bow roller gear threshers threshing, ensure threshing clean, broken rate is low, good separation performance. Key Words: The micro。Rice。 Threshing machine。Separate。Design 1 前言 研究現(xiàn)狀 脫粒裝置對(duì)作物脫粒過程的物理現(xiàn)象是比較復(fù)雜的，往往是幾種作用力同時(shí)作用，歸納起來，脫粒可以靠沖擊、揉搓、梳刷、碾壓、振動(dòng)等原理進(jìn)行。在國外，脫粒分離裝置工作原理得到了農(nóng)機(jī)工作者普遍重視，在生產(chǎn)中也得到了廣泛的應(yīng)用。從 1785年蘇格蘭安 ?朱米克爾設(shè)計(jì)了在直徑為 25cm圓筒上安裝 4條齒板的、圓周速度為 46m/s的紋桿滾筒， 1835 年美國人特納發(fā)計(jì)了釘齒滾筒開始，人們?cè)诓粩喔倪M(jìn)完善這兩種切流式 脫粒分離裝置的過程中，逐漸深入詳細(xì)的分析研究 [1]。據(jù)資料記載 ,Kolganov (1965) 2 研究了脫粒過程，根據(jù)他的研究，對(duì)一種谷物，籽粒從穗頭上脫下來的過程與滾筒圓周速度之間存在著一定的關(guān)系， Kolganov 認(rèn)為，滾筒圓周速度和從穗頭上脫粒所需要的功的平方根有關(guān)。飽滿籽粒平均千粒重達(dá) 40 克，而不成熟籽粒的千粒重只有 20 克。相應(yīng)脫粒功為 60120 克厘米，脫粒速度為 米 /秒，這個(gè)速度必須低于籽粒破碎臨界速度，以避免破碎 [2]。梅田斡雄（ 1992）對(duì)日本聯(lián)合收割機(jī)的脫粒裝置進(jìn)行了分析與研究，分析了 谷物在脫粒室中的運(yùn)動(dòng)，試驗(yàn)測(cè)量了谷物的抗撓剛度、質(zhì)量和振動(dòng)特性，結(jié)果是，稻谷的固有頻率小于脫粒元件的沖擊頻率，也分析了隨脫粒元件的運(yùn)動(dòng)枝梗的運(yùn)動(dòng)，結(jié)論是由于摩擦力作用，脫粒中穗頭沿垂直于脫粒滾筒軸線方向運(yùn)動(dòng) [3]。（ 20xx20xx）對(duì)聯(lián)合收割機(jī)的切流脫粒分離裝置和縱軸流脫粒分離裝置進(jìn)行分析和研究，對(duì)傳統(tǒng)聯(lián)合收割機(jī)軸流滾筒脫粒過程分析的基礎(chǔ)上，建立了傳統(tǒng)軸流滾筒的一個(gè)較為詳盡的數(shù)學(xué)模型，并進(jìn)行了驗(yàn)證 [4]。 國內(nèi)很多單位都對(duì)聯(lián)合收割機(jī)的脫粒分離裝置開展研究工作，并已取得很大成果。高 元恩（ 1976）研究了單紋桿滾筒脫粒裝置和三種雙滾筒脫粒裝置，得出：秸草中夾帶籽粒損失是限制聯(lián)合收割機(jī)生產(chǎn)率提高的關(guān)鍵。提高脫粒裝置的分離能力，以減少進(jìn)入逐藁器的籽粒量是提高機(jī)器分離能力的有效措施之一許大興（ 1980）對(duì)縱向軸流滾筒的工作原理作了初步分析，提出喂入段與割臺(tái)螺旋推運(yùn)器相似，脫粒段為斜喂谷物作多次切流脫粒，分離段靠離心分離，谷粒沿滾筒外柱面作螺旋運(yùn)動(dòng)，并分析了谷粒的運(yùn)動(dòng)和受力狀態(tài)以及脫粒一分離規(guī)律，可作為縱軸滾筒數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)，最后討論了設(shè)計(jì)參數(shù)和功耗 [5]。張金海、都麗萍（ 1994）也對(duì)脫粒部 件的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行了研究，他們也將脫粒分離過程分為脫粒和凹板分離兩個(gè)階段，在（ 1）作物在脫粒室內(nèi)脫粒的機(jī)會(huì)均等，且脫下的籽粒量與未脫籽粒量成 正比，（ 2）被脫籽粒在脫粒室內(nèi)的任何一處，被分離的可能性相等，且被分離的 籽粒量于脫粒室的自由籽粒量成正比，（ 3）試驗(yàn)物料的物理特性保持不變?nèi)齻€(gè)假設(shè)條件下，建立了脫粒和分離的數(shù)學(xué)模型，其建模方法是將凹板展開成平面結(jié)構(gòu)， 建立了某處脫粒、分離率與該處距入口間距離的函數(shù)關(guān)系，并應(yīng)用上述數(shù)學(xué)模型， 對(duì)一給定的脫粒部件的脫粒分離性能功能進(jìn)行了預(yù)測(cè)，預(yù)測(cè)結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果比較接近 [6]。王長寧、楊紅新（ 20xx） 申請(qǐng)了名稱為“改進(jìn)的切流滾筒”（專利號(hào)： ）的專利，專利中提出一種由具有良好彈性的高分子彈性材料制成，且在其頂端設(shè)置有圓弧槽的矩形脫粒齒板，使用該脫粒齒板的切流滾筒可以在保證脫粒性能前提下，提高對(duì)物料的抓取能力，降低籽粒和莖稈的破碎率，從而減輕了清選的負(fù)荷 [7]。衣淑娟（ 20xx）利用自行研制的試驗(yàn)臺(tái)，對(duì)切向喂入的釘齒式雙滾筒軸流脫粒與分離裝置進(jìn)行多因素的性能試驗(yàn)，得出了滾筒線速度、導(dǎo)向 3 板導(dǎo)角、喂入量同功耗、脫不凈率、莖稈破碎程度、夾帶 損失率、總損失等性能 指標(biāo)的試驗(yàn)結(jié)果，明確了相互關(guān)系及影響，并分析了脫出 物沿軸向分布規(guī)律 [8]。謝方平、羅錫文（ 20xx）等設(shè)計(jì)了一種脫粒原理類似剛性 桿齒脫粒的柔性桿齒脫粒滾筒，對(duì)其脫粒力進(jìn)行了研究。分析表明在滾筒轉(zhuǎn)速一 定的情況下，采用柔性桿齒脫粒增加了與稻穗的接觸時(shí)間，減少了沖擊力，柔性桿 齒打擊力小于剛性桿齒。脫粒對(duì)比試驗(yàn)結(jié)果表明，直徑小于剛性桿齒的柔性桿齒 脫粒滾筒能適應(yīng)水稻脫粒要求，脫粒指標(biāo)中破碎率顯著低于剛性桿齒滾筒，未脫凈 率、含雜率、脫粒率和斷穗率均與剛性桿齒脫粒滾筒相近 [9]。 目前，全世界的可用耕地大約有 32 億公頃，已開發(fā)的有 億公頃，未達(dá)到可用耕地的一半。就總的耕地資源來說，在南美和澳洲以及亞洲的北部還有大量的耕地未開發(fā)。但是由于氣候等原因，真正可供開發(fā)的耕地并不多。大規(guī)模經(jīng)營的資本主義大農(nóng)牧場(chǎng)、大種植園主要生產(chǎn)供出口的經(jīng)濟(jì)作物和其他農(nóng)牧產(chǎn)品，專業(yè)化、機(jī)械化程度較高；同時(shí)并存數(shù)量龐大的個(gè)體農(nóng)戶，除部分以生產(chǎn)糧食作物為主的自給性農(nóng)業(yè)外，也為國內(nèi)市場(chǎng)提供大量的農(nóng)牧產(chǎn)品。因此，小型水稻脫粒機(jī)不能滿足生產(chǎn)作業(yè)的需要，所以大中型水稻脫粒機(jī)已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用。但是適合人均耕地面積少、缺乏先進(jìn)適用機(jī)具廣大的農(nóng)民 的小型脫粒機(jī)。 21 世紀(jì)的前 20 年，是中國全面建設(shè)小康社會(huì)，加快實(shí)現(xiàn)由傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)向現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)變的歷史新時(shí)期。農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化重要標(biāo)志之一，是用現(xiàn)代物質(zhì)條件裝備農(nóng)業(yè)大幅度提高農(nóng)業(yè)土地產(chǎn)生率、勞動(dòng)生產(chǎn)率和資源利用率，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)的機(jī)械化與信息化。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)離不開農(nóng)業(yè)裝備，農(nóng)業(yè)機(jī)械化發(fā)展又在很大程度上制約著優(yōu)質(zhì)、高效、安全農(nóng)業(yè)又好又快的發(fā)展進(jìn)程 ??2 。 而小型農(nóng)業(yè)作業(yè)機(jī)械是大田作業(yè)機(jī)械化的一個(gè)重要補(bǔ)充?，F(xiàn)代農(nóng)業(yè)對(duì)發(fā)展小型農(nóng)業(yè)作業(yè)機(jī)械裝備和更快的采用新 技術(shù)提出了迫切的需求。發(fā)展小型農(nóng)業(yè)作業(yè)機(jī)械，提高科學(xué)水平和振興我國小型農(nóng)業(yè)作業(yè)機(jī)械裝備制造業(yè)，對(duì)加快促進(jìn)我國農(nóng)業(yè)綜合機(jī)械化有著重要的現(xiàn)實(shí)意義。 研究意義 水 稻是我國第一大糧食作物，不到３０％的水稻種植面積，生產(chǎn)了約占世界總產(chǎn)量４０％左右的糧食。近些年水稻種植面積處于穩(wěn)步上升的轉(zhuǎn)狀態(tài)。在目前水稻收獲機(jī)械多種形式并存的條件下，為了滿足廣大用戶莖桿需求量的不斷提高，在消化吸收國內(nèi)外同類型機(jī)型的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)一種水稻半喂入式的脫粒機(jī)械，該機(jī)械采用夾持喂入、弓齒滾筒脫粒、風(fēng)扇清選等機(jī)構(gòu)，使其具有機(jī)構(gòu)簡 單、體積小、重量輕、脫粒質(zhì)量好等特點(diǎn)。 4 近幾年，隨著聯(lián)合收割機(jī)作業(yè)范圍的不斷擴(kuò)大，聯(lián)合收割機(jī)發(fā)展十分迅速，使脫粒機(jī)市場(chǎng)受到一定的沖擊。在這種形式下，聯(lián)合收割機(jī)、脫粒機(jī)和割曬機(jī)將如何發(fā)展，怎么發(fā)展，脫粒機(jī)還有沒有發(fā)展前途，這是脫粒機(jī)相關(guān)方面應(yīng)當(dāng)高度關(guān)注的問題。據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前我國的種植面積為 億畝，此外還有 1200 萬 hm2 的山區(qū)和丘陵小塊地的小麥?zhǔn)斋@全靠人工收割后，再由脫粒機(jī)械進(jìn)行脫粒。所以，脫粒機(jī)械對(duì)農(nóng)作物的收獲還占有很大的工作量。 我國的水稻、玉米、小麥等農(nóng)作物機(jī)械收割的狀況。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，我國 水稻機(jī)械化收獲的作業(yè)面積僅僅只占總種植面積的 %，絕大多數(shù)的水稻脫粒仍然靠脫粒機(jī)進(jìn)行脫粒；玉米機(jī)械收獲面積僅占全國玉米種植面積的 %，而且，目前我國生產(chǎn)的玉米聯(lián)合收獲機(jī)大部分只具有摘穗、剝皮和秸稈粉碎等功能，籽粒的脫粒還要靠脫粒機(jī)來完成。就全國范圍來說，對(duì)于農(nóng)作物的收獲脫粒 80%以上要靠脫粒機(jī)和人工來完成。 終上所述，盡管近年來聯(lián)合收割機(jī)的迅猛發(fā)展，但是由于我國幅員遼闊、氣候地理?xiàng)l件加上種植方式的差異，以及不同地區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展的不平衡、聯(lián)合收割機(jī)械的廣泛應(yīng)用還有相當(dāng)長的路要走。因此，在今后的相當(dāng)長的的 時(shí)間內(nèi)，脫粒機(jī)在我國農(nóng)作物的收獲中，尤其是邊遠(yuǎn)的山區(qū)、丘陵地帶，脫粒機(jī)仍然是主要的不可或缺的農(nóng)業(yè)收獲機(jī)械。本設(shè)計(jì)通過對(duì)水稻脫粒機(jī)械的分析和對(duì)存在的問題進(jìn)行改進(jìn)，設(shè)計(jì)一種半喂入式脫粒機(jī)，為進(jìn)一步改進(jìn)和提高水稻脫粒機(jī)械奠定基礎(chǔ) ??3 。 研究內(nèi)容 在我國南方，水稻是主要的作物，每年水稻收獲時(shí)脫粒的工作量相當(dāng)大，而且在南方地區(qū)多為丘陵，不便于大型收獲機(jī)作業(yè)，所以需要設(shè)計(jì)一種結(jié)構(gòu)合理，操作簡便的小型脫粒機(jī)。要求能夠長時(shí)間正 常工作，水稻脫凈率高，籽粒破碎率低，籽粒清潔率高，脫粒滾筒內(nèi)不易存留雜物且便于清潔。方便攜帶，能適應(yīng)野外工作，結(jié)構(gòu)流暢，功耗低 。 2 脫粒機(jī)的原理分析 脫粒機(jī)是一種利用特定機(jī)械部件的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)或移動(dòng)將谷物從谷穗上脫下，并進(jìn)行雜質(zhì)分離的專用機(jī)器 ??4 。 其結(jié)構(gòu)一般可分為喂入方式、脫粒原理、分離排雜、清選輸送四個(gè)部分。 喂入方式 分析 脫粒機(jī)的喂入方式一般有全喂入式和半喂入式兩大類。 全喂入式是將作物全部喂入脫粒裝置中 ，脫粒后作物莖稈被揉碎，動(dòng)力消耗較大。