【正文】 Z]. 郴州；郴州職業(yè)技術(shù)學(xué)院北 院，2009：1013]，這將嚴(yán)重影響玉米產(chǎn)量。因此，需要結(jié)合我國(guó)玉米脫粒現(xiàn)狀，研制出適合我國(guó)市場(chǎng)需求并且破碎率低、脫凈率高的玉米脫粒機(jī)。雖然玉米脫粒機(jī)的研究已經(jīng)取得了許多成果，但是仍舊存在一些不足。由于玉米脫粒過(guò)程的復(fù)雜性，迄今為止，國(guó)內(nèi)外對(duì)玉米脫粒過(guò)程的研究大部分采用的是試驗(yàn)方法、高速攝像技術(shù)、經(jīng)驗(yàn)方法以及統(tǒng)計(jì)分析方法或者連續(xù)介質(zhì)力學(xué)的分析方法[[] Petre I. Miu. Mathematical model of threshing process in an axial unit with tangentialfeeding [J]. CSAE Paper，1997，2：217219]。運(yùn)用這些方法對(duì)脫粒的機(jī)理進(jìn)行研究并研制出脫粒機(jī)，大量耗費(fèi)人力物力，只能對(duì)脫粒過(guò)程的宏觀層面進(jìn)行分析，無(wú)法保證精度，并且作物與機(jī)械之間以及作物之間的相互作用考慮較少，取得的成果也不具有普遍意義。當(dāng)脫粒機(jī)種類的不同、作物種類的不同時(shí)參數(shù)還需要進(jìn)行重新安排實(shí)驗(yàn)然后建立新的數(shù)學(xué)模型，增加了實(shí)驗(yàn)的重復(fù)性，延長(zhǎng)研發(fā)周期。 本文主要研究?jī)?nèi)容我國(guó)市面上用的最多的脫粒機(jī)為釘齒滾筒式脫粒機(jī)。這種脫粒機(jī)采用打擊式原理將玉米粒從玉米果穗上脫落。這種脫粒方式雖然脫粒效率以及脫凈率比較高，但是對(duì)玉米籽粒的損傷較大。擠搓原理的脫粒機(jī)如今在美國(guó)等的發(fā)達(dá)國(guó)家已經(jīng)得到廣泛的推廣應(yīng)用并取代了打擊原理的脫粒機(jī)。擠搓原理脫粒機(jī)全面克服了釘齒式玉米脫粒機(jī)的缺點(diǎn)，不僅脫凈率高而且破碎率低，%[30]，適合種子玉米以及普通玉米的脫粒。因此本文主要設(shè)計(jì)一款運(yùn)用擠搓原理的板齒式玉米脫粒機(jī)。本文采用基于離散元法的數(shù)字化設(shè)計(jì)方法研究玉米脫粒機(jī)的脫粒過(guò)程。該方法首先建立脫粒機(jī)的數(shù)字化模型，并在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行物理仿真，根據(jù)仿真結(jié)果修改設(shè)計(jì)尺寸與結(jié)構(gòu)，然后再對(duì)修改后的脫粒機(jī)模型進(jìn)行仿真分析，直到得出符合要求的分析結(jié)果，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)玉米脫粒機(jī)的優(yōu)化設(shè)計(jì)。本文首先繪制二維CAD草圖，建立PRO/E三維模型。然后通過(guò)課題組自主研制的AgriDEM軟件，采用離散元法對(duì)自行設(shè)計(jì)的板齒玉米脫粒機(jī)進(jìn)行仿真。通過(guò)改變滾筒轉(zhuǎn)速以及喂入量等變量，考察玉米脫粒機(jī)的脫粒效果：籽粒破碎率、果穗脫凈率、脫落籽粒沿滾筒軸向分布曲線等，以期對(duì)所設(shè)計(jì)的脫粒機(jī)的工作性能進(jìn)行優(yōu)化。7第2章 板齒玉米脫粒機(jī)總體結(jié)構(gòu)與工作原理第2章 板齒玉米脫粒機(jī)總體結(jié)構(gòu)與工作原理 板齒脫粒機(jī)基本結(jié)構(gòu)與工作過(guò)程板齒玉米脫粒機(jī)的基本結(jié)構(gòu)如圖21所示。玉米果穗由入料口進(jìn)入脫粒機(jī)，V帶輪將電機(jī)的功率傳動(dòng)給脫粒滾筒使其轉(zhuǎn)動(dòng)。入料口對(duì)應(yīng)的滾筒段為入料區(qū)，入料區(qū)上的螺旋葉片將玉米果穗送入脫粒區(qū)。脫粒區(qū)的滾筒上安裝有16個(gè)板齒，滾筒外圍圍繞著柵格凹板。在脫粒區(qū)，玉米果穗在板齒的作用下順著柵格凹板做螺旋運(yùn)動(dòng)至排芯區(qū)。在脫粒區(qū)內(nèi)玉米果穗與果穗之間以及玉米果穗與凹板間相互擠搓，致使籽粒脫落。脫掉玉米籽粒后的玉米芯被板齒推送到排芯區(qū)，當(dāng)排芯區(qū)充滿玉米芯后，排芯區(qū)隔板將被頂開(kāi)，脫粒機(jī)排出玉米芯。玉米籽粒在脫落后通過(guò)柵格凹板的間隙進(jìn)入出料斗排出脫粒機(jī)。擠搓式玉米脫粒機(jī)的脫粒過(guò)程相對(duì)柔和，對(duì)果穗的沖擊力相對(duì)小從而玉米籽粒的破碎率比較低。1 機(jī)架 2出料口 3排芯口 4出料口壓板 5柵格凹板6入料口 7帶輪 8電機(jī)圖21 板齒玉米脫粒機(jī)基本結(jié)構(gòu) 板齒脫粒機(jī)工作原理擠搓式板齒玉米脫粒機(jī)充分應(yīng)用了仿生技術(shù)[[] 柳建安，李偉杰. 螺旋擠搓式玉米脫粒機(jī)的設(shè)計(jì)[J]. 農(nóng)機(jī)化研究， 2010(8)：8284]，脫粒區(qū)的板齒對(duì)玉米果穗的運(yùn)動(dòng)模仿了人工用手搓玉米。玉米果穗于脫粒區(qū)中，在滾筒板齒的作用下沿著柵格凹板做圓周運(yùn)動(dòng)。板齒和滾筒軸具有一定的夾角，玉米果穗也同時(shí)被推向排芯區(qū)。因此玉米果穗在脫粒機(jī)內(nèi)的運(yùn)動(dòng)軌跡為螺旋線。為了模仿人工用竹簽先擠掉玉米果穗上的局部籽粒這一動(dòng)作，前一部分的板齒被設(shè)計(jì)成帶冠板齒。帶冠板齒先將局部籽粒擠掉，方便后續(xù)的脫粒。后一部分板齒為直板齒。排芯區(qū)隔板使玉米果穗充滿于脫粒倉(cāng)內(nèi)，脫粒區(qū)的板齒推動(dòng)玉米果穗時(shí)，果穗與凹板的相對(duì)運(yùn)動(dòng)為既滑動(dòng)又滾動(dòng)。從而達(dá)到擠搓玉米果穗使其脫下籽粒的效果。果穗與果穗之間也具有一定的壓力進(jìn)行充分?jǐn)D搓。因此可以脫掉所有的籽粒，保證脫凈率。 本章小結(jié) 本章詳細(xì)介紹了板齒式玉米脫粒機(jī)的基本結(jié)構(gòu)。并根據(jù)板齒式玉米脫粒機(jī)的工作過(guò)程以及工作原理分析此類玉米脫粒機(jī)在脫凈率以及破碎率等方面的優(yōu)點(diǎn)。9第二章 板齒玉米脫粒機(jī)總體結(jié)構(gòu)及工作原理第3章 板齒玉米脫粒機(jī)脫粒元件設(shè)計(jì) 板齒設(shè)計(jì) 板齒作用板齒是脫粒機(jī)脫粒時(shí)的主要脫粒部件。板齒設(shè)計(jì)的好壞直接關(guān)系到玉米脫粒機(jī)的脫粒質(zhì)量。在脫粒機(jī)工作時(shí)，脫粒滾筒上的板齒勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，對(duì)玉米果穗做擠搓作用，并且?guī)?dòng)玉米果穗向排芯區(qū)運(yùn)動(dòng)。 板齒樣式及尺寸本設(shè)計(jì)板齒分為兩種，分別為帶冠板齒以及平板齒。為了模仿人工用竹簽先擠掉玉米果穗上的局部籽粒這一動(dòng)作，前一組的板齒設(shè)計(jì)成帶冠板齒。帶冠板齒先將局部籽粒擠掉，方便后續(xù)的脫粒。后一部分板齒為平板齒。因?yàn)樵诿摿C(jī)工作時(shí)板齒與玉米果穗頻繁接觸，需要保證板齒硬度、強(qiáng)度、疲勞強(qiáng)度、耐磨性以及韌性等，故將平板齒以及帶冠板齒的頂部進(jìn)行淬火處理。在主軸上安裝有十六個(gè)板齒，其中前八個(gè)為帶冠板齒，后八個(gè)為平板齒，十六個(gè)板齒均勻的安裝在脫粒滾筒的脫粒區(qū)段，板齒高40毫米，寬10毫米，長(zhǎng)100毫米，如圖3圖32所示。圖31 帶冠板齒的設(shè)計(jì) 圖32 平板齒的設(shè)計(jì) 電動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì) 板齒玉米脫粒機(jī)所需功率板齒玉米脫粒機(jī)的主要工作部件是脫粒滾筒。滾筒上安裝有板齒，板齒由滾筒帶動(dòng)并推動(dòng)玉米果穗做螺旋運(yùn)動(dòng)。滾筒轉(zhuǎn)速是由滾筒上安裝著的板齒的頂部的線速度所決定的。滾筒轉(zhuǎn)速必須保證不能傷害玉米籽粒。玉米籽粒含水率較低進(jìn)行脫粒時(shí)，相對(duì)容易破碎。由文獻(xiàn)[30]可知，13%。玉米籽粒從高處落下撞擊地面相當(dāng)于高速與板尺接觸。因此可以計(jì)算出滾筒外緣的最大線速度。根據(jù)公式：和 式中：S為實(shí)驗(yàn)物料距離地面高度，單位為m；g為重力加速度，；t為下落時(shí)間，單位為s；v為下落至地面時(shí)的瞬時(shí)速度，單位為m/s。當(dāng)S=，由上式可得m/s。因此脫粒滾筒外緣即板尺頂部的線速度不得大于4m/s。若滾筒線速度太小會(huì)影響脫粒效率。還需考慮凹板的曲率對(duì)玉米脫粒機(jī)脫粒效果的影響。當(dāng)脫粒機(jī)較大時(shí)選取較高值，脫粒機(jī)較小時(shí)選取較小值。本設(shè)計(jì)為設(shè)計(jì)一臺(tái)小型的板齒玉米脫粒機(jī)，因此設(shè)計(jì)線速度v=。根據(jù)資料[[] 王廷福. 低破碎玉米脫粒機(jī)的設(shè)計(jì)與分析[D]. 甘肅；甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)， 2008：17]，平均每個(gè)板齒受到156N的力。因此16個(gè)板齒的總受力為：N。因此當(dāng)玉米脫粒機(jī)進(jìn)行脫粒時(shí)，受到2496N的切向力。式中：為平均每個(gè)板齒所受到的力；為脫粒時(shí)參與脫粒板齒的個(gè)數(shù)。當(dāng)板齒玉米脫粒機(jī)工作時(shí)，脫粒滾筒上的板齒快速的轉(zhuǎn)動(dòng)，這時(shí)滾筒轉(zhuǎn)速為：r/min式中：為板齒齒頂線速度；N軸為脫粒機(jī)主軸的轉(zhuǎn)速；D頂為板齒齒頂距離滾筒軸心的距離。全套CAD圖紙（4張A0），畢業(yè)論文+外文翻譯+文獻(xiàn)綜述+開(kāi)題報(bào)告需要的聯(lián)系，292418264415