【正文】 ........................ 錯誤 !未定義書簽。 上蓋材料與結(jié)構(gòu) ................................. 錯誤 !未定義書簽。 整體結(jié)構(gòu)設(shè)計 ............................................... 錯誤 !未定義書簽。 第 5 章 離散元法仿真分析 ...................................... 錯誤 !未定義書簽。 板齒玉米脫粒機仿真模型的建立 .............. 錯誤 !未定義書簽。 仿真參數(shù)的設(shè)置 ................................. 錯誤 !未定義書簽。 板齒玉米脫粒機仿真過程 .......................... 錯誤 !未定義書簽。 喂入量對脫粒的影響 ................................... 錯誤 !未定義書 簽。 第 6 章 總結(jié)與展望 .................................................. 錯誤 !未定義書簽。 工作展望 ....................................................... 錯誤 !未定義書簽。 參考文獻 ..................................................................... 錯誤 !未定義書簽。玉米既可以作為食品以及飼料，也可以作為工業(yè)原料。設(shè)計新型的對玉米籽粒損傷小的脫粒機對農(nóng)民的收入以及我國的可持續(xù)發(fā)展都有重要的意義。釘齒打擊原理的玉米脫粒機雖然脫粒效率高，但是對籽粒損傷大，影響玉米收獲質(zhì)量。差速原理玉米脫粒機的效率較低，僅適用于脫粒單穗玉米。因此本文設(shè)計擠搓原理的板齒式玉米脫粒機。 采用離散元法及課題組自主研發(fā)的 AgriDEM 軟件，利用離散元法對設(shè)計的板齒玉米脫粒機進行仿真。 關(guān)鍵詞：玉米脫粒機 結(jié)構(gòu)設(shè)計 離散元法 仿真分析 吉林大學學士學位畢業(yè)論文 II Abstract For corn production country in China， the planting area of corn more than million could act as both a food and feed， also can be used as industrial raw spiketooth drum corn thresher of corn grain damage， had no such models in foreign countries. Design of a new type of maize grain damage small thresher of farmers39。玉米種植面積增長十分迅猛，全球種植面積已超過 億公頃，主要分布于中國、美國、阿根廷和 巴西 [2]。十五期間的數(shù)據(jù)表明我國玉米年消費增長率已經(jīng)突破 %。 我國國土面積大，自然資源豐富，各農(nóng)作物的產(chǎn)量皆位于世界前列，但大部分地方玉米脫粒仍然采用的是較落后的技術(shù)。人工手搖式玉米脫粒機生產(chǎn)率低，僅適用于小批量的玉米脫粒生產(chǎn)，費時費力。運用玉米脫粒裝置進行脫粒時產(chǎn)生的壓縮、沖擊和剪切等作用都會損傷玉米籽粒 [7]，玉米脫粒質(zhì)量嚴重的影響著玉米產(chǎn)量。因此玉米脫粒環(huán)節(jié)是我國糧食作物機械化生產(chǎn)的 一個瓶頸。 5 T Y — XX — XX ① ② ③ ④ ⑤ ① 5 代表脫粒機械產(chǎn)品代號 ② T 代表脫粒機第一個字“脫”的第一個拼音字母 ③ Y 代表玉米第一個字“玉”的第一個拼音字母 吉林大學學士學位畢業(yè)論文 2 ④ 滾筒的工作長度，單位為厘米 ⑤ 滾筒的最大工作直徑，單位為厘米 各類玉米脫粒機的工作原理 （ 1） 打擊脫粒原理 ：通過釘齒或者紋桿打擊玉米果穗，以及玉米果穗相互撞擊后，破壞玉米籽粒與其穗軸之間的連接使其脫落。當滾筒轉(zhuǎn)動時，凹板表面、釘齒上部、齒兩側(cè)都對玉米果穗產(chǎn)生打擊作用，使玉米籽粒脫粒，完成脫粒過程。打擊式玉米脫粒機雖然脫凈率與效率高但是對玉米籽粒的傷害較大。這個側(cè)移趨勢就形成了剪切作用破壞籽粒與玉米芯之間的連接力。這種碾壓式玉米脫粒機的脫粒效率較低，并且當喂入量過大時，容易堵塞滾筒造成籽粒擦傷。 圖 12 碾壓原理玉米脫粒機 第 1 章 緒論 3 （ 3）擠搓脫粒原理：擠搓式玉米脫粒機的主要構(gòu)成元件有入料斗、出料斗、脫粒板齒、凹板、帶輪、壓板等， 如圖 13 所示 。擠搓式玉米脫粒機運用了仿生技術(shù)，模仿人工用手擠搓玉米時的動作，極大的降低了玉米籽粒的破損率 。擠搓脫粒原理的脫粒過程柔和，對果穗的沖擊不大，因此對玉米籽粒造成的損傷比傳統(tǒng)的脫粒方式低。在脫粒區(qū)里，直滾筒與螺旋滾筒差速旋轉(zhuǎn)組成脫粒部件。雜物被排料區(qū)內(nèi)的篩篩分出來排出出口，玉米籽粒則通過篩進入排料口。 圖 14 差 速原理玉米脫粒機 （ 5）除了上面的這些常用的脫粒原理外，還有并列籽粒成對脫粒法。通過脫粒元件從玉米果穗內(nèi)部打碎玉米棒 [9]，接著將玉米籽粒并列成對的取出。 綜合比較各類玉米脫粒機 釘齒打擊原理的玉米脫粒機雖然脫粒效率高，但是對籽粒損傷大，影響玉米收獲質(zhì)量。差速原理玉米脫粒機的效率較低，僅適用于脫粒單穗玉米。因此本文設(shè)計擠搓原理的板齒式玉米脫粒機。 1975 年，英國人Wiilam Winlaw[10]發(fā)明出一臺利用水力作為動力的立式軸流錐形滾筒玉米脫粒機。 Zorer 和 Hall[11]于 1960 年，對玉米籽粒的溫度、含水率、加載位置以及加載速度等因素 對玉米籽粒所受的擠壓強度的影響做了分析研究。 Pau1sen 等學者 [13]于 1978 年，對約翰迪爾公司以及萬國收獲機械公司的聯(lián)合收割機在收獲時的機械損傷做了一系列測試研究。 Huynh 等學者 [14]于 1979 年，研究并建立出凹板分離過程與脫落谷粒的數(shù)學模型。 Trollope[16]于 1982 年，分析研究了玉米脫粒過程中谷物的受力狀況。 第 1 章 緒論 5 Henrich 等學者 [18]于 1999 年，實驗分析了谷物脫粒過程，研究分析了分離率與谷物含水率之間的關(guān)系。 Miu 和 Kutzbach[20]于 2022 年，研究了紋桿玉米脫粒裝置，提出一系列數(shù)學模型。 國內(nèi)玉米脫粒機的發(fā)展 雖然對于脫粒機的研究在國內(nèi)較晚起步，但是其發(fā)展速度十分快。 邵維民等學者 [23]于 1992 年，研究了小型板齒式軸流玉米脫粒機，將軸流式玉米脫粒裝置與紋桿滾筒的脫粒裝置進行對比，研究雜質(zhì)和谷物在軸向的分布規(guī)律。 陳 樹人等學者 [25]于 1999 年分析研究了聯(lián)合收割機，應(yīng)用計算機仿真技術(shù)對摘脫滾桶梳刷作物的動作以及割臺上板尺的運動進行了研究。 何曉鵬等學者 [27]于 2022 年，對玉米不同含水率下的破碎率進行研究，并發(fā)明出一臺擠搓式玉米脫粒裝置。李耀明等學者 [29]研究了軸流式玉米脫粒裝置內(nèi)玉米芯以及籽粒在軸向的分布曲線 。 李心平等學者 [31]于 2022 年，發(fā)明了一種差速式玉米脫粒裝置，并對該脫粒裝置的籽粒破碎率以及脫凈率進行了性能測試。 吉林大學學士學位畢業(yè)論文 6 衣淑娟等學者 [33]于 2022 年發(fā)明了一臺軸流式玉米脫粒裝置，研究了稻谷脫出物在裝置內(nèi)的分布規(guī)律，得到了稻谷脫出物沿著軸向分布的曲線方程。這臺裝置分為兩 個部分，第一部分為縱向脫粒，第二部分為橫向脫粒。 張飛等學者 [36]于 2022 年發(fā)明了一種籽粒破稅率低，脫凈率高的脫粒機，這種脫粒機是一種軟脫式玉米脫粒機，它的外部由橡皮套組成。宋清亮等學者 [38]研制出一臺雙筒脫粒裝置。 存在的問題 我國對于玉米的加工方式流程和外國存在一些差異。在國外玉米果穗剛收獲時其水分一般為35%左右，需要對果穗進行烘干使其水分達到 %左右再進行脫粒。在我國種子公司一般將玉米果穗在場上晾干，降低其水分到 18%左右，然后運用烘干塔對籽粒進行烘干，最終使玉米籽粒的水分可以降至 13%[40]。普通玉米脫粒機在工作時，平均籽粒破碎率在 3%到 5%之間，有時可能達到 8%甚至更多 [42]，這將嚴重影響玉米產(chǎn)量。 雖然玉米脫粒機的研究已經(jīng)取得了許多成果，但是仍舊存在一些不足。運用這些方法對脫粒的機理進行研究并研制出脫粒機，大量 耗費人第 1 章 緒論 7 力物力，只能對脫粒過程的宏觀層面進行分析，無法保證精度，并且作物與機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。 本文主要研究內(nèi)容 我國市面上用的最多的脫粒機為釘齒滾筒式脫粒機。這種脫粒方式雖然脫粒效率以及脫凈率比較高，但是對玉米籽粒的損傷較大。擠搓原理脫粒機全面克服了釘齒式玉米脫粒機的缺點，不僅脫凈率高而且破碎率低，它的損失率比打擊式玉米脫粒機至少下降了 %[27]，適合種子玉米以及普通玉米的脫粒。 本文采用基于離散元法的數(shù)字化設(shè)計方法研究玉米脫粒機的脫粒過程。本文首先繪制二維 CAD草圖，建立 PRO/E 三維模型。通過改變滾筒轉(zhuǎn)速以及喂入量等變量，考察玉米脫粒機的脫粒效果：籽粒破碎率、果穗脫凈率、脫落籽粒沿滾筒軸向分布曲線等，以期對所設(shè)計的脫粒機的工作性能進行優(yōu)化。玉米果穗由入料口進入脫粒機，V 帶輪將電機的功率傳 動給脫粒滾筒使其轉(zhuǎn)動。脫粒區(qū)的滾筒上安裝有 16 個板齒，滾筒外圍圍繞著柵格凹板。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。玉米籽粒在脫落后通過柵格凹板的間隙進入出料斗排出脫粒機。 1 機架 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 圖 21 板齒玉米脫粒機基本結(jié)構(gòu) 板齒脫粒機工作原理 擠搓式板齒玉米脫粒機充分應(yīng)用了仿生技術(shù) [44]，脫粒區(qū)的板齒對玉米果穗的運動模仿了人工用手搓玉米。板齒和滾筒軸具有一定的夾角，玉米果穗也同時被推向排芯區(qū)。為了模仿人工用竹簽先擠第 2 章 板齒玉米脫粒機總體結(jié)構(gòu)與工作原理 9 掉玉米果穗上的局部籽粒這一動作，前一部分的板齒被設(shè)計成帶冠板齒。后一部分板齒為直板齒。從而達到擠搓玉米果穗使其脫下籽粒的效果。因此可以脫掉所有的籽粒，保證脫凈率。并根據(jù)板齒式玉米脫粒機的工作過程以及工作原理分析此類玉米脫粒機在脫凈率以及破碎率等方面的優(yōu)點。板齒設(shè)計的好壞直接關(guān)系到玉米脫粒機的脫粒質(zhì)量。 板齒樣式及尺寸 本設(shè)計板齒分為兩種，分別為帶冠板齒以及平板齒。帶冠板齒先將局部籽粒擠掉，方便后續(xù)的脫粒。因為在脫粒機工作時板齒與玉米果穗頻繁接觸，需要保證板齒 硬度 、強度、疲勞強度、耐磨性以及韌性等，故將平板齒以及帶冠板齒的頂部進行淬火處理。 圖 31 帶冠板齒的設(shè)計 圖 32 平板齒的設(shè)計 第二章 板齒玉米脫粒機總體結(jié)構(gòu)及工作原理 11 電 動機設(shè)計 板齒玉米脫粒機所需功率 板齒玉米脫粒機的主要工作部件是脫粒滾筒。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。玉米籽粒含水率較低進行脫粒時，相對容易破碎。玉米籽粒從高處落下撞擊地面相當于高速與板尺接觸。 根據(jù)公式：gSt 2?和 gtv? 式中： S 為實驗物料距離地面高度，單位為 m； g 為重力加速度，值為 ；t 為下落時間，單位為 s； v 為下落至地面時的瞬時速度，單位為 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。其線速度在 。當脫粒機較大時選取較高值，脫粒機較小時選取較小值。 根據(jù)資料 [45]，平均每個板齒受到 156N 的力。因此當玉米脫粒機進行脫粒時，受到 2496N的切向力。 當板齒玉米脫粒機工作時，脫粒滾筒上的 板齒快速的轉(zhuǎn)動，這時滾筒轉(zhuǎn)速為： 260)4040150( ???? ???? ???頂齒頂軸 DVN ? r/min 式中： 齒頂V 為板齒齒頂線速度； N 軸 為脫粒機主軸的轉(zhuǎn)速； D 頂 為板齒齒頂距離滾筒軸心的距離。s annual National Day for Eye Care, the China Youth Development ServiceCenter and Zhejiang Medicine, a leading listed Chinese pharmaceutical pany, jointlyannounced the kickoff of the about one month, a questionnaire piled by top eye care medical experts in China willbe distributed through multiple online partners, including , as well asthrough offline survey events held in universities, middle schools and prim