種子玉米脫粒損傷機理及5TYZ-1型定向喂入式脫粒機研究.pdf

1、玉米不僅是我國乃至世界主要的糧食作物，也是優(yōu)質飼料和醫(yī)藥、化工原料的來源。發(fā)展玉米產業(yè)，種子玉米是基礎。種子作為農業(yè)生產中特殊生產資料，是農業(yè)科學技術發(fā)揮作用的載體，是農業(yè)增產的主要內因。 脫粒是種子玉米加工質量的一個關鍵環(huán)節(jié)，它決定了種子玉米的破損程度。種子玉米的破損影響種子玉米的儲藏，遭受破損的種子玉米發(fā)芽率低、易生霉菌、生蟲、易破碎，不但降低其經濟價值，而且對玉米產量有不可忽視的影響，因此降低玉米種子在脫粒過程中的破損程度

2、具有越來越重要得意義。 我國從90年代以來引進吸收了一些國外種子玉米加工設備和技術，但我國整個種子玉米脫粒裝備相對國外水平差距很大，仍用沖擊式的普通玉米脫粒機脫粒種子玉米，造成破損比較嚴重，為此，本文以種子玉米為研究對象，針對種子玉米脫粒過程中機械損傷嚴重的問題，在分析種子玉米的生物學特性的基礎上，采用有限元方法與試驗方法對種子玉米籽粒機械損傷形成機理進行了研究，進而研究了種子玉米的脫粒特性，最后根據研究結論確定了脫粒工藝，脫粒

3、原理，研制了定向喂入差速式種子玉米脫粒機并進行了脫粒裝置的性能參數(shù)優(yōu)化與整機性能的試驗研究。 本研究內容隸屬于國家自然科學基金資助項目“種子玉米脫粒損傷機理及柔性脫粒技術研究”的部分內容。 論文的主要研究內容與結論如下： (1)通過對國內外種子玉米脫粒技術與脫粒裝置的分析，首次提出了通過種子玉米籽粒生理特性研究進行脫粒原理設計的思路，最后確定了定向差速脫粒原理。 (2)在種子玉米籽粒生物特性的分析研究基礎

4、上，對種子玉米籽粒三軸尺寸、粒重、籽?；抗臋M截面積進行了測定統(tǒng)計，結果表明：種子玉米籽粒的三軸尺寸概率分布基本呈正態(tài)分布，其基本尺寸可確定為：長度L=11.90mm、寬度B=8.00mm、厚度H=4.10mm；在同一含水率下，同一品種的種子玉米穗上部籽粒果柄單位面積所承受籽粒自重最大。 (3)利用三因素隨機區(qū)組試驗，以籽粒受壓力(剪切力、沖擊力)破裂時所受的最大破裂力(極限剪切力、最大沖擊力)作為試驗指標，選取種子玉米品種

5、、籽粒放置方式(剪切位置、沖擊位置)、含水率三個因素，研究了種子玉米籽粒的力學性質，獲得了種子玉米籽粒在不同施力條件下的損傷機理，結果表明：最大破裂力、極限剪切力和最大沖擊力都隨含水率的增加而降低；腹面能承受的壓力(最大沖擊力)最大，頂面最小，而側面承受的極限剪切力最大，頂面最?。环N子玉米品種對其力學性質的影響也很大。 (4)在建立種子玉米籽粒幾何模型的基礎上，首次運用有限單元分析方法，確定不同的約束和載荷，得到了3種靜態(tài)情況下

6、的有限單元模型。通過對這3種有限單元模型應力與應變分布的模擬分析，獲得了籽粒胚內產生裂紋點的可能性少，其它部位的裂紋點也不宜擴展的最佳的施力部位與施力方式是側面施加均布力。 (5)通過對種子玉米單籽粒分離試驗研究，明確了壓力分離方式對果柄斷裂力的影響程度最大，剪切力分離方式對果柄斷裂力的影響程度最小。 (6)利用四因素隨機區(qū)組試驗，以沖擊功、脫下籽粒數(shù)、籽粒破碎率作為試驗指標，選取種子玉米品種、沖擊位置、沖擊方向和含水率

7、四個因素，研究了種子玉米穗的脫粒特性，獲得了種子玉米穗最可行的脫粒方法是在垂直沖擊方式下從種子玉米穗的上部開始脫粒。 (7)首次提出了定向喂入差速脫粒原理，研制了定向喂入式種子玉米脫粒裝置并同時對主要結構參數(shù)進行了設計分析。 (8)利用高速圖像采集儀對種子玉米穗的脫粒過程進行了觀察分析，進一步揭示了種子玉米脫粒過程中的基本規(guī)律，分析表明：開始喂入階段，由于玉米穗的飄動、晃動、偏轉而作用強烈，籽粒破碎大，越到后段，作用越弱

8、，籽粒破碎減小。 (9)應用單因素試驗，研究了影響籽粒破損率與未脫凈率的因素，獲得了各因素對測試指標的影響趨勢。利用正交旋轉組合設計進行試驗研究，建立了籽粒破損率、未脫凈率與影響因素間關系的數(shù)學模型。并利用MATLAB軟件進行了參數(shù)優(yōu)化，驗證結果證實，優(yōu)化值與驗證值接近，證明優(yōu)化方法所得結論可信。 為適應于生產和實驗，綜合評定本機脫粒參數(shù)為：含水率15.8％≤z<,1>≤16.2％，喂入量1.35kg/s≤z<,2>≤1