纵轴流锥型滚筒小区小麦种子脱粒装置设计与试验研究

针对我国小区育种收获以人工收割、普通脱粒机脱粒、清选机清选的分段收获方式所带来的收获期较长，间接损失大，且普通小麦脱粒机籽粒破碎率、损失率较高，易混种，难清机，导致育种试验数据失真的问题，研发了一种适用于以旋风分离器为气流清选装置的半喂入式小区育种小麦种子收获机的纵轴流锥型滚筒脱粒装置。本文主要在以下几个方面进行了较为深入的研究： （1）根据小区小麦育种收获要求，确定了纵轴流锥型滚筒脱粒装置结构方案，选取物料喂入量分别为0.3kg/s、0.5kg/s，滚筒转速为1500r/min、1600r/min，对其作业性能进行了初步试验验证，试验结果表明：该脱粒装置的内部种子残留率在0.12%-0.33%之间，脱粒损失率在0.32%-0.43%之间，种子破碎率0.34%-0.72%，功耗在1.76%-2.57%，结构方案设计合理，基本符合小区育种收获要求，有望通过后续试验优化改进彻底解决纵轴流锥型滚筒脱粒装置滞种问题。 （2）对小区育种小麦穗头相关力学性能进行了理论分析，借助CMT2502型电子万能试验机对含水率分别为17.4%与23.3%的育种小麦穗头进行拉伸（垂直、倾斜）试验与压缩试验；测得了不同含水率下，小麦穗头的拉伸、压缩加载曲线及抗拉抗压强度，为脱粒装置结构、运动参数的后续优化提供参考。 （3）对锥型脱粒滚筒相关参数（育种籽粒与脱粒元件碰撞过程接触力学、脱粒元件速度与育种籽粒损伤关系）进行了理论分析，得到了各参数之间的数学关系；借助台架试验，通过改变脱粒装置重要部件结构参数（锥型滚筒角度、脱粒元件类型、扬升管道安装方式）进行装置作业性能（种子破碎率、脱粒损失率、滚筒内部种子残留率、功耗、清选含杂率、脱粒籽粒损伤及发芽状况）对比试验，得出滚筒锥角及滚筒脱粒元件是影响滚筒作业性能的主要结构参数。在选取最优参数后研制出一种集钉齿、短纹杆-板齿于一体，锥角为13°的组合齿锥型脱粒滚筒。试验结果表明，该滚筒作业时种子破碎率为0.52%，滚筒脱粒损失率及籽粒含杂率分别为0.43%及6.23%，装置内部种子残留率为0%，功耗为2.48kW，符合小区小麦育种收获要求。 （4）依托优化改进的纵轴流锥型滚筒脱粒装置设计了一套作业原理类似于小区小麦种子脱粒机、联合收获机的试验台。借助台架试验，采用正交试验设计方法，对影响脱粒装置脱粒总损失率（未脱损失率和夹带损失率）、清选物料含杂率、罩壳内部籽粒残留率及脱粒破碎率的主要因素（物料喂入量、滚筒转速、装置脱粒间隙、吸杂风机转速）进行试验研究，得出最优的作业参数为：滚筒喂入量为0.3kg/s、脱粒间隙为11mm、吸杂风机转速为1050r/min、滚筒转速为1500r/min。