切流-橫軸流玉米脫粒系統改進設計及臺架試驗

楊立權，王萬章※，張紅梅，李連豪，王美美,3，侯明濤

（1. 河南農業大學機電工程學院，鄭州 450002；2. 河南糧食作物協同創新中心，鄭州 450002；3. 安陽工學院機械工程學院，安陽 455000）

0 引 言

在玉米機械化籽粒收獲過程中，較高含水率果穗籽粒直收的高破碎率問題一直是玉米全程機械化發展中的制約因素，尤其是在小麥-玉米周年輪作的黃淮海地區顯得更為突出[1]，破損的籽粒不僅商品品相降低，而且導致呼吸作用加強加速了霉變，嚴重影響商品玉米的質量和糧食安全[2]。國內外眾多學者從籽粒自身力學特性[3-5]上研究玉米籽粒破碎的機理[6-8]，并開展了不同品種玉米籽粒收獲的機械適應性量化評價[9]；建立接觸力學數學模型，研究籽粒與脫粒元件的相互作用[10-11]；通過改造小型脫粒機，探索含水率、滾筒轉速等主要因素對籽粒破碎率的影響[12]；通過建立玉米切流脫粒試驗臺，重點研究了喂入量、滾筒速度和脫粒間隙等對不同品種不同含水率玉米脫粒破碎率的影響[13-14]。種子玉米的脫粒損傷有更為嚴格的要求，相應建立了特定的脫粒試驗裝置研究其脫粒破碎[15-16]。

玉米果穗脫粒過程中物料與脫粒系統的相互作用是一個極為復雜的動力學過程，各種理論分析與數學建模被不斷提出[17-21]，從理論上闡述了一定條件下玉米脫粒的破碎機理。流體動力學與顆粒物料力學[22-25]的發展成果借助于計算機技術被應用到玉米脫粒研究中，基于離散單元法開展了玉米脫粒過程的計算機仿真研究[26-28]，豐富了玉米脫粒技術的研究方法。

黃淮海地區玉米機械化籽粒收獲尚處于初期階段，沒有成熟的經驗可以借鑒，適宜籽粒收獲的早熟及快速脫水玉米種質資源及雜優模式也待深入研究[29]。鑒于玉米果穗作為生物復合材料及其脫粒過程的復雜性，各種脫粒理論研究與數學模型均存在不同程度的局限性，整機田間試驗研究受制于天氣、場地、品種差異性和脫粒系統的復雜性，給試驗測試帶來了諸多困難。4YL-4/5 型收獲機針對黃淮海地區的小麥玉米輪作特點，脫粒系統采用切流-橫軸流的布置形式，結構緊湊，通過更換割臺、脫粒滾筒和鏈輪等零部件，實現夏收小麥、秋收玉米，一機兩用，提高了使用率，在黃淮海地區具有很大的保有量，但籽粒破碎率一直是該機型玉米籽粒收獲的最大問題，2015-2016年該機型連續2 a對黃淮海地區36個籽粒收獲對照品種進行機收測試，在籽粒含水率大于 28%的條件下，僅有2個品種破碎率小于5%，分別為3.2%和3.55%，其余品種破碎率均大于5%，最大24.1%，總體平均 11.44%，暴露了該機型適應性不足的問題。大型縱軸流收獲機效果雖好，但在黃淮海地區的中小地塊又難以施展。故立足黃淮海地區籽粒收品種的育種情況、農業耕作特點和農機適用現狀，以 4YL-4/5 型收獲機脫粒系統為基礎，建立了切流-橫軸流玉米脫粒試驗臺架，研究以降低破碎率為首要目標的脫粒技術參數和脫粒試驗方案，同時深入發掘該機型玉米籽粒收獲的技術潛力，探索解決制約本區域玉米產業化發展的技術瓶頸。

1 脫粒試驗臺設計

麥-玉兩用4YL-4/5型收獲機脫粒系統結構如圖1所示，在玉米籽粒收獲作業過程中摘穗裝置將果穗輸送至喂入攪龍，在經鏈耙過橋的梳理作用后，果穗以平行于滾筒的姿態送至切流滾筒實現脫粒。作為脫粒試驗臺，圖 1中的摘穗裝置、喂入攪龍和鏈耙過橋等機構完全沒有必要，采用可調速傳送帶擺放果穗即可模擬田間作業的喂入姿態與喂入量。

圖1 4YL-4/5型收獲機脫粒系統簡圖Fig.1 4YL-4/5 harvester threshing system diagram

脫粒試驗系統主要由動力系統、輸送上料系統、脫粒系統和輔助機構等組成，模塊化結構設計，可根據需要調整凹板篩脫粒間隙、更換不同形式的脫粒滾筒或凹板篩組件，以便于兼顧開展多種谷物脫粒試驗研究和架設測試設備。為保證脫粒試驗系統與原機的吻合性，不改變原機脫粒室的基本結構與尺寸，仍采用柵格式凹板篩，切流滾筒與橫軸流滾筒的基本尺寸保持不變。

1.1 傳動系統

1.1.1 傳動系統總體設計

脫粒試驗系統采用電機拖動，參照 4YL-4/5 型收獲機的動力配置為110 kW左右，脫粒系統功耗約占整機功率的30%～40%[30]，考慮到試驗臺架不存在田間作業的惡劣工況而引起的載荷沖擊等不利因素，選定功率為37 kW的三相異步電機（型號KP-225S-41，額定轉速1 480 r/min），配套相應功率的高性能電流矢量變頻器調速（型號G6004T37GB，變頻范圍0～50 Hz，靈敏度0.01 Hz）。電機輸出端與橫軸流滾筒的動力傳遞采用雙槽C型V帶，帶輪直徑分別為150、220 mm，傳動比為22∶15，橫軸流通過帶傳動將動力分流至切流滾筒，切流滾筒帶輪直徑180 mm，傳動比為9∶11。在電機輸出端與橫軸流滾筒之間設置型號為 JN338M-A型智能數字式轉矩轉速測量系統，實時監測試驗過程中脫粒系統的轉速與功率的變化情況。基本傳動路線如圖 2所示，各級傳動比與原機保持一致。

圖2 動力傳動系統圖Fig.2 Power transmission system diagram

1.1.2 傳動系統參數標定

脫粒試驗過程中，橫軸流滾筒的轉速（線速度）調節是通過變頻器調節電流頻率實現的，因此要對脫粒試驗系統的電流頻率、電機和滾筒轉速（線速度）之間的對應關系進行標定，便于開展試驗。橫軸流滾筒筒體直徑400 mm，表面釘齒、板齒等脫粒元件的高度為75 mm；切流滾筒筒體直徑350 mm，表面的釘齒高度為60 mm。均按照最大徑向尺寸作為橫軸流滾筒和切流滾筒的線速度計算直徑

式中vz、vq分別為橫軸流滾筒和切流滾筒的線速度，m/s；dzj、dqj分別為橫軸流滾筒和切流滾筒的線速度計算直徑，mm；dzj=550 mm、dqj=470 mm；nz、nq分別為橫軸流滾筒和切流滾筒的轉速，r/min。

由以上計算，電流頻率、電機、橫軸流滾筒和切流滾筒的轉速對應關系標定如表1所示。

表1 傳動系統速比標定Table 1 Transmission system calibration

1.2 物料輸送系統

物料輸送系統寬度900 mm，與4YL-4/5型收獲機過橋寬度一致。輸送帶設置隔條，高度30 mm，間隔為230 mm，與黃淮海地區玉米株距一致，可以通過改變輸送帶調速電機的轉速或改變每個間隔放置果穗的數量來改變喂入量。輸送帶線速度范圍為0～0.726 m/s。若每間隔單排4個果穗，則單排最大喂入量為

式中w為喂入量，kg/s；c為單個帶苞葉果穗平均質量，kg；n為輸送帶每間隔果穗個數，對應籽粒收獲機作業行數；Vd為輸送帶線速度，m/s；d為輸送帶間隔距離，m。

黃淮海種植模式，行距a = 600 mm，株距b=230 mm，橋玉8號果穗平均質量c = 0.32 kg，則單排擺放的最大喂入量w = 4.04 kg/s；若果穗擺放成2排，則最大喂入量8.08 kg/s，最多可以擺放3排果穗。

按照單位小時折算輸送帶效率對應的收獲機作業面積

式中V面積為輸送帶效率對應的收獲機作業效率，m2/h。計算可得，單排擺放最大輸送效率對應的作業面積為6 203.1 m2/h，則2排擺放為12 406.1 m2/h。

1.3 脫粒系統

黃淮海地區 4YL-4/5型收獲機的切流滾筒多采用收小麥時的短板齒或斜面刀齒的結構形式，橫軸流滾筒均采用全柱齒的結構形式。保持原機脫粒室柵格凹板篩結構，參照相關技術標準[31]對切流滾筒和橫軸流滾筒進行改進設計。切流滾筒采用柱齒形式，齒高 60 mm，直徑20 mm。6排柱齒呈螺旋交錯狀布置，便于對玉米果穗進行梳理喂入推進到橫軸流滾筒脫粒室的起始端，以便保證果穗的脫粒行程，其結構形式及柱齒展開圖如圖 3所示。

圖3 切流滾筒結構及柱齒排布展開圖Fig.3 Tangential flow drum structure and column tooth arranged expanded view

橫軸流滾筒采用柱齒-板齒混合結構，柱齒有較強的物料抓取能力、打擊和梳理作用，板齒對不均勻喂入的作物層適應性好、揉搓效果強，二者結合可以增強脫粒分離效果，提高脫粒作業的適應性。橫軸流滾筒在結構上有脫粒、篩分和排雜 3個功能區段，各區段之間有環形擋板，以遲滯物料的快速流動，增加果穗擠搓脫粒的時間，其結構形式及柱齒板齒排布展開圖如圖4所示。

圖4 橫軸流滾筒及柱齒板齒排布展開圖Fig.4 Transverse axial flow drum structure and column tooth-plate tooth arranged expanded view

1.4 輔助機構設計

機架采用50 mm×50 mm方管材結構鋼焊接而成，有足夠的強度和穩定性，橫軸流滾筒所組成的整個腔室都有脫粒篩分籽粒的作用，由于各區段的主要功能側重不同，因而所產生的脫粒物質量也存在差異[32-34]，為精準分析脫粒系統各功能區段的脫粒性能，在滾筒不同功能區段所對應凹板篩下面設置隔離板，防止滾筒不同區段脫下的籽粒相互交叉，將全部脫粒區域分成 3大部分，放置相應尺寸的集糧盒。把 3個集糧盒沿滾筒軸向分割成若干小格子，方便進一步細化研究脫粒系統的作業性能。

試驗臺架外圍適宜部位采用透明 PVC有機玻璃封裝，便于觀察脫粒室、架設高速攝影系統或布置相關測試裝備。變頻器、空氣開關、操控面板等電氣元件布置在電氣控制柜中，便于安全操作。

最終制造成形的脫粒試驗臺實物結構如圖 5所示。玉米果穗經上料輸送裝置傳送到喂入口，在切流滾筒的作用下強制喂入到橫軸流滾筒的脫粒室內，切流滾筒在喂入作業的過程中，也對果穗進行初步擠搓，起到脫粒作用。果穗在脫粒室內脫粒后，籽粒經凹板篩落入下部集糧盒內，苞葉及軸芯等較輕、較大的物料經脫粒室上蓋導向板的疏導推送至秸草分離區，經排雜口拋出臺架外。

圖5 脫粒試驗臺實物整體結構Fig.5 Threshing test bench physical structure

1.5 脫粒試驗臺穩定性分析

脫粒滾筒筒體上多個脫粒元件幾何結構和空間布置的不均勻性以及零件制造、焊接裝配誤差等原因造成重心偏移，使其在高速工作運轉時會周期性在某個方向上出現較大的不平衡慣性離心力，在軸承支撐處引起附加動壓力，引起軸承及滾筒振動、噪聲，加速軸承磨損，甚至導致試驗臺架不穩定產生安全隱患，必須進行動平衡校核加以改善[35]。

動平衡模擬可以求得脫粒滾筒兩端支反力合力的變化規律和不平衡量，通過理論計算來消除不平衡從而達到脫粒滾筒動平衡條件。以橫軸流滾筒為例闡述動平衡分析過程，將橫軸流滾筒三維模型導入 ADAMS軟件，定義前處理邊界條件和仿真控制條件，建立動平衡有限元分析模型。以600 r/min的轉速進行仿真模擬，得到滾筒E端、F端（定義脫粒端軸承為E端，排雜端軸承為F端）的支反力合力分別為52.9、183.1 N，經過計算，已經超出國家標準[36-37]的規定。通過在滾筒兩端加載模擬配重，再次進行動平衡模擬，得到E、F兩端的支反力合力分別為FE=33 N、FF=119.9 N。如圖6a所示。E、F兩端在所受的支反力合力在加速階段波動較大，當轉速穩定后的支反力合力值則為最終計算依據。

根據國家標準[36-37]的規定：不平衡值（剩余不平衡量 U）不宜大于許用值 Uper，即：U≤Uper。許用剩余不平衡量

式中Uper為許用剩余不平衡量數值，g/mm；(eper×?)為平衡品質級別量值，mm/s；m為滾筒質量，kg；?為滾筒角速度，rad/s。農業機械對應的平衡品質級別量值(eper×?)為16 mm/s，橫軸流滾筒質量m為166.5 kg，?為62.8 rad/s，則許用剩余不平衡量

式中U為不平衡量數值，g/mm；F為支反力合力，N。

則總不平衡量為 UE+ UF= 3 8 7 69.3 g/mm＜ Uper。滿足規定要求。

基于動平衡數值模擬與理論計算，采用YYW-300型硬支撐動平衡機按照國家標準[36-37]對橫軸流滾筒進行動平衡校核，分別在E端和F端內沿處非工作表面焊接配重鐵塊，配重復檢后最終達到國標規定要求，配重結果如圖6b所示。

圖6 橫軸流滾筒動平衡校驗結果Fig.6 Transverse axial flow drum dynamic balance verify results

2 脫粒試驗

2.1 試驗因素的確定

玉米脫粒的原理主要是依靠脫粒元件對玉米果穗的沖擊作用以及玉米果穗相互之間、果穗與滾筒和凹板篩之間的擠搓作用而使籽粒剝離[30]。脫粒過程中影響玉米籽粒破碎的因素有籽粒含水率、滾筒線速度、脫粒間隙和喂入量等因素，為簡化試驗，研究脫粒過程中影響籽粒破碎的主要因素，將喂入量、脫粒間隙按照脫粒作業的實際情況簡化。根據黃淮海地區玉米種植地塊以及4YL-4/5型玉米籽粒收獲機的實際經濟作業效率4 002 m2/h，試驗系統喂入量相應折算為2.6 kg/s。脫粒間隙是指脫粒滾筒釘齒頂端與凹板篩橫格板之間的最小距離，根據物料的運動方向，脫粒間隙分為入口間隙和出口間隙，脫粒間隙的大小與玉米軸芯直徑有關，一般入口間隙小于果穗的平均直徑，出口間隙與軸芯直徑的一半相當[13]。根據對橋玉8號果穗生物性狀的統計結果[13,30]，入口間隙包含切流滾筒的脫粒間隙和橫軸流滾筒活動凹板篩入口處的間隙，調整為36 mm，出口間隙12 mm，脫粒間隙比為3。

脫粒試驗針對籽粒含水率、橫軸流滾筒線速度的影響作用進行研究。不同果穗部位的籽粒生長狀態、脫水速率、含水率均不相同，玉米籽粒角質胚乳、粉質胚乳和胚的各成分間的結構及力學性能差異較大，并且受含水狀態影響較大，屬于不穩定的復合生物材料，籽粒干燥脫水時呈內壓外拉應力狀態，受潮吸濕時呈內拉外壓應力狀態，在脫粒試驗研究中，無法將含水率精確定義到太精細的數值，只能按照含水率區間進行模糊測試、評判。對試驗田玉米果穗的含水率進行監測，在其自然脫水的過程中，選定含水率在32%～30%、30%～28%、28%～26%、26%～24%、24%～22%五個水平區間進行脫粒試驗。根據傳統脫粒經驗以及相關玉米脫粒研究[13-14,30]，高含水率玉米果穗脫粒時，脫粒滾筒的線速度一般在15～22 m/s，速度太高，打擊力太大，籽粒破碎率會急劇增加，碎秸草也會增多，給清選增加負擔，功率也會增加很多；速度過低，打擊力不足，籽粒不能脫下，物料長時間滯留在脫粒室內反復揉搓將導致破碎率增加。橫軸流滾筒的線速度選擇為 15.84、17.28、18.72、20.16、21.6 m/s，則相應的切流滾筒線速度為16.53、18.03、19.53、21.06、22.56 m/s。

2.2 試驗設計

試驗設計為單因素試驗，以玉米籽粒破碎率為目標，試驗因素為籽粒含水率、橫軸流滾筒線速度。監測利奇種業公司試驗田玉米果穗含水率并及時人工采收適合試驗要求含水率的帶苞葉果穗。在輸送帶上每排擺放 4個玉米果穗，按照2.6 kg/s的喂入量設定上料輸送機皮帶線速度為0.47 m/s。每次試驗前都要檢查入口和出口的脫粒間隙值。在預設的 5個含水率區間內，每個區間均按照橫軸流滾筒15.84、17.28、18.72、20.16和21.6 m/s的線速度依次開展脫粒試驗，每次試驗2個重復，每次喂入量50 kg，按照圖7a所示的脫粒物收集鐵盒，分別稱量每個小格子內的脫粒物質量、采樣統計每個小格子內籽粒破碎率，取平均值。參照表 1調節變頻器頻率即可準確調控橫軸流滾筒線速度。

2.3 切流、橫軸流滾筒脫粒質量對比

玉米脫粒試驗籽粒收集的分布情況如圖7a所示，破碎籽粒識別統計[38-39]，從集糧盒內取脫粒籽粒適量，清潔后采樣200 g，揀出機器損傷、有明顯裂紋及破皮的籽粒，稱出破碎籽粒質量和樣品籽粒總質量，計算籽粒破碎率

式中 Zs為籽粒破碎率，%；Ws為破碎籽粒質量，g；Wi為樣品籽粒總質量，g。

為了對比切流脫粒區 A（A1、A2、A3）、橫軸流脫粒區B（B1、B2、B3）和分離排雜區C（C1、C2、C3）3個分區的脫粒量，分別統計3個分區每次試驗的脫粒物質量占比，得到A、B和C 3個分區的脫粒物平均質量占比分別為41.9%、44.5%和13.6%。

不同含水率區間內，脫粒系統各區段脫粒量與含水率存在一定的關系，如圖7b所示，當含水率低于28%，切流脫粒量與橫軸流脫粒量比較接近，平均差值在 1個百分點以內，在平均含水率 25%時，切流脫粒量與橫軸流脫粒量占比僅相差0.4個百分點；隨著物料含水率的增加切流脫粒物比重下降，橫軸流脫粒物比重上升，同時分離排雜區C的脫粒物也呈同步增加趨勢。試驗表明，在 28%的含水率以下，切流滾筒與橫軸流滾筒的脫粒能力幾乎相當，在含水率高于 28%后，切流滾筒脫粒能力明顯弱于橫軸流滾筒。結合果穗的物料特性研究發現，當含水率低于 28%時，果穗籽粒行間隙與環間隙隨著含水率的降低明顯增大，表明籽粒脫水導致籽粒體積收縮[40]，籽粒間“相互抱團”作用減弱，降低了脫粒難度。研究表明[30]，在橫軸流滾筒脫粒過程中，物料在脫粒系統中的作用時間約為2～3 s，物料在橫軸流滾筒脫粒室內，經多次打擊、翻轉、擠搓，作用時間較長，脫粒相對充分；在切流滾筒脫粒時，物料從A區喂入口接觸切流滾筒到高速離開 A區，經理論計算作用時長僅為0.021～0.029 s，果穗在瞬間經高速打擊、與凹板篩的沖擊擠搓實現切流脫粒，作用時間短，對于較高含水率的果穗，顯然不能有效脫粒，高含水率脫粒時，切流滾筒將更多的物料拋推至橫軸流脫粒室內，造成大量物料的遲滯，增加了堵塞的風險。

圖7 各區段脫粒分布情況以及脫粒質量占比變化與含水率的關系Fig.7 Threshing distribution situation, relationship between grain weight percentage change and moisture content in each threshing region

對于切流-橫軸流脫粒系統，大多數籽粒收獲研究更多強調橫軸流滾筒的結構、脫粒功能和切流滾筒的喂入功能，而忽略了切流滾筒的脫粒功能，認為在果穗喂入的一瞬間，切流滾筒并不能起到多大的脫粒作用，通過試驗測試，切流滾筒不僅僅是喂入功能，其脫粒物的質量占比達到了40%以上。因此，在優化切流-橫軸流機型脫粒系統結構設計時，要切流、橫軸流并重，才能有效降低破碎率，提高收獲作業質量。

2.4 含水率對籽粒破碎率的影響

合適的含水率是玉米機械化籽粒收獲的先決條件[1,41]，含水率過高，籽粒強度硬度太低，脫粒時容易破損，含水率過低，雖然籽粒硬度提高，但韌性較差，在脫粒沖擊時容易脆裂。

切流-橫軸流試驗系統中，橫軸流滾筒的籽粒破碎率與含水率的關系如圖8a所示，整體上看，籽粒破碎率隨著含水率的增加呈快速增大的趨勢。橫軸流滾筒線速度在15.84～18.72 m/s時，含水率在22%～26%的脫粒試驗，籽粒破碎率均小于5%，符合國標規定的機械化籽粒收獲標準[38]，其中含水率在 24%～26%范圍內的脫粒破碎率最低，呈現出明顯的拐點，并且在17.28 m/s的速度下破碎率1.5%，是脫粒試驗的最低值；當含水率在26%～28%時，籽粒破碎率在5%左右，基本接近國標規定；當含水率高于28%時，籽粒破碎率隨含水率的上升而較快增大，突破國標規定，籽粒收獲適應性降低。當含水率低于24%～26%，籽粒破碎率有升高的趨勢，經分析在此階段籽粒最外面的角質胚乳脫水速度大于里面的粉質胚乳和胚，造成濕度梯度過大，籽粒整體上呈現出內壓外拉的應力分布，不同成份分界線之間呈現出應力裂紋[42]，在脫粒打擊作用下，內外應力集中，很容易引起破裂[43]。軸流滾筒在20.16～21.60 m/s的速度下，在脫粒試驗測試的全部含水率區間內，籽粒破碎率基本都在6%以上，隨著含水率的增加而急劇增大，完全不滿足籽粒收獲的國標規定。

切流滾筒在脫粒試驗中破碎率與含水率的關系趨勢與橫軸流滾筒的較為相似，在 24%～26%的含水率區間下，滾筒線速度16.53～19.53 m/s下，籽粒破碎率不超過5%。18.03 m/s的滾筒線速度下籽粒破碎率最小為1.9%，如圖8b所示。整個試驗系統在24%～26%的含水率區間內的籽粒破碎率為橫軸流、切流滾筒破碎率的平均值1.7%。

2.5 脫粒滾筒速度分析

脫粒滾筒線速度是影響籽粒破碎的首要技術條件[2,10]，橫軸流滾筒在不同線速度脫粒時，各含水率區間均在17.28 m/s的轉速下出現破碎率極小值，其中24%～26%含水率區間的破碎率極小值最小，當線速度降低到15.84 m/s，破碎率反而增大，這是因為，滾筒轉速降低，導致滾筒脫粒效率降低，混合物料滯留在脫粒室的時間增加，雖然物料的擠搓、揉搓作用增強，但長時間的擠搓作用反而會使破碎率增高，因此，適時控制物料的脫粒作用時間也是提高脫粒質量、降低破碎率的有效途徑之一。切流滾筒脫粒速度的影響規律與橫軸流的基本一致，在24%～26%的含水率區間破碎率最低，在18.03 m/s的轉速下，切流脫粒破碎率最低，如圖9所示。

圖8 籽粒含水率與破碎率關系Fig.8 Relationship between moisture content and grain broken rate

圖9 滾筒線速度與破碎率關系Fig.9 Relationship between drum peripheral velocity and grain broken rate

綜合試驗結果，含水率是實現玉米籽粒收獲的先決條件，加快玉米籽粒成熟期的脫水速率是當前機收玉米育種努力的重要方向之一，在目前的玉米收獲生產中，適時晚收延長脫水時間、適合的機具作業參數是降低機收籽粒破碎率的有效措施。

3 結 論

為研究切流-橫軸流機型在黃淮海地區玉米籽粒收獲的適應性，以4YL-4/5型收獲機脫粒系統為基礎，通過改進脫粒元件結構及其排布形式，建立了玉米脫粒試驗系統。根據試驗用玉米果穗的生物性狀，將切流-橫軸流脫粒系統的入口間隙設置為36 mm，出口間隙設置為12 mm，喂入量按照收獲機經濟作業效率設置為2.6 kg/s。在不同的滾筒轉速下對含水率在 22%～32%的玉米果穗進行脫粒試驗，得到如下結論；

1）切流-橫軸流脫粒系統的柱齒型切流滾筒滿足國標籽粒破碎率小于5%的工作參數為：線速度16.53～19.53 m/s，含水率為 24%～26%。柱齒-板齒結構的橫軸流滾筒滿足國標籽粒破碎率小于 5%的工作參數為：線速度 15.84～18.72 m/s，含水率為22%～26%。

2）切流滾筒的脫粒物質量占比隨著含水率的增加而有所減弱，含水率在 28%以下，切流滾筒與橫軸流滾筒脫粒篩分段的脫粒物質量占比幾乎相當；當含水率高于28%，切流滾筒的脫粒物質量占比下降明顯。

3）切流-橫軸流脫粒系統對含水率在24%～26%的玉米果穗適應能力較強，在平均含水率 25%時，切流脫粒質量占比僅比橫軸流脫粒的小0.4個百分點，切流和橫軸流的脫粒能力發揮充分；當橫軸流滾筒線速度為 17.28 m/s時，整個脫粒系統的籽粒破碎率最低，平均值為1.7%。

4）試驗表明，4YL-4/5型收獲機通過改進脫粒元件等關鍵零部件，在 26%以下的含水率和合適的機器參數下進行玉米籽粒收獲，可以達到國家機收標準，具備一定的玉米籽粒收獲技術潛力。

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