自走式亞麻脫粒翻鋪機脫粒機構的設計及參數優化

趙文才　張媛媛　公衍峰　王志遠

摘 要：在現有自走式亞麻脫粒翻鋪機脫粒機構的基礎上，對脫粒錐輥中心線與亞麻夾持輸送帶之間夾角進行優化改進，通過樣機試制等流程獲取實驗結果，對實驗結果進行對比分析，最終得出改進方法可以有效提高自走式脫粒翻鋪機脫粒效率的結論。

關鍵詞：自走式脫粒翻鋪機;脫粒機構;設計;參數;優化

中圖分類號：S225913文獻標識碼：A開放科學（資源服務）標識碼

doi：10.14031/j.cnki.njwx.2020.02.001Open Science Identity（OSID）

基金項目：農業科技成果轉化資金項目“4YFZ-140型自走式亞麻脫粒翻鋪機”（2012GB2B200133）

作者簡介：趙文才（1963-），男，黑龍江海倫人，研究員級高級工程師，研究方向：農機工程，E-mail：hlnjyys@163.com。

0 引言

亞麻是人類最早使用的天然植物纖維，距今已有1萬年以上的歷史。亞麻纖維具有吸汗、透氣性良好和對人體無害等顯著特點，在紡織領域應用越來越廣泛。亞麻油含大量不飽和脂肪酸，可以用來預防高血脂癥和動脈粥樣硬化。此外，隨著科學技術的進步，亞麻在建筑材料、農業等方面的利用，展現出了更廣泛的市場空間，亞麻多用途開發利用對增產、增效和市場擴展有著積極意義[1]。

黑龍江作為我國亞麻種植的主要區域之一，其年總產約占全國亞麻產量的70%。隨著農業機械化的大規模推廣，利用農業機械自動化提升亞麻種植、生產效率是亟需解決的關鍵問題[2]。當前亞麻在播種、中耕、拔麻等環節上都已基本實現了機械化。而在亞麻生產過程中所面臨的脫粒和翻麻，成為了制約亞麻機械化生產的瓶頸，為解決上述問題，一種自走式脫粒翻鋪機被研制并使用，這種自走式脫粒翻鋪機可以實現亞麻脫粒和翻鋪的機械化[3]。經過多次實驗，該脫粒機構存在脫凈率不高等缺點和不足，通過對自走式脫粒翻鋪機脫粒機構的設計及參數進行優化，進一步提高了自走式脫粒翻鋪機脫粒效果。

1 結構設計

脫粒機構是自走式亞麻脫粒翻鋪機的核心工作部件，亞麻植株通過脫粒機構，完成蒴果碾壓碎殼、脫粒、籽粒篩選入箱、麻桿導入到翻麻機構這幾個重要步驟。

脫粒機構主要由亞麻壓輥部件、脫粒錐錕部件、夾持部件等組成，結構如圖1所示。

2 脫粒機構的工作過程

亞麻通過夾持帶夾持，經過壓輥部件將亞麻蒴果壓碎，此過程是將亞麻蒴果的堅硬外殼壓碎，經碾壓后的亞麻莖稈由夾持帶夾持，經過脫粒錐輥時亞麻蒴果被壓碎，其中沒被壓掉的種子被一對相對反向旋轉的錐輥撥掉，脫后的種子與碎殼、短莖稈一同掉落到清選篩上，清選篩上有逐稿條，將掉落的亞麻稈逐出，篩子將亞麻蒴果殼篩出，經篩選后的種子由風選系統輸送到糧箱，脫粒后的亞麻莖稈則由夾持帶輸送到后續裝置，從而完成整個脫粒過程。

3 核心部件的設計

31 壓麻輥部件的結構設計

亞麻脫粒裝置中壓麻輥是將亞麻蒴果堅硬外殼碾碎的一種裝置，它是由一對光輥組成，在它們的相互作用下完成碾壓過程，上下光輥中下輥的一端由固定架固定在機架上，另一端由托輪托住，由液壓馬達驅動，上輥的一端也由一個液壓馬達驅動，并通過彈性壓緊機構來調節壓緊力，進而實現調節碾壓效果。

32 脫粒錐輥的結構設計

脫粒錐輥是由一對上下布置的帶棱條的錐輥組成，其中每個錐輥由24個（12長，12短）光滑鋼條焊接在錐筒的外部，錐輥由馬達驅動的變速箱驅動完成相對等速轉動，從而完成脫粒過程，其結構如圖2所示。

4 理論計算

根據設計好的光輥和錐輥的具體尺寸，我們制造了一個1∶1的模型來確定光輥和錐輥的轉速，主要依據的指標有脫凈率和傷麻率，設計的期望值是脫凈率越高越好，傷麻率越低越好，但是這兩個數值與轉速的關系一個正相關，一個負相關，經綜合實驗與理論計算取其綜合值最高時，其作業效果最優。

由實驗數據（詳見表1）得出結論：傷麻率在脫粒錐輥的轉速超過500 r·min-1時，急劇增加，而脫凈率在超過500 r·min-1時急劇降低，故得脫粒錐輥轉速500 r·min-1左右最佳。脫粒錐輥的設計轉速為500 r·min-1，壓麻輥的線速度則由皮帶的速度決定，在此不做論述。

6 對比試驗

將裝有本裝置的自走式亞麻脫粒翻鋪機與5TY-140型牽引式亞麻脫粒機、5TY-500型固定式亞麻脫粒機和5YF-150型牽引式翻麻脫粒機進行對比試驗，試驗結果見表2。

7 優化設計

根據亞麻的植物學特點，亞麻的蒴果主要集中在亞麻植株的中上部，綜合考慮到麻鋪在放鋪過程中存在根差，脫粒錐輥與亞麻植株接觸位置主要集中在麻株高度70～110 cm區段，本設計中的脫粒錐輥中心線與亞麻夾持輸送帶之間保持夾角，如圖3所示。

綜合圖3實驗數據，可以得出以下結論：

根差較大，亞麻蒴果分布不均勻的麻鋪，α3角取大值時脫粒，利于所有的蒴果脫粒，但對于蒴果相對集中的麻鋪，脫凈率明顯下降。

亞麻蒴果相對集中的麻鋪，α3角取小值時脫粒，脫凈率高，但遇到根差大、蒴果分散的麻鋪，脫粒效果差。

8 結論

通過對比實驗表明，選擇合適的脫粒錐輥中心線與亞麻夾持輸送帶之間的夾角可以不受蒴果是否集中的影響，并充分保證脫凈率。經過試驗最終確定脫粒錐輥中心線與亞麻夾持輸送帶之間夾角為235°。

參考文獻：

[1]吳廣文， 袁紅梅， 宋喜霞，等.黑龍江亞麻產業發展前景分析[J]. 中國麻業科學， 2018， 40（2）：92-94.

[2]曹海峰，高立輝，胡科全，等.我國亞麻生產機械化及產業發展建議[J]. 中國農機化學報， 2009（3）：22-25.

[3]趙文才， 公衍峰， 王志遠，等. 自走式亞麻脫粒翻鋪機的脫粒機構[J]. 農機化研究， 2010， 32（2）：78-80.

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