5TR—20型水稻單株單穗脫粒機(jī)的設(shè)計(jì)

高占文

摘要：針對(duì)現(xiàn)有單穗脫粒機(jī)存在的問(wèn)題，設(shè)計(jì)5TR-20型水稻單株單穗脫粒機(jī)。根據(jù)設(shè)計(jì)要求確定設(shè)計(jì)方案，詳細(xì)介紹機(jī)具結(jié)構(gòu)及關(guān)鍵部件的設(shè)計(jì)思路。機(jī)具性能試驗(yàn)結(jié)果表明：在水稻籽粒含水量18%～23%的完熟條件下，當(dāng)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速為2 100 r/min時(shí)，脫凈率>99.5%，破碎率≤0.2%，飛濺率為0。

關(guān)鍵詞：脫粒機(jī)；水稻；設(shè)計(jì)；單株；破碎率；脫凈率

中圖分類號(hào)：S226.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-1161（2018）01-0023-03

水稻育種是育種試驗(yàn)獲得正確結(jié)果的重要環(huán)節(jié)。與常規(guī)脫粒不同，育種脫粒作業(yè)除需滿足常規(guī)脫粒作業(yè)的要求外，還必須滿足無(wú)籽粒在機(jī)器內(nèi)滯留、不混種、便清機(jī)的特殊要求。目前，我國(guó)水稻育種脫粒仍以人工脫粒或大型脫粒機(jī)脫粒為主，間接損失大，脫粒機(jī)內(nèi)部清理困難，種子殘留量大，且易造成種子混雜，導(dǎo)致育種試驗(yàn)數(shù)據(jù)失真。為此，設(shè)計(jì)5TR-20型半喂入式水稻單穗種子脫粒機(jī)，為提高育種脫粒作業(yè)效果及減輕勞動(dòng)強(qiáng)度提供適用機(jī)具。

1 水稻單株單穗脫粒機(jī)設(shè)計(jì)方案

1.1 設(shè)計(jì)要求

1） 脫粒機(jī)要具有良好的脫粒和清選能力，脫粒干凈，脫凈率高，并能提高工作效率；

2） 脫粒后，脫粒機(jī)內(nèi)部易清理，不殘留種子，以免種子混雜，導(dǎo)致育種試驗(yàn)數(shù)據(jù)失真；

3） 脫粒裝置的脫粒破損率和損失率要低，以免影響水稻種子儲(chǔ)藏和生長(zhǎng)發(fā)育；

4） 脫粒機(jī)的體積要小型化，便于攜帶，利于小區(qū)育種野外脫粒作業(yè)。

1.2 設(shè)計(jì)方案

水稻單株單穗脫粒裝置多以沖擊和蓖梳方式為主，沖擊方式易造成谷粒的損傷，蓖梳方式易造成稻穗纏繞。為解決以上技術(shù)問(wèn)題，在借鑒國(guó)內(nèi)外葉片式脫粒的基礎(chǔ)上，采用以柔性脫粒工作部件為主、葉輪脫粒為輔、氣流風(fēng)選的封閉脫粒作業(yè)方式。優(yōu)化技術(shù)參數(shù)和結(jié)構(gòu)后，脫粒干凈，破損率和損失率低，脫粒全程無(wú)飛濺損失；脫粒后機(jī)具內(nèi)部易清理，避免種子間混雜。

2 5TR-20型水稻單株單穗脫粒機(jī)總體結(jié)構(gòu)

5TX-20型水稻單株單穗脫粒機(jī)主要由脫粒部件、清選部件、電動(dòng)機(jī)和變頻調(diào)速器組成，如圖1所示。

風(fēng)機(jī)固定于機(jī)架上，風(fēng)機(jī)殼體的一側(cè)安裝電動(dòng)機(jī)，另一側(cè)為風(fēng)機(jī)側(cè)蓋，風(fēng)機(jī)側(cè)蓋上部設(shè)有稻穗喂入口，稻穗喂入口也是風(fēng)機(jī)進(jìn)風(fēng)口。風(fēng)機(jī)葉片安裝在電動(dòng)機(jī)輸出軸上并由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。脫粒裝置安裝在風(fēng)機(jī)葉片外側(cè)，與風(fēng)機(jī)葉片繞同軸轉(zhuǎn)動(dòng)。風(fēng)機(jī)出風(fēng)口與清選風(fēng)管相連，清選管上出口為雜余出口，與雜余收集袋相連。清選管下出口與種子收集盒相連，種子收集盒用于收集脫粒后的稻谷。變頻調(diào)速器用于控制電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)無(wú)級(jí)調(diào)速。根椐稻谷的含水率、品種等選用不同的旋轉(zhuǎn)速度，以減少稻谷的破損率和損失率。

脫粒機(jī)工作原理為：作業(yè)時(shí)，手持稻穗由喂入口喂入，脫粒裝置旋轉(zhuǎn)的同時(shí)梳刷、沖擊、震動(dòng)，將稻谷沿輻條脫下來(lái)，稻谷和未脫凈的稻穗（或斷穗）進(jìn)入風(fēng)機(jī)，由風(fēng)機(jī)對(duì)未脫凈的稻穗（或斷穗）進(jìn)行再脫粒，之后通過(guò)風(fēng)機(jī)將稻谷和雜余送入清選管，在風(fēng)機(jī)風(fēng)力的作用下，雜余由清選管上出口排出進(jìn)入雜余收集袋，干凈稻谷落入種子收集盒。

3 5TR-20型水稻單株單穗脫粒機(jī)關(guān)鍵部件

3.1 風(fēng)機(jī)

風(fēng)機(jī)為農(nóng)用葉輪式，由殼體、葉輪、側(cè)蓋組成，如圖2所示。側(cè)蓋主體部分為錐臺(tái)形，利于稻谷流動(dòng)。側(cè)蓋設(shè)有如圖3所示的弧形長(zhǎng)條孔，殼體設(shè)有如圖4所示的安裝柱。安裝時(shí)，風(fēng)機(jī)側(cè)蓋上的大圓孔對(duì)準(zhǔn)風(fēng)機(jī)殼體的安裝柱，風(fēng)機(jī)側(cè)蓋與風(fēng)機(jī)殼體壓緊后向右旋轉(zhuǎn)到弧形長(zhǎng)條孔的另一端。

風(fēng)機(jī)葉輪的葉片兩面貼有橡膠，殼體的圓弧部分也貼有橡膠，橡膠的緩沖作用可減少稻谷破損率。

3.2 脫粒裝置

脫粒裝置包括左法蘭、右法蘭、主軸和輻條，如圖5所示。左法蘭和右法蘭分別設(shè)置在主軸2端，左法蘭和右法蘭之間的圓周上分別安裝有左、右傾斜輻條，左、右傾斜輻條成反向斜交叉布置。

左、右法蘭上分別沿圓周開2排安裝孔，左傾斜輻條一端安裝在左法蘭的內(nèi)周安裝孔上，另一端安裝在右法蘭對(duì)應(yīng)的外周安裝孔上；右傾斜輻條的一端安裝在左法蘭的外周安裝孔上，另一端安裝在右法蘭的相鄰內(nèi)圓周安裝孔上，形成左、右輻條交叉布置。

左、右傾斜輻條均由直徑4 mm的銅芯電線構(gòu)成，利用橡膠的緩沖作用減小稻谷破損率。由于左、右傾斜輻條成反向斜交叉布置，脫粒作業(yè)時(shí)，稻穗在受輻條的梳刷、震動(dòng)作用的同時(shí)沿輻條左右滑動(dòng)，可避免稻穗纏繞在脫粒元件上。未脫凈的稻穗（或斷穗）進(jìn)入風(fēng)機(jī)，在風(fēng)機(jī)葉片的沖擊、柔搓作用下進(jìn)行再脫粒，之后將稻谷和雜余送入清選風(fēng)管。

3.3 電動(dòng)機(jī)和變頻調(diào)速器

電動(dòng)機(jī)的工作電壓為220 V/50 Hz、功率0.25 kW、工作轉(zhuǎn)速2 880 r/min。單項(xiàng)變頻器的功率為0.75 kW，調(diào)速范圍為0～2 800 r/min。

3.4 種子收集盒

種子收集盒與清選風(fēng)管的連接如圖6所示。脫粒作業(yè)時(shí)，種子收集盒與清選風(fēng)管緊密旋合固定，兩者封閉連接。脫粒作業(yè)結(jié)束時(shí)，可將種子收集盒拆下。清選風(fēng)管的雜余排出口裝有雜余收集袋，保證作業(yè)場(chǎng)所清潔。

4 5TR-20型水稻單株單穗脫粒機(jī)性能試驗(yàn)

在水稻籽粒含水量為18%～23%的完熟條件下，最佳風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速為2 100 r/min時(shí)，進(jìn)行5TR-20型水稻單株單穗脫粒機(jī)脫粒工作部件對(duì)比試驗(yàn)和整機(jī)生產(chǎn)性能試驗(yàn)。

試驗(yàn)結(jié)果表明：機(jī)具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積小，質(zhì)量輕，使用操作方便，便于野外作業(yè)；整個(gè)脫粒過(guò)程為封閉式，作業(yè)場(chǎng)所清潔、干凈；脫粒作業(yè)后易清機(jī)，機(jī)內(nèi)無(wú)存?；祀s，可保證試驗(yàn)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確；脫凈率>99.5%，破碎率≤0.2%，飛濺率為0；適應(yīng)性強(qiáng)，可根據(jù)水稻籽粒含水量、水稻品種調(diào)整脫粒和風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速，達(dá)到最佳脫粒效果。

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