關于對新型雙滾筒低損大豆脫粒機的研究

王昊 陳振濤 曾宇 曹偉平 高佳森

摘要：在借鑒傳統大豆脫粒機工作原理的基礎上，采取雙滾筒分段脫粒方式，設計一種低損傷雙滾筒大豆脫粒機。雙滾筒脫粒方式的滾筒轉速低，對籽粒的打擊力小，脫粒過程較為柔和，同時兼有莖稈脫粒前預處理及田間行走功能，能夠有效提高脫粒效率。兩滾筒工作有序，在確保大豆分離徹底的同時，減小了整機長度，降低了功率損耗。

關鍵詞：雙滾筒;低損;節能;現代高效農業

該機器包括輸入軸組合，喂入裝置，清糧篩組合，萬向節傳動軸組合，牽引及行走輪組合，凹版組合，雜余回收裝置，上蓋及流板組合，機架，紋桿滾筒，弓齒滾筒，排雜口，滑板篩等。其特征在于：該機器由牽引及行走輪組合與拖拉機相連;工作時，大豆從喂入裝置喂入，在清涼篩組合中完成大豆和雜質的第一次分離;在紋桿滾筒中實現大豆和秸稈的脫粒操作;在弓齒滾筒中實現第二次脫粒操作，脫粒后的大豆由滑板篩進行篩選，雜質從排雜口排出，大豆留在滑板篩中，完成大豆的脫粒和收集操作全過程。

主要針對對大豆的低損脫粒改進，研究一款面向農業大豆市場的新型低損雙滾筒大豆脫粒機。通過應用各模塊，實現對大豆的脫粒，簡化脫粒步驟，減少人工成本，提高市場競爭力，滿足對農業市場及量產需求。

目前，我國大豆育種脫粒仍以人工脫粒和普通脫粒機脫粒兩種方式為主，采用人工脫粒，收獲期較長，貽誤農時，間接損失大，實驗數據可比性差。采用普通大豆脫粒機脫粒，籽粒破碎率和夾帶損失率較高，作業結束后機械內部清理困難，籽粒殘留量大，導致品種之間混雜。通常的機械脫粒過程中的雜余分離和清選一直是制約脫粒性能的難題，也是容易造成損失的關鍵環節。根據2010—2011年國家現代大豆產業技術體系鐵嶺綜合試驗站調研發現，大豆機械脫粒作業時脫粒清選損失率約1.5%～1.8%，以未脫凈豆莢損失為主。由此可見，既要防止多品種收獲帶來的混雜又要提高作業效率，把未脫凈莢果從雜余中快速清選分離，并進行二次脫粒，能有效地解決未脫凈莢果損失的問題。

為了研究出一種適合于中國大豆育種行業使用的高效率、高質量、高精度、低損耗大豆的脫粒機。大豆低損脫粒機械化普及是解放勞動力、節約成本。縮短生產周期和提高實驗數據精度的有效途徑，而且隨著種子產業快速發展，對種子脫粒機械需求量不斷加大，因此大豆低損脫粒機的研發具有重要的現實意義。

1.設計背景及意義

黃豆的學名為大豆。大豆富含異黃酮，可斷絕癌細胞營養供應，含人體必需的8種氨基酸，多種維生素及多種微量元素，可降低血中膽固醇，預防高血壓、冠心病、動肪硬化等;目前，對大豆脫粒的操作還是以傳統的釘齒式、弓齒式脫粒滾筒為主。但是這種傳統的脫粒方式，靠脫粒齒沖擊作物實現脫粒，容易造成脫粒損傷，導致大豆籽粒破損嚴重，使得脫粒后的大豆的品質嚴重下降，降低了企業的競爭力，無法適應現在生產中大批量、高效率的要求。分析現有的脫粒原理可知，揉搓式脫粒的性能較好，對大豆籽粒的損傷較小，且具有不纏草、效率高、脫凈率高等優點;梳刷打擊式的脫粒質量也較好，脫凈率高和生產效率均較高。為此，利用兩種脫粒原理進行優勢互補，設計了低損傷雙滾筒脫粒機。

大豆是我國重要的糧食作物之一，也是重要的油料和植物蛋白原料作物。目前，我國大豆收獲與加工的質量較低，導致大豆籽粒破碎與損傷嚴重，致使經濟效益嚴重下降。傳統的大豆脫粒滾筒主要有釘齒式、弓齒式等，靠脫粒齒沖擊作物實現脫粒，容易造成脫粒損傷。為進一步降低大豆脫粒機工作時的籽粒破碎率，在借鑒傳統大豆脫粒機工作原理的基礎上，采取雙滾筒分段脫粒方式，設計一種低損傷雙滾筒大豆脫粒機。兩滾筒工作有序，在確保大豆分離徹底的同時，減小了整機長度，降低了功率損耗。

2.使用方法

包括輸入軸組合，喂入裝置，清涼篩組合，萬向節傳動軸組合，牽引及行走輪組合，提升器及灌溉裝置。吸風機組合，凹版組合，雜余回收裝置，上蓋及流板組合，機架，紋桿滾筒，弓齒滾筒，排雜口，滑板篩，其中該機器由牽引及行走輪組合與拖拉機相連，由拖拉機帶動機器行走;該機設置了脫前喂入裝置，通過增大喂入量來提高脫粒效率;工作時，首先由人工將大豆從喂入裝置喂入，喂入裝置為鏈把式喂入臺，能對大豆桿莖進行折斷處理，使其連續均勻地送至脫粒滾筒內，在清涼篩組合中完成大豆和雜質的第一次分離;在提升器帶動下，將大豆運送到紋桿滾筒中實現大豆和秸稈的脫離操作，隨后分離之后的大豆被輸送到弓齒滾筒中實現第二次脫離操作，脫粒后的大豆由滑板篩進行篩選，篩體分為上下兩篩，上篩篩面為大孔魚鱗篩，下篩篩面為細網篩，從凹版落下的籽粒、破碎莢殼、雜質等落到上篩面時，由于魚鱗篩篩孔較大，因此大豆籽粒及細小雜質順利落入下篩，其余雜質經出雜口排出;下篩可篩除灰塵等細小雜質，使籽粒達到圓孔篩，并經出糧口進入籽粒回收裝置，雜質由排雜口排除，大豆留在滑板篩，中最后完成大豆的收集操作，至此完成大豆的脫粒和收集操作全過程。

3.創新點

1.普通脫粒機工作時，在打碎大豆莖稈的同時難免傷及大豆籽粒。為此，該機增設了脫前喂入裝置，通過增大喂入量來提高脫粒效率。同時，秸稈脫前折斷能有效減少脫粒功率消耗，減少大豆籽粒的損傷。

2.基于EDEM的脫粒機制的仿真剖析，盡可能降低了大豆脫粒時的損傷，對雙滾筒采用不同的形式設計和不同的脫粒流程以及降低脫粒滾筒轉速方案的實施，對大豆籽粒的打擊力小，脫粒過程較為柔和，有效降低了大豆脫粒時的損傷率。同時兼有莖稈脫粒前預處理及田間行走功能，能有效提高脫粒效率。 雙滾筒有條不紊地工作，保證大豆分離徹底。在確保大豆脫粒徹底的同時，減小了總機長度，降低了功率損耗。

3.在借鑒傳統大豆脫粒機工作原理的基礎上，采取雙滾筒分段脫粒方式，設計一種低損傷雙滾筒大豆脫粒機。雙滾筒脫粒方式的滾筒轉速低，對籽粒的打擊力小，脫粒過程較為柔和，同時兼有莖稈脫粒前預處理及田間行走功能，能夠有效提高脫粒效率。兩滾筒工作有序，在確保大豆分離徹底的同時，減小了整機長度，降低了功率損耗。

4.較傳統左右振動篩板，低損大豆脫粒機借鑒了簸箕的原理，采用較高一端“固定”在殼體上，較低一端不完全齒輪上下震動方式，在震動的同時有利于較小、較輕的豆殼浮在上部，更加容易被上部旋風分離器吸走，從而獲得近乎無雜質的大豆。

5.采用三檔風力可根據不同的大豆種類，進行調節，確保大豆脫完后的雜桿和豆殼盡可能少。

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作者簡介：

王昊（2001-），男，漢族，山東青島人，青島理工大學本科在讀，機械設計制造及其自動化方向。