5TZ-900型振動篩清選脫粒機(jī)設(shè)計與試驗(yàn)

摘要：針對甘肅省山區(qū)梯田等中小地塊聯(lián)合收獲機(jī)作業(yè)困難，小麥、燕麥等糧食作物主要在農(nóng)戶庭院進(jìn)行脫粒作業(yè)的需求現(xiàn)狀，設(shè)計集喂入、脫粒、清選和排草等作業(yè)功能于一體的5TZ-900型振動篩清選脫粒機(jī)。對機(jī)具的脫粒裝置、清選裝置、傳動裝置等關(guān)鍵部件進(jìn)行理論分析和結(jié)構(gòu)設(shè)計，對滿足工作需求的脫粒滾筒規(guī)格尺寸、釘齒數(shù)量和振動篩結(jié)構(gòu)尺寸等進(jìn)行計算分析，確定影響振動篩清選脫粒機(jī)作業(yè)合格率的主要技術(shù)參數(shù)，并對整機(jī)進(jìn)行作業(yè)性能試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果表明，機(jī)具空載運(yùn)轉(zhuǎn)時的噪聲為79.8 dB（A），在試驗(yàn)作物的草谷比為0.9、籽粒含水率在15%～20%和機(jī)具滾筒轉(zhuǎn)速為1 040 r/min時，機(jī)具作業(yè)的破碎率為0.94%，含雜率為1.04%，未脫凈率為0.93%，總損失率為1.36%，生產(chǎn)效率為1 120 kg/h，各項(xiàng)指標(biāo)達(dá)到設(shè)計要求和相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求。

關(guān)鍵詞：脫粒機(jī)；振動篩；清選脫粒；脫凈率；含雜率

中圖分類號：S226.1+2

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：20955553 （2024） 070104

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Design and test of 5TZ-900 vibrating screen cleaning threshing machine

Chen Wenhui1， Zhang Zhongfeng2， Wang Zhenrong1， Gao Zicheng3， He Zhou1， Gu Xiuyan1

（1. Zhangye Agricultural Mechanization Technology Extension Station， Zhangye， 734000， China;

2. Gansu Technology Promotion General Station of Agriculture Mechanization， Lanzhou， 730046， China;

3. Zhangye Science and Technology Service Center， Zhangye， 734000， China）

Abstract：

In view of the difficult operation of combine harvesters in small and medium-sized plots such as terraces in mountainous areas of Gansu Province， and the demand for threshing operations of grain crops such as wheat and oats mainly in the courtyards of farmers， the 5TZ-900 vibrating screen threshing machine was designed， which integrated the functions of feeding， threshing， cleaning and weeding. The basic structure， working principle and main technical parameters of the machine were introduced. The theoretical analysis and structural design of the key components such as threshing device， cleaning device and transmission device were carried out. The size of threshing drum， the number of nail teeth and the structure size of vibrating screen were calculated and analyzed to meet the working requirements. The main technical parameters affecting the operation qualification rate of vibrating screen cleaning threshing machine were determined， and the operation performance test of the whole machine was carried out. The performance test results showed that the noise of the machine was 79.8 dB （A） when the machine was running without load. When the grass-to-grain ratio of the test crop was 0.9， the grain moisture content was between 15% and 20%， and the rotation speed of the machine drum was 1 040 r/min， the crushing rate of the machine operation ws 0.94%， the impurity rate was 1.04%， the unremoval rate was 0.93%， the total loss rate was 1.36%， and the production efficiency wais 1 120 kg/h. The indicators meet the design requirements and related standards.

Keywords：

threshing machine; vibrating screen; cleaning threshing; removal rate; impurity content

0 引言

近年來，國外糧食作物的聯(lián)合收獲機(jī)以超大型機(jī)型為主，智能化、信息化技術(shù)得到廣泛應(yīng)用，已實(shí)現(xiàn)低損高效的智能自主收獲。歐美等糧食主要生產(chǎn)國家主要采用谷物聯(lián)合收獲機(jī)更換不同的割臺，實(shí)現(xiàn)小麥、玉米等糧食作物的籽粒直收，并向系列化、大型化，低損失、高效率，智能化、信息化方向和提高機(jī)具的通用性與適應(yīng)性方面發(fā)展。例如約翰迪爾擁有5個系列18個機(jī)型，可提供4種不同的谷物脫分技術(shù)方案，配套發(fā)動機(jī)功率150～405 kW均勻分布，向大型化發(fā)展的軸流脫粒滾筒的直徑達(dá)到600 mm以上，并配置更大的脫粒分離空間和更強(qiáng)性能的清選系統(tǒng)；國外聯(lián)合收獲機(jī)通過脫分系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和工作參數(shù)的優(yōu)化來實(shí)現(xiàn)低損收獲，如縱向軸流滾筒式采用組合式的脫粒元件，配合脫粒間隙的實(shí)時調(diào)整來實(shí)現(xiàn)收獲不同含水率作物的損失為最低水平，采用新型加速滾筒、角度可調(diào)的導(dǎo)向葉片和流量加速分離式的輔助分離機(jī)構(gòu)等來實(shí)現(xiàn)作物收獲的高效率；在智能化和信息化方面，主要以智能化的脫分系統(tǒng)控制技術(shù)為重點(diǎn)，運(yùn)用信息化的多傳感器融合技術(shù)在關(guān)鍵工況參數(shù)和作業(yè)質(zhì)量參數(shù)進(jìn)行實(shí)時獲取，通過建立糧食農(nóng)作物的收獲作業(yè)模式來實(shí)現(xiàn)自學(xué)習(xí)的收獲作業(yè)決策系統(tǒng)，根據(jù)在線監(jiān)測的工作參數(shù)、作物含水率、喂入量、籽粒破碎率、脫凈率、收獲損失率和產(chǎn)量等信息，聯(lián)合收獲機(jī)可實(shí)時自主調(diào)整滾筒轉(zhuǎn)速、脫粒間隙、作業(yè)速度及清選等工作參數(shù)，實(shí)現(xiàn)機(jī)具收獲效率最大、損失最低和谷粒質(zhì)量最佳的工作效果［1， 2］。國外發(fā)達(dá)國家的糧食作物收獲已基本實(shí)現(xiàn)全面機(jī)械化，少量的脫粒機(jī)也朝大型化、通用化和智能化發(fā)展，普遍采用了機(jī)電一體化和自動化技術(shù)，進(jìn)一步提升機(jī)具作業(yè)效率。

目前，我國設(shè)計生產(chǎn)的谷物聯(lián)合收割機(jī)以中、小型為主，與國外的先進(jìn)技術(shù)差距較大，喂入量8kg/s以上的聯(lián)合收獲機(jī)主要依賴進(jìn)口。隨著我國農(nóng)村土地集約化經(jīng)營和農(nóng)機(jī)合作社的建立，對高效率高質(zhì)量收獲的大型聯(lián)合收割機(jī)的需求也會不斷擴(kuò)大。近年來，國內(nèi)相關(guān)學(xué)者圍繞大中型聯(lián)合收獲機(jī)和大型脫粒機(jī)開展大量研究，并取得了一些成果。為滿足不同地區(qū)作物籽粒脫粒需求，鄧躍明［3］研究設(shè)計出5TX-40型稻麥脫粒機(jī)，解決了小型稻麥脫粒機(jī)存在功能單一、沒有清選裝置和生產(chǎn)效率低的一些問題。王曉東等［4］研究設(shè)計了5T-4型玉米脫粒清選機(jī)，有效解決了傳統(tǒng)玉米脫粒效率低、勞動強(qiáng)度大、脫粒質(zhì)量差的問題。趙武云等［5］針對玉米種子開展了5TYJ-10A型玉米種子脫粒機(jī)作業(yè)性能試驗(yàn)，為玉米種子脫粒生產(chǎn)裝備的研發(fā)提供參考與借鑒。孫繼東［6］設(shè)計了5ZTL-300型水稻種子脫粒機(jī)，為水稻育種研究提供了實(shí)用機(jī)具。王旖旎等［7］研究了新型玉米脫粒機(jī)的設(shè)計與實(shí)現(xiàn)，解決了降噪除塵等問題。侯夢魁［8］ 開展了水稻脫粒機(jī)裝置創(chuàng)新結(jié)構(gòu)設(shè)計，脫粒滾筒上的弓齒采用了脫粒效果更好、斷穗率更低的V型齒，大幅度提升了脫粒的效率和質(zhì)量。馬麗華等［9］研究了擠搓式玉米脫粒機(jī)脫粒裝置，并進(jìn)行改進(jìn)與試驗(yàn)，首次提出將彈簧齒和壓板機(jī)構(gòu)置于一體的玉米脫粒機(jī)，適應(yīng)性強(qiáng)，脫粒性能好。國內(nèi)還有一些學(xué)者針對胡麻、槐米以及藜麥等的專用脫粒機(jī)進(jìn)行了探討研究，對振動篩清選脫粒機(jī)的設(shè)計提供了重要依據(jù)。

現(xiàn)階段我國丘陵山地糧食種植區(qū)的農(nóng)業(yè)大都屬于小農(nóng)經(jīng)濟(jì)，需要推廣一些小型的家用農(nóng)機(jī)，而脫粒機(jī)是糧食作物種植戶不可缺少的必備農(nóng)機(jī)，因此有必要對適合山區(qū)農(nóng)戶庭院使用的脫粒機(jī)具及技術(shù)進(jìn)行分析與探討。但目前國內(nèi)在適合丘陵山區(qū)糧食作物脫粒機(jī)研究方面較少，而在我國丘陵山地糧食種植區(qū)仍普遍使用脫粒機(jī)，長江以北地區(qū)以麥類脫粒機(jī)為主，長江以南地區(qū)以水稻脫粒機(jī)為主，在西南和西北等地也有以生產(chǎn)水稻和麥類脫粒機(jī)為主的企業(yè)。

目前國內(nèi)已有的脫粒機(jī)，按脫粒裝置工作原理大體可分為：紋桿滾筒式、釘齒滾筒式和弓齒滾筒式，紋桿滾筒式是以搓擦脫粒為主、沖擊為輔，脫粒能力和分離能力強(qiáng)，有利于后續(xù)加工處理，多用于聯(lián)合收獲機(jī)；釘齒滾筒式是利用釘齒對谷物的強(qiáng)烈沖擊以及在脫粒間隙內(nèi)的搓擦而進(jìn)行脫粒，抓取能力強(qiáng)，對不均勻喂入和潮濕作物有較強(qiáng)適應(yīng)性；弓齒滾筒式是谷物沿滾筒軸向移動的過程中，谷穗不斷受到滾筒弓齒的梳刷和沖擊使谷粒被脫下，主要適用于水稻收獲。我國現(xiàn)有脫粒機(jī)雖然品種較多，但大多為商用脫粒機(jī)，雖然效率高、脫粒效果好，但其體積龐大、成本高、工作時產(chǎn)生的噪聲較大，因此不適合庭院較小的山區(qū)農(nóng)戶使用。

甘肅省丘陵山區(qū)面積占耕地面積76%以上，約70%的糧食作物種植在丘陵山區(qū)，但丘陵山區(qū)以中小地塊為主，國內(nèi)現(xiàn)有的大中型聯(lián)合收獲機(jī)存在進(jìn)地、轉(zhuǎn)彎和作業(yè)等技術(shù)難題，因此現(xiàn)階段丘陵山區(qū)農(nóng)戶普遍采用田間收割糧食作物晾曬后再脫粒的分段收獲方式，而目前現(xiàn)有的清選脫粒機(jī)以簡易式機(jī)型為主，清選機(jī)構(gòu)大多采用換向變速齒輪箱和其側(cè)輸出軸上的偏心輪實(shí)現(xiàn)換向變速來驅(qū)動清選篩，結(jié)構(gòu)復(fù)雜、制造成本高，換向變速齒輪箱內(nèi)的軸承和齒輪等因偏心的撞擊大，易損壞，且作業(yè)效率低、損失率和含雜率較高，隨著農(nóng)村經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和勞動力的減少，迫切需要一種適合農(nóng)戶庭院作業(yè)的高效低損型脫粒清選機(jī)［10］。

本文針對甘肅省丘陵山區(qū)小地塊中聯(lián)合收獲機(jī)作業(yè)困難，小麥、燕麥等糧食作物需收割晾曬后在庭院內(nèi)進(jìn)行脫粒作業(yè)的需求，以及現(xiàn)有清選脫粒機(jī)存在的上述問題，設(shè)計一種清選裝置為振動篩偏心振動機(jī)構(gòu)的振動篩清選脫粒機(jī)，可使機(jī)具的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動垂直換向?yàn)橥鶑?fù)運(yùn)動，其振動機(jī)構(gòu)包括簸動篩和簸動篩副篩，可實(shí)現(xiàn)脫粒作業(yè)的高效、低損和低含雜率，以期提高省內(nèi)丘陵山區(qū)糧食作物分段收獲后脫粒作業(yè)的機(jī)械化水平。

1 整機(jī)結(jié)構(gòu)原理及主要技術(shù)參數(shù)

1.1 整機(jī)結(jié)構(gòu)

5TZ-900型振動篩清選脫粒機(jī)主要由喂入機(jī)構(gòu)、傳動機(jī)構(gòu)、脫粒裝置、清選裝置和機(jī)架等部件組成，喂入機(jī)構(gòu)包括喂入槽和其后部的喂料口，傳動機(jī)構(gòu)包括電動機(jī)、皮帶傳動機(jī)構(gòu)和換向傳動機(jī)構(gòu)等，脫粒裝置主要包括脫粒滾筒、凹板篩網(wǎng)和機(jī)蓋等，清選裝置主要包括引風(fēng)機(jī)、秸稈導(dǎo)向出口、風(fēng)機(jī)排雜出口、簸動篩、簸動篩副篩、排糧槽等部件，5TZ-900型振動篩清選脫粒機(jī)的結(jié)構(gòu)如圖1所示。

機(jī)具在機(jī)架前端下方固定有電動機(jī)，動力經(jīng)動力輸入傳動帶傳遞到脫粒滾筒軸前端的主動皮帶輪，從而帶動脫粒裝置工作，與此同時被脫粒作物由機(jī)具右上方的喂入槽和喂料口進(jìn)入脫粒裝置，經(jīng)脫粒后的作物秸稈沿機(jī)具左上方的秸稈導(dǎo)向出口排出，較小的雜質(zhì)和籽粒一起進(jìn)入機(jī)具下部的清選裝置，較輕的雜質(zhì)被機(jī)具后端的引風(fēng)機(jī)吸起，從風(fēng)機(jī)排雜出口吹出，籽粒則從簸動篩副篩的篩網(wǎng)濾出后沿排糧槽排出。本設(shè)計采用皮帶傳動機(jī)構(gòu)帶動換向傳動機(jī)構(gòu)的偏心軸和偏心套轉(zhuǎn)動，在偏心軸的作用下調(diào)節(jié)推拉桿做上下往復(fù)運(yùn)動，再帶動拐臂后端做前后搖擺運(yùn)動，從而使簸動篩推拉桿做往復(fù)簸動運(yùn)動的結(jié)構(gòu)設(shè)計，解決了作物脫粒后清選不干凈的問題；同時將喂入、脫粒、清選和動力傳動等機(jī)構(gòu)緊湊排列，可通過更換不同的脫粒滾筒和篩網(wǎng)以適應(yīng)小麥、燕麥、高粱和谷子等不同的作物，機(jī)具一次作業(yè)可完成喂入、脫粒、清選和排草等多道工序，具有體積小、結(jié)構(gòu)緊湊，操作簡便、工作平穩(wěn)，安裝轉(zhuǎn)移方便等特點(diǎn)，適合在場地有限的農(nóng)戶庭院內(nèi)進(jìn)行農(nóng)作物的清選脫粒作業(yè)。

1.2 工作原理

機(jī)具工作時，電動機(jī)通過皮帶傳動機(jī)構(gòu)將動力傳遞到由脫粒滾筒和凹板篩網(wǎng)等組成的脫粒裝置，經(jīng)脫粒滾筒軸帶動脫粒滾筒轉(zhuǎn)動工作。與此同時，被脫粒作物從喂入機(jī)構(gòu)采用人工均勻全喂入方式喂入，在自身重力的作用下，被脫粒作物沿喂入槽底板的斜面經(jīng)喂料口滑入脫粒裝置內(nèi)。在高速旋轉(zhuǎn)、以螺旋方式均勻排列固定在脫粒滾筒上的釘齒和凹板篩網(wǎng)的連續(xù)撞擊、碾壓和搓擦等綜合作用下，作物籽粒與莖稈、糠皮等分離，經(jīng)脫粒后的作物秸稈滯留在凹板篩網(wǎng)上方并快速沿秸稈導(dǎo)向出口徑向排出，較小的碎莖稈、糠皮和穗頭等雜質(zhì)隨籽粒一起從凹板篩網(wǎng)的小孔落入到清選裝置內(nèi)。在清選裝置簸動篩的簸動作用下沿篩網(wǎng)向后運(yùn)行，較輕的糠皮、穗頭等雜質(zhì)被安裝在簸動篩后部上方的引風(fēng)機(jī)吸起，再從風(fēng)機(jī)排雜出口吹出機(jī)具外。較重的雜質(zhì)和作物籽粒一起向后運(yùn)行進(jìn)入簸動篩副篩內(nèi)，并在持續(xù)簸動作用下開始從簸動篩副篩的篩網(wǎng)眼濾出落入排糧槽，再沿排糧槽籽粒出口排出后進(jìn)入集糧容器內(nèi)，較重的碎莖稈、穗頭等雜質(zhì)從簸動篩副篩末端排草口被簸出［11］，完成農(nóng)作物籽粒脫粒清選整個作業(yè)過程。

5TZ-900型振動篩清選脫粒機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)如表1所示。

2 關(guān)鍵部件設(shè)計

2.1 傳動機(jī)構(gòu)

根據(jù)脫粒機(jī)工作環(huán)境、載荷情況和動力傳動的技術(shù)要求，本設(shè)計在電動機(jī)和動力輸入軸之間采用皮帶和帶輪撓性傳動方式傳遞動力，皮帶傳動具有占地小、易安裝、有彈性和噪聲低等特點(diǎn)，可起到緩沖減振和平穩(wěn)運(yùn)轉(zhuǎn)的作用，能適應(yīng)工作環(huán)境惡劣、載荷變化大的情況，也可滿足農(nóng)用機(jī)械結(jié)構(gòu)簡單、制造成本低的要求，皮帶的彈性滑動還可對機(jī)具的重要部件起到過載保護(hù)作用。機(jī)具傳動方案原理如圖2所示。

動力通過動力輸入傳動帶傳遞到振動機(jī)構(gòu)傳動帶和脫粒滾筒軸，振動機(jī)構(gòu)傳動帶帶動振動機(jī)構(gòu)偏心軸轉(zhuǎn)動，從而驅(qū)動振動篩機(jī)構(gòu)做往復(fù)簸動，開始對脫粒后的籽粒進(jìn)行清選作業(yè)，與此同時，脫粒滾筒軸帶動脫粒滾筒轉(zhuǎn)動進(jìn)行脫粒做功，在脫粒滾筒的另一端裝有引風(fēng)機(jī)傳動帶，把動力傳到引風(fēng)機(jī)驅(qū)動軸，帶動風(fēng)機(jī)進(jìn)行分離清選作業(yè)。

2.2 脫粒裝置

脫粒裝置是脫粒機(jī)的核心部件之一，主要用來進(jìn)行作物籽粒的脫粒，其不僅在很大程度上決定了脫粒機(jī)的脫粒質(zhì)量和生產(chǎn)率，而且對后續(xù)籽粒的分離和清選也有很大影響，而脫粒的難易程度與作物種類、品種、成熟度和濕度等密切相關(guān)，成熟度大、濕度大則較難脫粒，濕度大、稈草量大時會顯著地降低脫粒裝置的分離性能，所以，對脫粒裝置的技術(shù)要求是在保證分離性能好、脫凈率高和籽粒破碎率盡可能小的前提下，保證脫粒機(jī)具的通用性好、功耗較低［12， 13］。按脫粒裝置中脫粒滾筒的結(jié)構(gòu)形式可分為紋桿滾筒式（切流式、軸流式）、釘齒式（切流式、軸流式）和弓齒滾筒式三種基本類型，本設(shè)計采用軸流釘齒滾筒式脫粒裝置。

2.2.1 脫粒滾筒設(shè)計

本設(shè)計脫粒裝置由脫粒滾筒、凹板篩網(wǎng)和機(jī)蓋組成，凹板篩網(wǎng)與機(jī)蓋形成一個圓筒，機(jī)蓋內(nèi)裝有螺旋形導(dǎo)向板可使作物作螺旋線運(yùn)動。脫粒滾筒由脫粒滾筒軸、橫板、釘齒、中間輻盤及端面輻盤等部件組成，為適應(yīng)較大的喂入量和避免脫粒機(jī)的重量太大，本設(shè)計脫粒滾筒的形式采用圓柱形開式滾筒，由2個中間輻盤和2個端面輻盤為支撐，上面均勻分布有6條橫板，橫板用螺栓固定在中間輻盤和端面輻盤輪輞上，橫板上安裝有釘齒。脫粒滾筒的結(jié)構(gòu)示意圖如圖3所示。

脫粒機(jī)的效率主要由脫粒滾筒的長度和直徑而決定，脫粒滾筒長度L與釘齒Z的數(shù)量有關(guān)，決定了作物被沖擊的次數(shù)和通過脫粒裝置的時間，脫粒滾筒太短會降低脫凈率，脫粒滾筒太長則會增加破碎率，也會增大機(jī)具的結(jié)構(gòu)尺寸和制造成本。脫粒滾筒長度由式（1）計算［14］。

L=aZk－1+2Δl

（1）

式中：

L ——脫粒滾筒的長度，mm；

a——

齒跡距，一般為25～50 mm，本設(shè)計中齒跡距a=50 mm；

Z——

脫粒滾筒上釘齒的數(shù)量，本設(shè)計中確定Z=54個；

k——

螺旋線頭數(shù)，k=2～5，k越大，脫粒能力越強(qiáng)，但莖稈破損、功耗也越大，本設(shè)計中確定桿齒的螺旋線頭數(shù)k=3；

Δl——

邊齒到橫板端的距離，一般為10～30 mm，本設(shè)計中根據(jù)結(jié)構(gòu)尺寸確定Δl=10 mm。

代入數(shù)值可得，脫粒滾筒的長度L=920 mm，根據(jù)計算結(jié)果和脫粒滾筒長度系列尺寸，取脫粒滾筒長度L=900 mm。

脫粒滾筒的直徑直接影響脫粒的效果，常用脫粒滾筒的直徑為400～600 mm之間，若直徑太小則容易出現(xiàn)作物莖稈纏繞，也會使凹板篩網(wǎng)的分離面積減小，若滾筒直徑太大則影響機(jī)具的結(jié)構(gòu)尺寸和占地面積。脫粒滾筒直徑由式（2）計算。

D=Msπ+2h

（2）

式中：

D ——脫粒滾筒的直徑，mm；

M——

橫板數(shù)，一般在脫粒滾筒上呈偶數(shù)安裝，本設(shè)計中根據(jù)試驗(yàn)確定M=6個；

s——

釘齒間距，本設(shè)計中s=190 mm；

h——

釘齒工作高度，本設(shè)計中h=70 mm。

代入數(shù)值可得，脫粒滾筒直徑D≈503 mm，根據(jù)計算結(jié)果和脫粒滾筒直徑系列尺寸，取脫粒滾筒直徑D=500 mm。

脫粒滾筒的轉(zhuǎn)速對于脫粒機(jī)的運(yùn)行穩(wěn)定性和脫粒效率都有重要影響，轉(zhuǎn)速過高會導(dǎo)致谷物在脫粒滾筒內(nèi)的脫粒速度過快，從而影響脫粒效果，過高的轉(zhuǎn)速還會加速機(jī)具的磨損與損壞；轉(zhuǎn)速太低則會影響脫粒質(zhì)量和效率，因此，要根據(jù)實(shí)際情況合理控制脫粒滾筒的轉(zhuǎn)速，以保證機(jī)具的正常作業(yè)和脫粒效果。脫粒滾筒的轉(zhuǎn)速與滾筒的直徑和脫粒線速度有關(guān)，線速度越大、脫粒滾筒的轉(zhuǎn)速也就越大；脫粒滾筒的直徑越小，滾筒轉(zhuǎn)速也越大，因此在設(shè)計脫粒滾筒時，需要根據(jù)脫粒技術(shù)要求確定滾筒脫粒的線速度，從而確定合適的滾筒轉(zhuǎn)速。脫粒滾筒轉(zhuǎn)速由式（3）計算。

N=60vπd

（3）

式中：

N ——脫粒滾筒的轉(zhuǎn)速，mm；

v——

脫粒滾筒釘齒的線速度，軸流釘齒式脫粒滾筒的線速度一般為27～32 m/s，釘齒打擊式的脫粒方式，脫粒滾筒的線速度太高會增加破碎率，太低則會影響脫粒的效率，根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)，本設(shè)計中v=31 m/s；

d——

脫粒滾筒齒頂圓的直徑，由脫粒滾筒直徑和釘齒工作高度可知d=570 mm。

代入數(shù)值可得，脫粒滾筒的轉(zhuǎn)速N≈1 040 r/min，符合一般脫粒滾筒轉(zhuǎn)速范圍在940～1 100 r/min的設(shè)計要求。

由此，確定脫粒滾筒的長度和直徑后，再根據(jù)脫粒滾筒上單個釘齒的脫粒能力可確定脫粒滾筒的生產(chǎn)率，其由式（4）計算。

Et=MNLq060

（4）

式中：

Et——脫粒滾筒的生產(chǎn)率，kg/s；

q0——

單個釘齒的脫粒能力，與釘齒類型有關(guān)，一般q0=0.02～0.04 kg/s，本設(shè)計中取q0=0.02 kg/s。

代入數(shù)值可得，脫粒滾筒的生產(chǎn)率Et=1.8 kg/s。

凹板篩網(wǎng)除配合脫粒滾筒起到脫粒作用外，還起到了使大部分籽粒快速分離的作用，可避免和減少脫粒后籽粒的破損，也減輕了脫粒裝置的負(fù)擔(dān)，因此在設(shè)計中應(yīng)盡可能地加大凹板篩網(wǎng)的有效分離面積，從而提高凹板篩網(wǎng)的通過性，所以凹板篩網(wǎng)包角 α 越大，脫粒效果越好，但脫粒的功耗也增大，現(xiàn)有脫粒機(jī)械的凹板篩網(wǎng)的包角α 一般為100°～240°，在滿足脫粒效果的前提下，本設(shè)計中確定凹板篩網(wǎng)的包角α=216°。

2.2.2 脫粒裝置的布置形式

按作物沿脫粒滾筒的運(yùn)動方向，脫粒裝置主要分為切流型、軸流切線型和軸流—切線—徑向型三種類型。

切流型指谷物被脫粒滾筒抓取后，垂直于滾筒軸沿脫粒滾筒的切線方向運(yùn)動而不發(fā)生軸向移動，脫粒后的莖稈也沿切線方向離開脫粒滾筒，該型式的脫粒時間短、生產(chǎn)率高，但為了脫粒干凈滾筒必須要有較高的圓周速度以增強(qiáng)脫粒能力；軸流切線型指作物隨脫粒滾筒作切線回轉(zhuǎn)運(yùn)動的同時還沿著軸向移動，其合成運(yùn)動的軌跡為螺旋線，使谷物脫粒時間延長，從而可提高脫凈率，該型式脫粒后的莖稈可通過兩種方式排出，一種是從脫粒滾筒末端沿切線方向被排出，另一種是從脫粒滾筒軸端方向被排出；軸流—切線—徑向型脫粒裝置的脫粒滾筒一般呈錐形，作物隨滾筒作切線回轉(zhuǎn)運(yùn)動的同時還沿著軸向和徑向運(yùn)動，其合成運(yùn)動的軌跡為圓錐螺旋線，也可延長脫粒時間，但由于脫粒滾筒為錐形，直徑在遂漸增大的同時圓周速度也逐漸加大，所以莖稈的破碎比較嚴(yán)重，使清選分離的難度加大。本設(shè)計采用軸流切線型中的徑向喂入、徑向排出作為脫粒裝置的布置形式［15］，其布置形式如圖4所示。

本設(shè)計采用的釘齒滾筒式軸流切線型脫粒裝置抓取谷物能力強(qiáng)，脫凈率高、破損率低，對不均勻喂入和較潮濕谷物都有很好的適應(yīng)性，既能脫粒又能分離，而且莖稈中夾帶籽粒少、分離能力強(qiáng)。

2.2.3 釘齒設(shè)計

脫粒滾筒上的脫粒元件主要為各種形式的釘齒，工作時作物被釘齒抓取后進(jìn)入脫粒滾筒和凹板篩網(wǎng)之間的脫粒間隙，在釘齒打擊及釘齒頂部與凹板篩網(wǎng)的搓擦作用下進(jìn)行脫粒作業(yè)，所以，釘齒在脫粒滾筒的排列和分布要均衡合理，以保證作物不會瞬間被推向一側(cè)，有利于整個脫粒裝置的動靜平衡。

經(jīng)試驗(yàn)比較可知，采用圓柱形釘齒效果較好，為充分發(fā)揮每個釘齒的作用，本設(shè)計釘齒脫粒端齒形略向后彎曲，以螺旋方式均勻排列固定在橫板上，有利于作物秸稈和籽粒的軸向移動，也防止了秸稈在脫粒滾筒上的纏繞，同時還增加了脫粒作業(yè)的時間，可提高脫凈率、降低破碎率且實(shí)現(xiàn)負(fù)荷均勻和能耗低的效果［16］。釘齒結(jié)構(gòu)如圖5所示。

如圖5所示，釘齒直徑Φ=12mm，釘齒工作高度h=70mm，釘齒豎直端長度L′=40mm，設(shè)計釘齒脫粒端的彎曲角度β=10°，以增加釘齒旋轉(zhuǎn)后的力度和提高脫粒能力，本設(shè)計中釘齒采用淬火硬度HRC55-65的錳鋼制造，從而增加耐磨性和抗疲勞性，提高釘齒的使用壽命和性能。脫粒滾筒上釘齒的數(shù)量直接影響脫粒機(jī)的生產(chǎn)效率，釘齒數(shù)量Z由式（5）確定。

Z≥qq0

（5）

式中：

Z——脫粒滾筒上釘齒的數(shù)量，個；

q——

設(shè)計喂入量，本設(shè)計中q=1kg/s；

q0——

單個釘齒的脫粒能力，本設(shè)計中q0=0.02kg/s。

代入數(shù)值可得，脫粒滾筒的釘齒的數(shù)量Z≥50個，為使釘齒均勻排列固定在脫粒滾筒上的6條橫板上，取釘齒數(shù)量Z為54個。

2.3 清選裝置

清選裝置由振動篩和風(fēng)機(jī)組成，主要是利用被清選對象各組成部分之間的物理機(jī)械特性差異將其分離。經(jīng)脫粒裝置分離出的籽粒中混有碎莖稈、糠皮、穎殼和灰塵等夾雜物，需要通過清選裝置將混合物中的夾雜物排出機(jī)具外，分離出干凈的籽粒。清選裝置類型主要有氣流式、篩子式和氣流篩子組合式，氣流式是按照籽粒混合物各組成部分不同的空氣動力特性進(jìn)行清選；篩子式指利用籽粒混合物各組成部分的尺寸特性的差異進(jìn)行分離和清選，主要根據(jù)籽粒的大小、形狀等設(shè)計適當(dāng)?shù)暮Y孔達(dá)到篩選目的；氣流篩組合式指利用混合物各組成部分不同的空氣動力特性和尺寸特性將風(fēng)機(jī)和振動篩配合進(jìn)行分離和清選，該組合形式的清選效果好，在多數(shù)脫粒機(jī)和聯(lián)合收獲機(jī)普遍采用，本設(shè)計采用氣流篩子組合式清選裝置。

2.3.1 振動篩偏心振動機(jī)構(gòu)設(shè)計

振動篩偏心振動機(jī)構(gòu)主要包括簸動篩、簸動篩副篩、傳動皮帶、偏心驅(qū)動皮帶輪、調(diào)節(jié)推拉桿、拐臂、排糧槽等部件，其中簸動篩為細(xì)篩網(wǎng)和運(yùn)送篩，簸動篩副篩為粗篩網(wǎng)和分離篩，設(shè)計振動篩機(jī)構(gòu)與水平面的傾斜角γ=15°，可保證作物籽粒運(yùn)送的流暢性。振動篩偏心振動機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖如圖6所示。

工作時，動力經(jīng)主動皮帶輪和傳動皮帶傳至偏心驅(qū)動皮帶輪，當(dāng)偏心驅(qū)動皮帶輪做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動時，偏心驅(qū)動皮帶輪轉(zhuǎn)動并帶動偏心軸和偏心套一起轉(zhuǎn)動，使調(diào)節(jié)推拉桿做上下往復(fù)運(yùn)動，從而帶動拐臂做搖擺運(yùn)動，進(jìn)而使簸動篩推拉桿帶動簸動篩做往復(fù)簸動，簸動篩的前后兩根簸動篩支承軸兩端分別有兩盤滾動軸承安裝在機(jī)架槽鋼內(nèi)，可使簸動篩和簸動篩副篩在機(jī)架上方做前后往復(fù)簸動運(yùn)動，從而完成作物籽粒脫粒清選的整個過程。

2.3.2 偏心振動機(jī)構(gòu)設(shè)計

偏心振動機(jī)構(gòu)主要由偏心驅(qū)動皮帶輪、偏心軸、偏心套、調(diào)節(jié)推拉桿、拐臂、簸動篩機(jī)架連接座、螺桿、簸動篩推拉桿等部件組成，其結(jié)構(gòu)如圖7所示。

偏心套與拐臂鉸接U型支承架之間裝有一調(diào)節(jié)推拉桿，拐臂兩端的拐臂鉸接U型支承架通過拐臂鉸接銷軸分別與調(diào)節(jié)推拉桿和簸動篩推拉桿連接，簸動篩推拉桿再經(jīng)螺桿和簸動篩鉸接銷軸與簸動篩機(jī)架鉸接，當(dāng)偏心驅(qū)動皮帶輪做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，調(diào)節(jié)推拉桿在偏心軸、偏心套的作用下做上下往復(fù)運(yùn)動，使拐臂繞拐臂支承架內(nèi)的拐臂支承軸做搖擺運(yùn)動，從而帶動簸動篩推拉桿做往復(fù)運(yùn)動，在簸動篩推拉桿的作用下實(shí)現(xiàn)簸動篩的往復(fù)簸動。根據(jù)機(jī)具高度尺寸，設(shè)計調(diào)節(jié)推拉桿長度為200mm，根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際可通過調(diào)節(jié)拐臂螺桿和偏心套螺桿在調(diào)節(jié)推拉桿內(nèi)的距離，實(shí)現(xiàn)240～360mm范圍內(nèi)的長度調(diào)整；為防止偏心套與偏心驅(qū)動皮帶輪發(fā)生干涉，設(shè)計偏心套安裝在距偏心驅(qū)動皮帶輪14mm的偏心軸端，經(jīng)大量疲勞試驗(yàn)和偏心振動機(jī)構(gòu)整體尺寸，設(shè)計偏心距e=46mm；為確保振動篩機(jī)構(gòu)與水平面的傾斜角度，設(shè)計簸動篩推拉桿長度為420mm，配合更換的不同振動篩網(wǎng)，可通過調(diào)節(jié)螺桿長度，實(shí)現(xiàn)不同頻率和幅度的簸動，以滿足不同作物籽粒簸動清選的需求。

2.3.3 振動篩機(jī)構(gòu)設(shè)計

振動篩的作用是使作物籽粒和振動篩面之間、以及籽粒和雜質(zhì)混合物之間都有合適的相對運(yùn)動，使各組成物分離的同時，盡可能使需要的作物籽粒全部通過篩孔，而雜質(zhì)混合物則在振動篩的作用下運(yùn)送到振動篩末端。本設(shè)計選擇結(jié)構(gòu)簡單、清選能力好的往復(fù)式振動篩，其主要由簸動篩、簸動篩副篩、排糧槽、簸動篩副篩排草口、振動篩機(jī)架等部件組成。振動篩機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖如圖8所示。

根據(jù)脫粒機(jī)的整體寬度尺寸，本設(shè)計中確定振動篩的寬度B=480mm。振動篩的長度越長則分離效果越好，但也要考慮機(jī)體尺寸的緊湊性。振動篩的長度可由式（6）［17］計算。

Ls=QBqs

（6）

式中：

Ls——振動篩的長度，mm；

Q——脫粒后混合物的質(zhì)量，kg；

B——

振動篩的寬度，一般為接近于脫粒裝置的寬度，本設(shè)計中B=480mm；

qs ——

振動篩單位面積可以承擔(dān)的脫粒后混合物的喂入量，一般為1.5～2kg/s·m2，本設(shè)計中qs=1.5kg/s·m2。

Q=Et（1－δη）

（7）

式中：

δ ——

作物秸稈占喂入脫粒機(jī)作物總質(zhì)量的比值，本設(shè)計中δ =0.5；

η——

脫粒裝置的工作特性系數(shù)，本設(shè)計根據(jù)小麥籽粒取η=0.6。

根據(jù)式（6）和（7）可得

Ls=Et（1－δη）Bqs

（8）

代入數(shù)值可得，振動篩的長度Ls=1750mm，為便于整機(jī)布局和振動篩安裝，取Ls=1720mm，按簸動篩長度與簸動篩副篩長度之比為3∶1確定簸動篩長度為1280mm、簸動篩副篩長度為430mm，從而簸動篩設(shè)計尺寸為1280mm×480mm，簸動篩副篩設(shè)計尺寸為430mm×480mm。

本設(shè)計的簸動篩和簸動篩副篩設(shè)計為網(wǎng)眼篩形式，采用金屬絲編織而成的編織篩，其制造簡單，具有氣流阻力小、有效面積大、生產(chǎn)率高的特點(diǎn)，由于不同作物籽粒大小尺寸的不同，篩網(wǎng)眼的尺寸也有所不同，本設(shè)計以小麥籽粒為例，設(shè)計簸動篩網(wǎng)眼采用Ф0.6mm的金屬絲、網(wǎng)眼尺寸為2mm×2mm的方孔，設(shè)計簸動篩副篩采用Ф0.7mm的金屬絲、網(wǎng)眼尺寸為7mm×7mm的方孔，可保證作物籽粒在簸動篩上的簸動運(yùn)送和在簸動篩副篩上的篩網(wǎng)眼濾出，實(shí)現(xiàn)籽粒和碎莖稈、穗頭等雜質(zhì)的簸動分離。

2.3.4 排糧槽設(shè)計

排糧槽布置在振動篩機(jī)構(gòu)后端的正下方，排糧槽的傾斜角度θ直接影響籽粒下落時的均勻程度，θ過大時籽粒分散效果差，θ過小時籽粒下落不順暢、容易造成阻塞或下落的不均勻，而排糧槽的傾斜角度θ由籽粒自然休止角度和籽粒下落時與鐵板的摩擦角來確定。而小麥籽粒的自然休止角一般為23°～38°，在相同水分條件下，小麥的內(nèi)摩擦角為21.21°～37.67°，小麥與鐵板的摩擦角系數(shù)為0.25～0.63。排糧槽的結(jié)構(gòu)示意如圖9所示。本設(shè)計取小麥的自然休止角為25°、小麥的內(nèi)摩擦角為22°，由于小麥籽粒間的摩擦系數(shù)大于小麥籽粒與鐵板的摩擦系數(shù)，所以小麥從簸動篩副篩的篩網(wǎng)眼下落在排糧槽鐵板上的自流下滑的角度θlt;22°，已知振動篩機(jī)構(gòu)與水平面的傾斜角度γ=15°，根據(jù)多次試驗(yàn)調(diào)整后確定排糧槽的傾斜角度為θ=6°時，作物籽粒下落的流暢性和降低殘留率的效果最理想。

3 作業(yè)試驗(yàn)

3.1 試驗(yàn)內(nèi)容

為驗(yàn)證所設(shè)計的5TZ-900型振動篩清選脫粒機(jī)的作業(yè)性能、作業(yè)效果和主要技術(shù)參數(shù)是否滿足設(shè)計要求和相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求，試驗(yàn)在張掖市甘州區(qū)黨寨鎮(zhèn)進(jìn)行，選用收割晾曬后的小麥為試驗(yàn)作物，根據(jù)機(jī)具配套的電動機(jī)功率為7.5kW、額定轉(zhuǎn)速1400r/min的實(shí)際，采用額定電壓為380V、額定電壓為25～100A的三相動力電。

根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求，考核清選脫粒機(jī)的破碎率、含雜率、未脫凈率、總損失率等性能指標(biāo)分別是否滿足不大于1.2%、1.5%、1.0%和1.5%的技術(shù)要求；測定試驗(yàn)樣機(jī)的脫粒滾筒轉(zhuǎn)速是否在940～1100r/min的設(shè)計值之間；檢測機(jī)具作業(yè)效率是否在800～1200kg/h的設(shè)計值之間；測定試驗(yàn)樣機(jī)的安全性能噪聲是否滿足不大于88dB（A）的標(biāo)準(zhǔn)要求；考核機(jī)具對試驗(yàn)作物水份、草谷比等的適用能力，即試驗(yàn)物料在滿足籽粒草谷比為0.8～1.2、含水率為15%～20%的試驗(yàn)條件下機(jī)具的作業(yè)性能等。

3.2 試驗(yàn)條件和方法

試驗(yàn)前先將清選脫粒機(jī)固定在有三相電源且通風(fēng)防火的試驗(yàn)場地，而后接通電源使機(jī)具空運(yùn)轉(zhuǎn)檢查有無磨刮現(xiàn)象或異常聲響，確定機(jī)具各部件運(yùn)轉(zhuǎn)正常并處于良好狀態(tài)后方可進(jìn)行性能試驗(yàn)，作業(yè)過程中采用人工均勻全喂入方式不間斷喂入。試驗(yàn)過程中，根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求使用皮尺、糧食水分測定儀、臺秤、電子天平、數(shù)字轉(zhuǎn)速表和噪聲振動測量儀等儀器測量基本數(shù)據(jù)。試驗(yàn)所需檢測儀器如表2所示。

依據(jù)GB/T 5982—2017《脫粒機(jī) 試驗(yàn)方法》和JB/T 13425—2018《脫粒機(jī) 可靠性評定試驗(yàn)方法》等標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行性能試驗(yàn)，以機(jī)具作業(yè)后作物籽粒的破碎率、含雜率、未脫凈率、總損失率和作業(yè)效率為性能評價指標(biāo)，破碎率Zp、含雜率Zz和未脫凈率Sw計算如式（9）～式（11）所示。

Zp=WpWx×100%

（9）

Zz=WxzWxh×100%

（10）

Sw=WwW×100%

（11）

式中：

Wp——小樣中破碎籽粒質(zhì)量，kg；

Wx——小樣籽粒質(zhì)量，kg；

Wxz——小樣雜質(zhì)質(zhì)量，kg；

Wxh——小樣混合籽粒質(zhì)量，kg；

Ww——未脫凈損失籽粒質(zhì)量，kg；

W——總籽粒質(zhì)量，kg。

機(jī)具作業(yè)的總損失率由未脫凈損失籽粒質(zhì)量、夾帶損失籽粒質(zhì)量、清選損失籽粒質(zhì)量及飛濺損失籽粒質(zhì)量總和與總籽粒質(zhì)量的比值計算，而總籽粒質(zhì)量包括排糧槽籽粒出口籽粒質(zhì)量、簸動篩副篩排草口籽粒質(zhì)量、未脫凈損失籽粒質(zhì)量、夾帶損失籽粒質(zhì)量、清選損失籽粒質(zhì)量、飛濺損失籽粒質(zhì)量及二次處理籽粒質(zhì)量之和。總損失率S、總籽粒質(zhì)量W和排糧槽籽粒出口籽粒質(zhì)量Wc由式（12）～式（14）計算。

S=Ww+Wj+Wq+WfW×100%

（12）

W=Wc+Wci+Ww+Wj+Wq+Wf+We

（13）

Wc=Wh（1－Zz）

（14）

式中：

Wci——簸動篩副篩排草口籽粒質(zhì)量，kg；

Wj——夾帶損失籽粒質(zhì)量，kg；

Wq——清選損失籽粒質(zhì)量，kg；

Wf——飛濺損失籽粒質(zhì)量，kg；

We——二次處理籽粒質(zhì)量，kg；

Wh——

排糧槽籽粒出口混合籽粒質(zhì)量，kg。

農(nóng)業(yè)機(jī)械的作業(yè)效率是指機(jī)具在單位作業(yè)時間內(nèi)完成的作業(yè)量，即脫粒機(jī)在單位作業(yè)時間內(nèi)脫出的籽粒質(zhì)量，本設(shè)計中機(jī)具脫出的籽粒質(zhì)量包括排糧槽籽粒出口的籽粒質(zhì)量和簸動篩副篩排草口的籽粒質(zhì)量之和，機(jī)具的作業(yè)效率E可由式（15）計算。

E=Wc+Wcit×3.6

（15）

式中：

t——工作時間，s。

3.3 試驗(yàn)結(jié)果與分析

在試驗(yàn)過程中被脫粒作物采用人工均勻全喂入方式喂入，試驗(yàn)時喂入量應(yīng)為設(shè)計喂入量的0.9～1.1倍，先對試驗(yàn)作物小麥進(jìn)行草谷比和籽粒含水率測定，通過電子天平測量作物莖稈質(zhì)量和籽粒質(zhì)量5次，計算其草谷比后取平均值為0.9；通過糧食水分測試儀測量籽粒含水率5次，計算其平均值為16.2%，測定結(jié)果滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的試驗(yàn)作物籽粒草谷比為0.8～1.2、含水率為15%～20%的條件要求。試驗(yàn)作物的草谷比和籽粒含水率測量結(jié)果如表3所示。

機(jī)械的噪聲除了損傷聽力以外，還會引起其他人身損害，因此農(nóng)機(jī)作業(yè)的噪聲必須滿足標(biāo)準(zhǔn)要求，由于試驗(yàn)的清選脫粒機(jī)以電動機(jī)為動力，所以選定位于距機(jī)具表面1m、跟地面高度1.5m的前、后、左、右四個點(diǎn)為測量點(diǎn)，在機(jī)具空載運(yùn)轉(zhuǎn)正常并處于良好狀態(tài)后測定其空載運(yùn)轉(zhuǎn)噪聲，聲級計用A計權(quán)慢檔，在每點(diǎn)進(jìn)行3次噪聲測定，取其平均值為噪聲值；背景噪聲是被測機(jī)具不工作情況下測得的聲壓級，當(dāng)噪聲測量值超出背景噪聲值大于10dB時，不考慮背景噪聲的影響。本設(shè)計機(jī)具為有分離、清選功能的人工全喂入簡式脫粒機(jī)，所以空載運(yùn)轉(zhuǎn)噪聲應(yīng)不大于88dB（A），測定機(jī)具空載運(yùn)轉(zhuǎn)噪聲平均值為79.8dB（A），符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)要求。機(jī)具噪聲檢測結(jié)果如表4所示。

在清選脫粒機(jī)的作業(yè)性能試驗(yàn)中，按試驗(yàn)機(jī)具設(shè)計值中每小時最大處理量的5%左右選取3組不同重量的小麥試驗(yàn)作物，分別進(jìn)行清選脫粒作業(yè)，試驗(yàn)機(jī)具達(dá)到正常作業(yè)狀態(tài)后，采用數(shù)字轉(zhuǎn)速表在脫粒滾筒軸軸端測定滾筒轉(zhuǎn)速3次后取平均值；從排糧槽籽粒出口、簸動篩副篩末端排草口、風(fēng)機(jī)排雜出口、秸稈導(dǎo)向出口等處同時接取樣品，直至取樣結(jié)束時各取樣口同時停止取樣；分3次從排糧槽籽粒出口接取的全部混合籽粒中隨機(jī)取小樣100g，再從小樣混合籽粒中選出其中的破碎籽粒、包殼籽粒和其他雜質(zhì)；從簸動篩副篩末端排草口接取的樣品中選出未脫凈籽粒和夾帶籽粒，選出清選口和二次處理口樣品中的所有籽粒，選出風(fēng)機(jī)排雜出口樣品中的所有籽粒，收集取樣時間內(nèi)濺出機(jī)外的籽粒，分別進(jìn)行稱重記錄后對記錄數(shù)據(jù)和測量值根據(jù)式（9）～式（15）性能試驗(yàn)方法和計算公式分別進(jìn)行計算，以重復(fù)3次試驗(yàn)的平均值計算出破碎率、含雜率、未脫凈率、總損失率及作業(yè)效率等最后的測試結(jié)果。清選脫粒機(jī)試驗(yàn)結(jié)果如表5所示。

由表3、表4和表5的作業(yè)性能試驗(yàn)結(jié)果可知，本設(shè)計機(jī)具空載運(yùn)轉(zhuǎn)的噪聲測量結(jié)果為79.8dB（A），在試驗(yàn)物料的草谷比為0.9、籽粒含水率為16.2%和機(jī)具的滾筒轉(zhuǎn)速為1040r/min的條件下，機(jī)具作業(yè)后的破碎率、含雜率、未脫凈率、總損失率和作業(yè)效率分別為0.94%、1.04%、0.93%、1.36%和1120kg/h，各項(xiàng)指標(biāo)皆優(yōu)于相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。

對于破損率指標(biāo)，除了作物品種、籽粒硬度以及含水率外，機(jī)具轉(zhuǎn)速過高和籽粒在脫粒裝置內(nèi)停留時間太長等也會使破損率增高，在機(jī)具的滾筒轉(zhuǎn)速為1040r/min、滿足設(shè)計要求的條件下，試驗(yàn)中3次作業(yè)的破損率為0.93%、0.87%、1.01%，均低于相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求，平均破碎率為0.94%；對于有清選功能的脫粒機(jī)，脫粒時不干凈和篩網(wǎng)過濾效果不佳都會使含雜率過高，本設(shè)計中采用凹板篩網(wǎng)小孔的初清、簸動篩簸動和風(fēng)機(jī)吸吹的再清，簸動篩副篩的簸動和篩網(wǎng)眼過濾的三清，極大地降低了機(jī)具作業(yè)的含雜率，試驗(yàn)中含雜率平均為1.04%；本設(shè)計采用釘齒滾筒式軸流切線型脫粒裝置，相比傳統(tǒng)脫粒機(jī)提高谷物抓取能力，降低未脫凈率，對不均勻喂入和較潮濕作物的適應(yīng)性也提高，試驗(yàn)中的未脫凈率平均為0.93%；隨著破碎率和未脫凈率的降低，機(jī)具作業(yè)的總損失率也會降低，本次試驗(yàn)中機(jī)具作業(yè)的總損失率平均為1.36%、平均生產(chǎn)效率為1120kg/h，各項(xiàng)技術(shù)性能指標(biāo)均達(dá)到設(shè)計要求。

4 結(jié)論

1）" 設(shè)計的脫粒裝置中脫粒滾筒直徑為500mm、長度為900mm，脫粒滾筒上釘齒總數(shù)為54個，釘齒直徑為12mm、工作高度為70mm，且釘齒脫粒端有10°的彎曲角度，在保證分離性能好、脫凈率高和籽粒破碎率盡可能小的前提下，脫粒機(jī)具的通用性好、功耗較低，解決了脫粒滾筒規(guī)格尺寸不合理影響脫凈率和破碎率，以及作物莖稈對脫粒滾筒的纏繞問題。

2） 該振動篩偏心振動機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單緊湊，其振動篩均為清選能力較好的往復(fù)式簸動篩，在簸動篩和簸動篩副篩往復(fù)簸動運(yùn)動下，可使作物籽粒與碎莖稈、穗頭等細(xì)小雜質(zhì)邊分離邊均勻的向前簸動輸送，在保證作物籽粒清選分離效果的同時可滿足籽粒運(yùn)送的流暢性。

3） 通過性能試驗(yàn)可知，機(jī)具空載運(yùn)轉(zhuǎn)時的噪聲測量結(jié)果為79.8dB（A），在試驗(yàn)作物的草谷比滿足 0.8～1.2、含水率滿足15%～20%之間和機(jī)具的滾筒轉(zhuǎn)速滿足940～1100r/min的條件時，機(jī)具作業(yè)的破碎率為0.94%，含雜率為1.04%，未脫凈率為0.93%，總損失率為1.36%，生產(chǎn)效率為1120kg/h，各項(xiàng)性能指標(biāo)達(dá)到作業(yè)要求和相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求。

4） 5TZ-900型振動篩清選脫粒機(jī)安裝移動方便，適用于甘肅丘陵山區(qū)梯田等中小地塊小麥、燕麥等作物分段收獲后的機(jī)械化脫粒，為甘肅等西部山區(qū)農(nóng)戶庭院內(nèi)機(jī)械化脫粒提供機(jī)具保障，也為推進(jìn)山區(qū)家庭種植糧食作物機(jī)械化作業(yè)的快速發(fā)展、有效減輕農(nóng)戶脫粒作業(yè)的勞動強(qiáng)度和提高脫粒作業(yè)效率提供技術(shù)支撐。

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