农业机械学第九章脱粒机械

第九章脱粒机械第一节脱粒机的种类和构造第二节脱粒装置第三节分离装置第一节脱粒机的种类和构造一、按脱粒程度分类：简易式脱粒机

半复式脱粒机

复式脱粒机

二、按谷物喂入的方式分类：全喂入脱粒机半喂入脱粒机简易式脱粒机——只有脱粒装置，不能分离和清粮，处理结果为混合物，尚需后续加工处理。

脱粒滚筒脱粒凹版机壳谷物长茎秆籽粒混合物半复式脱粒机——有脱粒、分离和清粮功能，能获得比较干净的籽粒，但脱粒不太彻底，仍有少量的混合物。

复式脱粒机——除了有脱粒、分离、清粮功能外，还设有复脱、复清和分级装置，能获得不同级别的干净籽粒。

全喂入式脱粒机（一）普通滚筒式脱粒机（二）轴流滚筒式脱粒机半喂入式脱粒机玉米脱粒机脱粒机一般包括以下主要部分：脱粒装置、分离装置、清粮装置、传动装置和机架等。其中，脱粒装置、分离装置、清粮装置是脱粒机械的三大组成部分，也是本章的主要讲述内容。脱粒机的一般组成籽粒滑板脱粒机械的一般结构组成及工作原理风机清粮筛脱粒装置分离装置茎秆逐稿轮喂入轮杂余谷物第二节脱粒装置一、脱粒装置的技术要求和工作原理二、纹杆滚筒式脱粒装置三、钉齿滚筒式脱粒装置四、双滚筒脱粒装置五、轴流滚筒脱粒装置六、半喂入式脱粒装置七、脱粒滚筒功率耗用和运转稳定性八、滚筒的平衡一脱粒装置的技术要求和工作原理对脱粒装置的技术要求主要是：脱得干净；谷粒破碎、暗伤尽可能少；分离性能好，这一点是联合收获机向大生产率方向发展所特别提出的要求；通用性好，能适应多种作物及多种条件；功率耗用低；在某些情况下要求保持茎稿完整或尽可能减少破碎脱粒机械的工工作原理被割谷物经脱脱粒机械的喂喂入口进入由由脱粒滚筒和和凹版组成的的脱粒间隙进进行打击和搓搓擦后，短脱出物通过栅格状凹凹版进入由清清选筛和风机机组成的清粮粮装置进行清清选。长脱出物则进入分离装装置进行茎秆秆与籽粒的分分离，长茎秆秆被排出机外外，而籽粒等等短脱出物则则通过分离装装置上的筛孔孔进入下方的的清粮装置进进行清选；在在风机和清选选筛的联合作作用下，颖壳壳等细小轻杂杂物被吹出机机外，干净的的籽粒经由籽籽粒收集装置置进入集粮装装置。谷物的脱粒特性性与脱粒原理理1、谷物的脱粒特性性谷物的脱粒特特性——主要要是指谷物的的脱粒难易程程度，这种难难易程度主要要取决于谷粒粒与谷穗之间间的连接强度度，而他们之之间的连接强强度与作物的的品种、成熟熟度和湿度有有直接的关系系，随着这些些因素的改变变，破坏谷粒粒与谷穗之间间的连接所需需要的能量也也是不相同的的。脱粒的难易程程度通常用脱脱下一颗籽粒粒所需要的功功来表示。常常用的方法有有：牵拉法、、冲击法等。。试验结果表表明，小麦的的脱粒功A=30g.cm，小麦的脱粒粒功小于水稻稻的脱粒功。。P2、谷物的脱脱粒原理⑴冲击脱粒：：靠脱粒元件件与谷物穗头头的相互冲击击作用而进行行脱粒。冲击击速度越高，，脱粒能力越越强，但破碎碎率也越大。。⑵搓擦脱粒：：靠脱粒元件件与谷物之间间，以及谷物物与谷物之间间的相互摩擦擦而使谷物脱脱粒。脱粒装装置的脱粒间间隙的大小至至关重要。⑶梳刷脱粒：：靠脱粒元件件对谷物施加加拉力而进行行的脱粒。⑷碾压脱粒：：靠脱粒元件件对谷物施加加挤压力而进进行的脱粒。。此时作用在在谷物上的力力主要是沿谷谷粒表面的法法向力。⑸振动脱粒：：靠脱粒元件件对谷物施加加高频振动而而进行的脱粒粒。上述几种脱粒粒方式是在长长期的生产实实践过程中总总结而来的，，不同的作物物种类和作物物品种、不同同的贮存方式式和后加工方方式，其脱粒粒方法也不同同，也就是说说，选择何种种脱粒方法完完全取决于作作物的特性。。例如：小麦麦与水稻的脱脱粒特性就有有较大的差异异。脱粒机的工艺艺流程谷物脱粒装置短脱出物长脱出物分离机构清粮装置茎秆杂余机外籽粒机外短脱出物70%籽粒二、切流纹杆杆滚筒式脱粒粒装置1、组成：纹纹杆滚筒、栅栅格状凹版、、间隙调节装装置等2、特点：以以搓擦脱粒为为主、冲击为为辅，脱粒能能力和分离能能力强，断稿稿率小，有利利于后续加工工处理，对多多种作物有较较强的适应能能力，特别适适用于小麦收收获，多用于于联合收获机机上。但当喂喂入不均匀、、谷物湿度大大时，脱粒质质量明显下降降。3、主要结构构参数纹杆数量：m=6~8滚筒转速：n=750~1400r/min凹版包角：αα=100~1200脱粒间隙：入入口16~22/出口4~6三、切流钉齿齿滚筒式脱粒粒装置1、组成：钉钉齿滚筒和钉钉齿凹板2、特点：利利用钉齿对谷谷物的强烈冲冲击以及在脱脱粒间隙内的的搓擦而进行行脱粒。抓取取能力强、对对不均匀喂入入和潮湿作物物有较强的适适应性。但由由于断秆率较较高，分离效效果较差，对对分离装置和和清粮装置的的工作造成一一定的困难。。(1)钉钉齿滚筒钉齿按螺旋线线分布成排地地固定在齿杆杆上。脱粒机机上常用的钉钉齿有板刀齿齿、楔齿和弓弓齿。板刀齿齿薄而长，抓抓取和梳刷脱脱粒作用强，，对喂入不均均匀的厚层作作物适应性好好，打击脱粒粒的能力也比比楔齿强。由由于其梳刷作作用强，齿侧侧间隙又大，，使脱壳率降降低，这是板板刀齿脱水稻稻的一个优点点。图9-19钉齿滚筒脱粒装置a.入口间隙b.重合度c.出口间隙h.齿高a.包角图9-20钉齿的脱粒作用(二)钉齿的的排列,滚筒筒长度和直径径滚筒生生产率率取决决于钉钉齿的的多少少。但但是钉钉齿的的排列列对脱脱粒性性能有有很大大的影影响，，如果果钉齿齿数量量一定定，而而一个个钉齿齿的运运动轨轨迹内内只有有一个个钉齿齿通过过，则则不仅仅生产产率很很低，，而滚滚筒必必须很很长。。因此此，设设计时时总是是让若若干个个钉齿齿在同同齿迹迹内回回转。。为了了工作作均匀匀，这这些齿齿在同同一齿齿迹内内应是是均匀匀分布布的。。这就就形成成了按按多头头螺旋旋线来来排列列钉齿齿。图9-22钉齿排列(三)凹凹板板钉齿滚滚筒的的凹板板有组组合式式和整整体式式两种种。组组合式式凹板板由钉钉齿凹凹板、、栅格格凹板板、侧侧弧板板等组组成。。整体体式凹凹板的的钉齿齿直接接固定定在格格板上上。图9-23钉齿凹板a）整体式b）组合式1.齿板2.栅格板3.侧弧板4.钉齿凹板5.栅格凹板6.后栅格凹板7.尾栅条四.双双滚筒筒脱粒粒装置置图9-26双滚筒脱粒装置a）双滚筒b）带中间轮的双滚筒.喂入输送装置2.钉齿滚筒和凹板3.纹杆滚筒和凹板4.逐稿轮5.顶盖6.逐稿器7.中间轮8.喂入轮(一)特特点:双滚筒筒脱粒粒装置置采用用两个个滚筒筒串联联工作作。第第一个个滚筒筒的转转速较较低，，可以以把成成熟的的好、、饱满满的籽籽粒先先脱下下来，，并尽尽量在在第一一滚筒筒的凹凹板上上分离离出来来。同同时可可使喂喂入的的谷物物层均均匀和和拉薄薄。第第二个个滚筒筒的转转速较较高，，间隙隙较小小，可可使前前一滚滚筒未未脱净净的谷谷粒完完全脱脱粒。。(二)结结构形形式与与配置置双滚筒筒脱粒粒装置置的第第一滚滚筒大大多采采用钉钉齿式式滚筒筒，第第二滚滚筒为为纹杆杆式滚滚筒。。个别别的机机型上上两个个滚筒筒均采采用纹纹杆式式滚筒筒。第第一滚滚筒用用钉齿齿式有有利于于抓取取作物物，脱脱粒能能力也也强。。第二二滚筒筒用纹纹杆式式有利利于提提高分分离率率，减减少碎碎茎秆秆，这这种形形式适适用于于收获获稻麦麦。双双纹杆杆式滚滚筒仅仅用于于收获获小麦麦。(三)脱脱粒速速度与与间隙隙第一滚滚筒的的脱粒粒速度度约比比单滚滚筒脱脱粒装装置减减低1/2～1/3。第第二滚滚筒则则可低低2－－3m/s。第一滚滚筒的的入口口间隙隙一般般与单单滚筒筒的相相同或或稍大大。第第二滚滚筒的的入口口间隙隙河减减小1/3左右右，前前后两两滚筒筒的出出口间间隙则则均可可比单单滚筒筒脱粒粒装置置用得得稍大大。(四)生生产率率与间间隙其生产产率一一般比比单滚滚筒提提高30－－65％。。双滚滚筒的的配置置设计计合理理时，，1kg/s喂喂入量量的功功率消消耗比比单纹纹秆滚滚筒式式脱粒粒装置置仅增增加15－－20％。。五.轴轴流滚滚筒脱脱粒装装置图9-27轴流式脱粒装置.顶盖2.螺旋倒板3.喂入口4.纹杆和钉齿组合滚筒5.排除口6.栅格式凹板(一)轴轴流式式滚筒筒脱粒粒装置置的类类型:按谷物物喂入入滚筒筒的方方向不不同可可分为为纵向向轴流流式，，即谷谷物轴轴向喂喂入，，轴向向排出出；横横向轴轴流式式脱粒粒装置置；以以及切切流轴轴流组组合式式。(二)轴轴流式式滚筒筒脱粒粒装置置的构构造及及参数数选择择1.滚滚筒滚筒上上的脱脱粒部部件一一般为为纹杆杆式或或杆齿齿式、、板齿齿式，，或纹纹杆与与杆齿齿组合合式。。图9-28轴向喂入.轴向排出式轴流滚筒(用于联合收获机.直径762mm，喂入量约6kg/s小麦1.分离段叶片2.脱粒段导板3.螺旋线脱粒纹杆4.附加脱粒纹杆5.喂入导板6.喂入螺旋叶片7.分离段凹板(栅格)2.凹凹板与与上盖盖凹板的的型式式有编编织筛筛式、、冲孔孔式和和栅格格式三三种，，其中中栅格格式凹凹板的的脱粒粒和分分离能能力最最强、、虽然然茎秆秆的破破碎较较重、、但仍仍是较较广泛泛应用用的一一种。。(三)脱脱粒速速度与与脱粒粒间隙隙由于轴轴流滚滚筒式式脱粒粒装置置对谷谷物的的脱粒粒时间间较长长，滚滚筒转转速和和间隙隙有少少许变变化对对脱粒粒质量量的影影响不不大，，因而而对安安装间间隙和和速度度调节节要求求不很很严格格，这这也是是它的的一个个优点点。(4)生生产率率和功功率耗耗用轴流滚滚筒式式脱粒粒装置置的生生产率率与滚滚筒尺尺寸、、凹板板结构构、作作物状状况和和功率率配备备的情情况有有密切切关系系。概概括说说来，，在脱脱粒机机上每每米滚滚筒长长度约约可负负担的的喂入入量为为0.6－－0.7kg/s；；分离离面积积大、、在脱脱粒机机上带带有输输送装装置的的可取取较大大值，，在联联合收收获机机上可可增大大一倍倍或一一倍以以上。。若以以分离离面积积计，，则单单位喂喂入量量所需需凹板板分离离面积积为0.5－0.7m2/kg/s。。轴流式滚滚筒功率率耗用受受作物物物理机械械特性影影响较大大，比传传统型更更为敏感感，喂入入作物长长度、含含水率的的影响均均较大。。采用大直直径的轴轴流式滚滚筒有减减少单位位喂入量量功率耗耗用的趋趋势。在在脱小麦麦和整株株玉米时时为5.7－7.4kW/kg/s，脱大大豆和玉玉米穗为为2.6－4.8kW/kg/s，，而脱水水稻时为为8.1－9.2kW/kg/s；；其中用用于脱茎茎叶的功功率耗用用大致占占60％％以上。。在脱粒粒全过程程中，喂喂入脱粒粒段的功功率耗用用为82％，用用于分离离排草段段为18％；而而在横向向轴流式式脱粒机机上分别别为65％与35％。。六.半喂喂入式脱脱粒装置置图9-2工农-400半喂入式脱粒机.前滑板2.凹板筛3.夹持台4.夹持输送链5.防夹带板6.弓齿7.滚筒8.切刀9.排杂副滚筒10.振动筛11.振动滑板12.固定线筛13.谷粒推运器14.风扇工作原理理和主要要参数(一)滚滚筒滚筒喂入入端为一一段截锥锥体（锥锥角一般般约500左右右，宽50毫米米左右）），便于于谷物轴轴向喂入入。滚筒筒上设有有多种弓弓齿，常常用的型型式如图图所示。。图9-33半喂入脱粒装置的梳整齿1.第一梳整齿2.第三梳整齿3.梳整齿的内齿(二)凹凹板板凹板有编编织筛式式和栅格格式两种种。前者者处理断断穗能力力强，断断穗量少少，但分分离能力力较差，，谷粒损损失会多多些，湿湿脱时易易堵塞；；后者的的性能正正相反，，干脱时时碎草要要多些。。前者结结构简单单，常用用于脱粒粒机上；；后者在在联合收收获机上上较普遍遍。(三)排排杂装装置排杂装置置由排杂杂轮和筛筛板组成成，设在在排杂口口后方，，用以排排出脱下下的碎草草、断穗穗，并将将谷粒分分离出来来。排杂杂轮直径径为200－250mm，长长100－150mm。其上上齿高约约40mm，并并后倾300安安装。齿齿距为30－70mm，齿顶顶线速度度4－5m/s，筛板板与编织织筛凹板板相似。。(四)夹夹持输输送装置置由夹持输输送链、、夹持台台和传动动装置等等组成。。输送链链的齿形形链片与与夹持台台上下配配合，并并在横向向左右交交错以便便将茎秆秆夹成曲曲折使其其具有抗抗抽出的的能力。。图9-37夹持输送器1.弹簧2.夹持台3.夹持输送链(五)功功率耗耗用与生生产率半喂入脱脱粒装置置的功率率耗用与与滚筒型型式、喂喂入量、、谷物湿湿度等有有关。一一般脱水水稻时单单位喂入入量功率率耗用为为2.94kW/kg/s。。脱小麦麦时由于于茎秆光光滑、干干燥、牵牵连性小小，其单单位喂入入量功率率耗用2.2kW/kg/s。由于于夹持脱脱粒滚筒筒所需扭扭矩变化化小，其其最大功功率为平平均值的的1.2倍。七脱脱粒滚筒筒功率耗耗用和运运转稳定定性滚筒脱粒粒装置的的脱粒是是一个很很复杂的的过程，，脱粒中中的功率率消耗在在整机功功率消耗耗中占较较大的比比重。如如在脱粒粒机上约约占70％，在在联合收收获机上上占全部部工作部部件功耗耗的40％或以以上。它它运转的的稳定与与否直接接决定了了脱粒和和分离作作业的质质量。(一)脱脱粒滚滚筒的功功率耗用用滚筒在工工作中的的功率消消耗在两两上方面面：第一一，滚筒筒空转功功率消耗耗,亦亦称为无无用功率率L1，，它包括括轴承内内摩擦和和空气对对滚筒旋旋转的阻阻力所消消耗的功功率。第二，脱脱粒的有有效功率率L2，，它是直直接消耗耗在脱粒粒工作上上的(二)对对脱粒粒滚筒功功率耗用用影响的的若干因因素无论何种种型式的的脱粒滚滚筒的功功率耗用用在达到到某一量量之前总总是随后后者呈直直线规律律上升。。但试验验表明在在超过上上述喂入入量以后后功率耗耗用会按按曲线较较快地上上升。这这是由于于谷层厚厚度与压压缩载荷荷原以弹弹性变形形规律变变化，但但在超过过该值后后压缩变变形很小小，谷层层密度大大增，因因而功率率耗用也也激增.如图图图9-41喂喂入速速度对凹凹板分离离率.脱脱不净率率的影响响(三)脱脱粒滚滚筒的运运转稳定定性现代化联联合收获获机的发发展方向向是在增增大生产产率的同同时提高高作业质质量。收收获的损损失主要要原因是是脱粒不不净、谷谷粒破碎碎和分离离不净，，而这些些损失与与脱粒滚滚筒和逐逐稿器的的转速波波动有密密切的关关系。为为此一般般要求脱脱粒滚筒筒和逐稿稿器的转转速波动动不大于于5－7％。(四)对对发动动机的要要求1．应具具有足够够而适当当的功率率储备；；2．发动动机或脱脱粒滚筒筒应具备备足够的的转动惯惯量。3．联合合收获机机的发动动机应用用全程式式调速器器，并应应有足够够的调速速灵敏度度。八.滚滚筒的平平衡由于结构构设计、、材质不不均匀以以及零件件加工和和装配误误差等造造成重心心偏移，，滚筒在在高速旋旋转时产产生很大大的离心心力。它它使机器器振动、、轴承容容易损坏坏。因此此，对新新制或修修理后的的滚筒必必须进行行平衡。。假如在在滚筒圆圆周上有有200g不平平衡质量量作用着着，当r＝0.25m，ω＝＝1001/s时，，离心力力可达500N之巨。。图9-42滚筒的平衡思考题1、谷物物有哪五五种脱粒粒方式？？小麦和和水稻最最适合哪哪一种？？2、纹杆杆滚筒式式脱粒装装置的工工作特点点是什么么？一、分离离机构的的功用,类别和和构造特特点二、逐稿器的的分离原原理三、逐稿稿器主要要参数对对分离效效果的影影响响及其选选择第三节分分离机机构一、分离离机构的的功用,类别和和构造特特点只有全喂喂入式脱脱粒装置置才设有有分离装装置，其其目的就就是将经经脱粒装装置排除除的长脱脱出物中中夹带的的籽粒及及断穗头头分离出出来，将将长茎秆秆排出机机外。由由于分离离原理不不同，分分离装置置的类型型也不同同。1、利用抛抛扬原理理进行分分离：当分离机机构对谷谷物茎秆秆层进行行抛物体体运动时时，利用用籽粒比比重大、、茎秆漂漂浮性能能好的特特性，将将籽粒从从松散的的茎秆层层中分离离出来。。目前常用用的分离离装置有有：键式逐稿稿器、平台式式逐稿器器、分离离轮式逐逐稿器，，后两种种现在已已基本淘淘汰。双轴键式式逐稿器器平台式逐逐稿器转轮式分分离装置置2、利用离离心原理理进行分分离脱出物通通过高速速旋转的的分离筒筒时，依依靠比籽籽粒大许许多倍的的离心力力将籽粒粒从茎秆秆层中通通过分离离筒周边边的分离离孔径向向甩出。。分离筒刮送螺旋二、逐稿器的的分离原原理分离过程程：键式式逐稿器器工作时时，在曲曲柄连杆杆机构的的驱动下下整个键键箱做平平面运动动，脱出出物被抛抛离键面面后在空空中做抛抛物体运运动，这这时，茎茎秆层处处于松散散状态，，比茎秆秆比重较较大的谷谷粒有较较多的机机会穿过过茎秆层层的空隙隙被分离离出来。。脱出物物在抛扔扔过程中中，长茎茎秆沿筛筛面向后后输送，，直至排排出机外外。(一)脱出物抛抛离键面面的基本本条件C/ABαrβ前后键面ωωtCDEmNmrω2mgβ假设键面面与水平平面的夹夹角为ββ，曲柄柄半径为为r，由于曲曲柄连杆杆机构为为平行四四边形机机构运动动，键面面上任意意一点C/的运动为为以r为半径的的圆。若若从曲柄柄与AE重合位置置为曲柄柄的起始始位置，，则质量量为m的脱出物物在C/点的受力力简图如如上图所所示。脱出物抛抛离键面面的基本本条件C/ABαrβ前后键面ωωtCDEmNmrω2mgβ设脱出物物抛离键键面的标标志是键键面对脱脱出物的的支反力力N=0，所有的的合外力力向N向向投影，，t时刻刻时有：：N+rω2msinωt－mgcosβ=0，令N=0，则有：：rω2sinωt=gcosβrω2sinωt=gcosβ∵sinωt≤1，∴rω2≥gcosβ整理得：：rω2/g≥cosβ令rω2/g=k，k为脱出物物抛离键键面的特特征值。。他反映了了脱出物物做抛物物体运动动的速度度大小，，只要k≥cosβ，脱出出物就能能抛起，，但抛起起的方向向不能确确定。rω2/g≥cosβ只是定定性地确确定了脱脱出物沿沿筛面抛抛起的参参数量，，但没有有定量。。实际上上参数的的不同，，物体抛抛起的方方向是不不同的。。问题：如何定量量的确定定脱出物物沿规定定方向抛抛起的结结构参数数和运动动参数？？脱出物物抛起的的规定方方向是什什么？ββωtVADNN脱出物在在键面上上任一曲曲柄转角角时的抛抛起方向向ββωtVDANN当ωt=β时，V⊥水平面面，脱出出物不能能向后上上方抛起起，脱出出物只能能在原地地运动，，将造成成堵塞现现象。故故ωt=β是最早早抛起的的条件。。AβNNωt=90oβDV当ωt=π/2时，V∥键面，，不可能能抛起。。当ωt＞π/2时，V压向键面面，更不不可能抛抛起。故故ωt=π/2是最晚抛抛起的条条件。V∥键面面V通过以上上分析可可得出：：向后上上方抛起起的极限限条件是是：ωt≥β，，β是已已知量。。为避免免不能抛抛起，脱脱出物最最晚抛起起的极限限转角ωωt≤ππ/2。。由此可可得出曲柄四连杆杆机构的曲曲柄回转角角速度作用用范围是：：β≤ωt≤π/2。将ωt的两个极限限转角分别别代入脱出出物抛起的的基本条件件公式rω2sinωt=gcosβ，可求得得两个ω值值或n值，这就是是保证脱出出物向后上上方抛起的的曲柄旋转转速度范围围，键式逐逐稿器工作作时如果超超出这个范范围，就无无法正常工工作。一般情况下下双轴键式式分离装置置的结构参参数和运动动参数为：：r=50mm，n=170~220r/minβ=180，k=2~2.2双轴键式逐逐稿器的基基本工作条条件：rω2/g≥cosββ≤ωt≤π/2(二)高速速摄影稿层在在键式逐稿器器上的运动过过程三、逐稿器主主要参数对分分离效果的影影响及其选择择（一）曲轴转转速n、半径径r，亦即运运动特征值k前已述及两个个不同n值对对键式逐稿器器的影响。图图9－52表表明在各个不不同的喂入量量q，当n由由小到大变化化时，总有一一个损失为最最小的最佳转转速，q值增增大时这个转转速没有多大大变化。但在在这时n的变变化所造成