自走式亚麻脱粒翻铺机脱粒机构的设计及参数优化
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摘 要：在现有自走式亚麻脱粒翻铺机脱粒机构的基础上，对脱粒锥辊中心线与亚麻夹持输送带之间夹角进行优化改进，通过样机试制等流程获取实验结果，对实验结果进行对比分析，最终得出改进方法可以有效提高自走式脱粒翻铺机脱粒效率的结论。
关键词：自走式脱粒翻铺机;脱粒机构;设计;参数;优化
中图分类号：S225913 文献标识码：A开放科学（资源服务）标识码
doi：10.14031/j.cnki.njwx.2020.02.001Open Science Identity（OSID）
基金项目：农业科技成果转化资金项目“4YFZ-140型自走式亚麻脱粒翻铺机”（2012GB2B200133）
作者简介：赵文才（1963-），男，黑龙江海伦人，研究员级高级工程师，研究方向：农机工程，E-mail：hlnjyys@163.com。
0 引言
亚麻是人类最早使用的天然植物纤维，距今已有1万年以上的历史。亚麻纤维具有吸汗、透气性良好和对人体无害等显著特点，在纺织领域应用越来越广泛。亚麻油含大量不饱和脂肪酸，可以用来预防高血脂症和动脉粥样硬化。此外，随着科学技术的进步，亚麻在建筑材料、农业等方面的利用，展现出了更广泛的市场空间，亚麻多用途开发利用对增产、增效和市场扩展有着积极意义[1]。
黑龙江作为我国亚麻种植的主要区域之一，其年总产约占全国亚麻产量的70%。随着农业机械化的大规模推广，利用农业机械自动化提升亚麻种植、生产效率是亟需解决的关键问题[2]。当前亚麻在播种、中耕、拔麻等环节上都已基本实现了机械化。而在亚麻生产过程中所面临的脱粒和翻麻，成为了制约亚麻机械化生产的瓶颈，为解决上述问题，一种自走式脱粒翻铺机被研制并使用，这种自走式脱粒翻铺机可以实现亚麻脱粒和翻铺的机械化[3]。经过多次实验，该脱粒机构存在脱净率不高等缺点和不足，通过对自走式脱粒翻铺机脱粒机构的设计及参数进行优化，进一步提高了自走式脱粒翻铺机脱粒效果。
1 结构设计
脱粒机构是自走式亚麻脱粒翻铺机的核心工作部件，亚麻植株通过脱粒机构，完成蒴果碾压碎壳、脱粒、籽粒筛选入箱、麻杆导入到翻麻机构这几个重要步骤。
脱粒机构主要由亚麻压辊部件、脱粒锥锟部件、夹持部件等组成，结构如图1所示。
2 脱粒机构的工作过程
亚麻通过夹持带夹持，经过压辊部件将亚麻蒴果压碎，此过程是将亚麻蒴果的坚硬外壳压碎，经碾压后的亚麻茎秆由夹持带夹持，经过脱粒锥辊时亚麻蒴果被压碎，其中没被压掉的种子被一对相对反向旋转的锥辊拨掉，脱后的种子与碎壳、短茎秆一同掉落到清选筛上，清选筛上有逐稿条，将掉落的亚麻秆逐出，筛子将亚麻蒴果壳筛出，经筛选后的种子由风选系统输送到粮箱，脱粒后的亚麻茎秆则由夹持带输送到后续装置，从而完成整个脱粒过程。
3 核心部件的设计
31 压麻辊部件的结构设计
亚麻脱粒装置中压麻辊是将亚麻蒴果坚硬外壳碾碎的一种装置，它是由一对光辊组成，在它们的相互作用下完成碾压过程，上下光辊中下辊的一端由固定架固定在机架上，另一端由托轮托住，由液压马达驱动，上辊的一端也由一个液压马达驱动，并通过弹性压紧机构来调节压紧力，进而实现调节碾压效果。
32 脱粒锥辊的结构设计
脱粒锥辊是由一對上下布置的带棱条的锥辊组成，其中每个锥辊由24个（12长，12短）光滑钢条焊接在锥筒的外部，锥辊由马达驱动的变速箱驱动完成相对等速转动，从而完成脱粒过程，其结构如图2所示。
4 理论计算
根据设计好的光辊和锥辊的具体尺寸，我们制造了一个1∶1的模型来确定光辊和锥辊的转速，主要依据的指标有脱净率和伤麻率，设计的期望值是脱净率越高越好，伤麻率越低越好，但是这两个数值与转速的关系一个正相关，一个负相关，经综合实验与理论计算取其综合值最高时，其作业效果最优。
由实验数据（详见表1）得出结论：伤麻率在脱粒锥辊的转速超过500 r·min-1时，急剧增加，而脱净率在超过500 r·min-1时急剧降低，故得脱粒锥辊转速500 r·min-1左右最佳。脱粒锥辊的设计转速为500 r·min-1，压麻辊的线速度则由皮带的速度决定，在此不做论述。
6 对比试验
将装有本装置的自走式亚麻脱粒翻铺机与5TY-140型牵引式亚麻脱粒机、5TY-500型固定式亚麻脱粒机和5YF-150型牵引式翻麻脱粒机进行对比试验，试验结果见表2。
7 优化设计
根据亚麻的植物学特点，亚麻的蒴果主要集中在亚麻植株的中上部，综合考虑到麻铺在放铺过程中存在根差，脱粒锥辊与亚麻植株接触位置主要集中在麻株高度70～110 cm区段，本设计中的脱粒锥辊中心线与亚麻夹持输送带之间保持夹角，如图3所示。
综合图3实验数据，可以得出以下结论：
根差较大，亚麻蒴果分布不均匀的麻铺，α3角取大值时脱粒，利于所有的蒴果脱粒，但对于蒴果相对集中的麻铺，脱净率明显下降。
亚麻蒴果相对集中的麻铺，α3角取小值时脱粒，脱净率高，但遇到根差大、蒴果分散的麻铺，脱粒效果差。
8 结论
通过对比实验表明，选择合适的脱粒锥辊中心线与亚麻夹持输送带之间的夹角可以不受蒴果是否集中的影响，并充分保证脱净率。经过试验最终确定脱粒锥辊中心线与亚麻夹持输送带之间夹角为235°。
参考文献：
[1]吴广文， 袁红梅， 宋喜霞，等.黑龙江亚麻产业发展前景分析[J]. 中国麻业科学， 2018， 40（2）：92-94.
[2]曹海峰，高立辉，胡科全，等.我国亚麻生产机械化及产业发展建议[J]. 中国农机化学报， 2009（3）：22-25.
[3]赵文才， 公衍峰， 王志远，等. 自走式亚麻脱粒翻铺机的脱粒机构[J]. 农机化研究， 2010， 32（2）：78-80.
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