轴流脱粒与分离装置试验中凹板间隙的影响因素

轴流脱粒与分离装置试验中凹板间隙的影响因素

脱粒分离装置是联合收割机的重要组成部分之一。脱粒分离性能对提高联合收割机的性能非常重要。对国内外各种脱分装置的研究表明:轴流脱粒与分离装置脱粒柔和,在脱净率、破碎率、分离率等项指标方面都优于切流装置。螺旋叶片带板齿式轴流脱粒与分离装置是国内外新出现的一种脱分装置,它的籽粒破碎率和断穗率都较低,因此,对它的工作过程和参数进行研究,对指导生产具有重要意义。1脱粒与分离装置本试验采用自行研制的螺旋叶片带板齿式轴流脱粒与分离装置试验台,结构示意图如图1所示。试验台由平皮带输送机、喂入过桥、脱粒与分离装置、动力台、接料车、电气控制柜,计算机数据采集与监控系统等组成。平皮带输送机进行物料的摆放,同时进行物料喂入速度的控制。倾斜输送过桥实现物料由平皮带输送机和脱粒与分离装置喂入口之间的过渡。脱粒与分离装置由螺旋叶片带板齿式轴流滚筒和栅格式凹板组成,在滚筒与栅格之间进行脱粒和分离工作的完成。接料车进行物料从凹板落下后的承接工作,共有23×13个接料盒。通过接料盒内物料的称量,可进行籽粒、断穗、杂余等多项性能指标的试验研究。动力台由电机驱动后带动脱粒与分离装置中的滚筒转动。控制柜内装有电源、变频器和各电机电磁离合器的控制装置,通过对它的控制可以实现对各电机转速的变化调整以及电磁离合器的结合与分离。计算机数据采集与监控系统控制可以完成主轴转速、主轴转矩、主轴功率、喂入速度、喂入辊转速、脱粒滚筒线速度等参数的实时数据采集、处理,可完成对环境温度及环境湿度等环境参数的实时数据采集,可对平皮带输送机变频器电源、平皮带输送机电磁离合器、动力台变频器电源、动力台电磁离合器、输送过桥变频器电源、输送过桥电磁离合器等电气设备的开关量实施控制,并将试验过程的结果储存在计算机内。2试验材料和方法2.1稻在农户家的购买本试验在2008年10月开始,试验用水稻在大庆市的农户家中购买。试验中所用的相关仪器有:电烘箱、电子天平、秒表、钢直尺、塑料布、塑料袋、铝盒、簸箕、筛子。2.2试验开始和测试段分开试验分为三个阶段:预备区、测试区和停止工作段。由于试验开始时,输送装置、喂入装置和脱粒装置等运行不稳定,所以此时不能进行测量,当混合物充满整个脱粒空间时才可以进行数据记录。同样对于结束段的数据也必须和测试段分开。同时,测试区起始点和结束点采用把谷物喷上红漆,这样便于试验研究。试验开始前,把谷物均匀地铺放在长15m的输送带上,试验开始时,即起始段进入脱粒装置,接料盒上面的盖板处于关闭状态,从凹板分离出的脱出物直接落到盖板上。当脱粒装置内充满物料,进入测试段,推开盖板,开始计时,从凹板分离出的脱出物直接落入接料小车中,进入停止工作段时,拉回盖板,停止计时,从凹板分离出的脱出物重又落到盖板上,直至结束,一次试验完成。为消除误差,每次试验应重复三次,测定三次取平均值。3通过对旋转叶片带板齿的轴流分离和分离装置的单因素试验3.1凹板栅格尺寸对实际油松秸秆破乳工艺的影响本试验台滚筒直径为600mm,在喂入量为2kg·s-1,滚筒转速为600r·min-1,凹板间隙为30mm,顶距为30mm时,选定凹板栅格尺寸分别为16×40mm2、14×50mm2、18×40mm2、16×60mm2、18×60mm2进行试验研究。对功耗、含杂率、断穗率、糙米率、茎秆破碎程度、未脱损失率、夹带损失率、总损失率的影响如图2～5所示。由图2、3可以看出,凹板栅格的大小对功耗、断穗率、含杂率、糙米率的影响不是很显著,但栅格尺寸为14×50mm2时,功耗最小。栅格尺寸增大,含杂率有增大的趋势。这是因为栅格尺寸增大,凹板的有效分离面积增大,使得杂质漏下的机会增多,因此含杂率有增大的趋势。由图4可以看出,栅格大小对茎秆破碎程度有一定的影响,栅格面积越大,长茎秆的质量百分比越大,短茎秆的质量百分比越小,中长茎秆变化比较平缓。这是因为凹板栅格尺寸增大时,茎秆在滚筒与凹板之间运动,随着部分茎秆被粉碎,一些断碎的茎秆通过栅格落入接料盒,这样栅格面积越大,通过栅格落入接料盒的机会就越大。由图5可看出,未脱损失率、夹带损失率和总损失率是随凹板栅格尺寸的增大而逐渐增大的,可能是由于栅格尺寸增大,谷物被栅格条打击次数减少,脱粒率降低,但是变化幅度很小,这说明栅格尺寸对损失率的影响不显著。栅格尺寸为16×40mm2、14×50mm2时的未脱损失率、夹带损失率和总损失率最小。综上分析得出:凹板栅格尺寸对性能指标的影响不是很显著,但当栅格尺寸为14×50mm2时,功耗、断穗率、含杂率、糙米率、未脱损失率和夹带损失率、总损失率均较低,所以选取较优的栅格尺寸为14×50mm2。3.2凹板间隙对粒空间的影响喂入量为2kg·s-1,滚筒转速为600r·min-1,凹板栅格尺寸为14×50mm2,顶距为30mm,凹板间隙分别为15mm、21mm、30mm、39mm、46mm时,对功耗、含杂率、断穗率、糙米率、茎秆破碎程度、未脱损失率、夹带损失率、总损失率的影响如图6～9所示。由图6可知,凹板间隙从15mm变化到46mm时,由于间隙增大,脱粒空间就增大,谷物在脱粒空间内运动时与螺旋叶片和板齿表面之间产生的摩擦减小,同时谷物与螺旋叶片和板齿的打击和疏刷次数减少,因此,功耗降低。由图7可知,断穗率、含杂率、糙米率都是逐渐增加的,但变化较平缓。断穗率不易过大,过大将增大复脱的负荷。由图8可以看出,间隙增大,长茎秆的质量百分比增加,短茎秆的质量百分比降低,中长茎秆相对变化比较平缓。这是因为谷物在滚筒与凹板之间运动时,受到螺旋叶片和板齿的冲击和梳刷,使得茎秆被折断排出机外。当凹板间隙增大时,减少了茎秆被冲击和梳刷的机会,使得大间隙的长茎秆质量增多,所以,间隙为46mm的凹板,排出的长茎秆较多。相反,间隙小时,茎秆频繁与螺旋叶片和板齿接触,增加了被折断的机会,所以间隙为15mm的凹板,排出的短茎秆相对较多。随着凹板间隙的增大,损失率是增大的,如图9可以看出,凹板间隙增大,未脱损失率和夹带损失率都有逐渐增大的趋势,这主要是由于间隙增大,凹板的分离性能降低,使得脱下来的籽粒夹在茎秆中排出机外,因此夹带损失率增大。同时间隙增大,减少了籽粒与茎秆连接处撞击螺旋叶片的次数和被板齿梳刷的机会,所以籽粒未被脱下就被带出机外,未脱损失率增加。总损失率是未脱损失率和夹带损失率的总合,所以,总损失率也是增加的。4对秸秆破碎程度的影响对螺旋叶片带板齿式轴流脱粒与分离装置进行了单因素试验研究,研究了凹板栅格尺寸和凹板间隙对性能指标影响的变化规律,得出如下结论:(1)凹板栅格尺寸的变化对功耗、断穗率、含杂率、糙米率、未脱损失率、夹带损失率、总损失率的影响不显著,对茎秆破碎程度有一定的影响。综合分析得出:在喂入量、滚筒转速、凹板间隙、顶距一定的情况下,当栅格尺寸为14×50mm2时,功耗、断穗率、含杂率、糙米率、未脱损失率、夹带