农业机械学 第七章

1、第七章 脱粒机 Threshing machine/thresher,一、 脱粒机种类、一般构造与工作原理,第七章 脱粒机 Threshing machine/thresher,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,第七章 脱粒机 Threshing machine/thresher,一、脱粒机发展过程 二、脱粒机分类 三、脱粒机构造,第一节 脱粒机的种类和构造,一、脱粒机发展过程,一、脱粒机发展过程,一、脱粒机发展过程,一、脱粒机发展过程,一、脱粒机发展过程,一、脱粒机发展过程,一、脱粒机发展过程,一、脱粒机发展过程,一、脱粒机发展过程,一、脱粒机发展过程,一、脱粒

2、机发展过程,一、脱粒机发展过程,一、脱粒机发展过程,简易稻谷脱粒机,一、脱粒机发展过程,一、脱粒机发展过程,日本研制的夹持式脱粒机,一、脱粒机发展过程,一、脱粒机发展过程,1、生产率 400-500公斤/小时； 2、脱净率98； 3、破碎率 0.1。,一、脱粒机发展过程,辽宁省凤城市凤志机械厂,一、脱粒机发展过程,一、脱粒机发展过程,淄博一诺农机厂生产的手动玉米脱粒机,一、脱粒机发展过程,一、脱粒机发展过程,一、脱粒机发展过程,一、脱粒机发展过程,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,二、脱粒机分类,普通滚筒式脱粒

3、机 轴流滚筒式脱粒机,玉米脱粒机,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,籽粒混合物,二、脱粒机分类,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。,二、脱粒机分类,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。,二、脱粒机分类,二、脱粒机分类,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：,三、脱粒机构造,茎秆,

4、谷物,三、脱粒机构造,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、脱粒装置附件 八、脱粒滚筒功率耗用和运转稳定性 九、滚筒的平衡 十、割前脱离,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。,脱粒机械的工作原理 被割谷物经脱粒机械的喂入口进入由脱粒滚筒和

5、凹版组成的脱粒间隙进行打击和搓擦后，短脱出物通过栅格状凹版进入由清选筛和风机组成的清粮装置进行清选。,一、脱粒装置的技术要求和工作原理,长脱出物则进入分离装置进行茎秆与籽粒的分离，长茎秆被排出机外，而籽粒等短脱出物则通过分离装置上的筛孔进入下方的清粮装置进行清选；在风机和清选筛的联合作用下，颖壳等细小轻杂物被吹出机外，干净的籽粒经由籽粒收集装置进入集粮装置。,一、脱粒装置的技术要求和工作原理,1、谷物的脱粒特性,谷物的脱粒特性主要是指谷物的脱粒难易程度，这种难易程度主要取决于谷粒与谷穗之间的连接强度，而他们之间的连接强度与作物的品种、成熟度和湿度有直接的关系，随着这些因素的改变，破坏谷粒与谷穗

6、之间的连接所需要的能量也是不相同的。,一、脱粒装置的技术要求和工作原理,脱粒的难易程度通常用脱下一颗籽粒所需要的功来表示。常用的方法有：牵拉法、冲击法等。试验结果表明，小麦的脱粒功A=30g.cm，小麦的脱粒功小于水稻的脱粒功。,一、脱粒装置的技术要求和工作原理,冲击法： 头部夹有谷穗的转臂在弹簧力的作用下，以高速v（厘米/秒）打击砧面，谷粒在惯性力的作用下脱粒。用脱粒所需的功（m谷粒质量 ，v速度）来表示谷粒脱粒的难易程度。如图所示。,弹簧式脱粒仪,一、脱粒装置的技术要求和工作原理,脱粒功与脱粒累积百分率,脱粒功与脱粒百分率之比,1.粳稻（湿度15%）2.南特号籼稻（湿度24%）3.南大24

7、19小麦（湿度15%）,经过实验：,一、脱粒装置的技术要求和工作原理,2、脱粒特性： 小麦比较容易脱粒， 籼稻次之，粳稻则更难脱。 脱粒功与脱粒的分离之间的关系均属常态分布（可近似认为正态分布曲线），易脱和难脱均占少数，而中等难度的为数最多。中部最易，茎部次之，顶部最难。 随着温度的增加，脱粒百分率降低，即脱粒困难。掌握谷粒湿度变化规律，适时收获，既易于脱粒，保证脱粒质量，又能降低功率消耗。,一、脱粒装置的技术要求和工作原理,冲击脱粒： 靠脱粒元件与谷物穗头的相互冲击作用而进行脱粒。冲击速度越高，脱粒能力越强，但破碎率也越大。,一、脱粒装置的技术要求和工作原理,搓擦脱粒： 靠脱粒元件与谷物之间

8、，以及谷物与谷物之间的相互摩擦而使谷物脱粒。脱粒装置的脱粒间隙的大小至关重要。,梳刷脱粒： 靠脱粒元件对谷物施加拉力而进行的脱粒。,花生脱粒机,一、脱粒装置的技术要求和工作原理,碾压脱粒： 靠脱粒元件对谷物施加挤压力而进行的脱粒。此时作用在谷物上的力主要是沿谷粒表面的法向力。,一、脱粒装置的技术要求和工作原理,振动脱粒： 靠脱粒元件对谷物施加高频振动而进行的脱粒。,一、脱粒装置的技术要求和工作原理,一、脱粒装置的技术要求和工作原理,上述几种脱粒方式是在长期的生产实践过程中总结而来的，不同的作物种类和作物品种、不同的贮存方式和后加工方式，其脱粒方法也不同，也就是说，选择何种脱粒方法完全取决于作物

9、的特性。例如：小麦与水稻的脱粒特性就有较大的差异。,一、脱粒装置的技术要求和工作原理,脱粒机的工艺流程,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、纹杆滚筒式脱粒装置,1、组成： 纹杆滚筒、栅格状凹版、间隙调节装置等 。,二、纹杆滚筒式脱粒装置,二、纹杆滚筒式脱粒装置,二、纹杆滚筒式脱粒装置,二、纹杆滚筒式脱粒装置,二、纹杆滚筒式脱粒装置,二、纹杆滚筒式脱粒装置,切流纹杆滚筒式脱粒装置的工作过程,谷物进入脱粒装置，即受到纹杆多次冲击，多数籽粒在凹板前端被脱下，随着脱粒间隙的逐渐变小，以及靠近凹板表面的谷物运动较慢，而靠近纹杆的

10、谷物运动较快等原因，谷物受到的揉搓作用愈来愈强，呈现起伏状态向出口移动，同时产生高频振动，脱下其余的籽粒。概括来说，在脱粒过程中前半部以冲击为主，后半部以揉搓为主，80%左右的籽粒可从凹板筛孔中分离出来，其余籽粒夹杂在茎秆中，从出口间隙抛出。,二、纹杆滚筒式脱粒装置,2、特点： 以搓擦脱粒为主、冲击为辅，脱粒能力和分离能力强，断稿率小，有利于后续加工处理，对多种作物有较强的适应能力，特别适用于小麦收获，多用于联合收获机上。但当喂入不均匀、谷物湿度大时，脱粒质量明显下降。,二、纹杆滚筒式脱粒装置,1.纹杆 2.中间支承圈 3.幅盘 4.滚筒轴 5.纹杆座,二、纹杆滚筒式脱粒装置,3、主要结构参数

11、,纹杆数量：m=68 滚筒转速：n=7501400r / min 凹板包角：=100120 脱粒间隙：入口1622mm / 出口46 mm,二、纹杆滚筒式脱粒装置,三、钉齿滚筒式脱粒装置,1、组成： 钉齿滚筒和钉齿凹板,三、钉齿滚筒式脱粒装置,三、钉齿滚筒式脱粒装置,2、特点： 利用钉齿对谷物的强烈冲击以及在脱粒间隙内的搓擦而进行脱粒。抓取能力强、对不均匀喂入和潮湿作物有较强的适应性。但由于断秆率较高，分离效果较差，对分离装置和清粮装置的工作造成一定的困难。,三、钉齿滚筒式脱粒装置,三、钉齿滚筒式脱粒装置,3、钉齿类型,钉齿按螺旋线分布成排地固定在齿杆上。脱粒机上常用的钉齿有板刀齿、楔齿和弓齿

12、。板刀齿薄而长，抓取和梳刷脱粒作用强，对喂入不均匀的厚层作物适应性好，打击脱粒的能力也比楔齿强。由于其梳刷作用强，齿侧间隙又大，使脱壳率降低，这是板刀齿脱水稻的一个优点。,三、钉齿滚筒式脱粒装置,钉齿的脱粒作用,三、钉齿滚筒式脱粒装置,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,4、钉齿的排列,滚筒长度和直径,滚筒生产率取决于钉齿的多少。但是钉齿的排列对脱粒性能有很大的影响，如果钉齿数量一定，而一个钉齿的运动轨迹内只有一个钉齿通过，则不仅生产率很低，而且滚筒必须很长。因此，设计时总是让若干个钉齿在同齿迹内回转。为了工作均匀，这些齿在同一齿迹内应是均匀分布的。这

13、就形成了按多头螺旋线来排列钉齿。,三、钉齿滚筒式脱粒装置,图9-22 钉齿排列,三、钉齿滚筒式脱粒装置,5、凹板,钉齿滚筒的凹板有组合式和整体式两种。组合式凹板由钉齿凹板、栅格凹板、侧弧板等组成。整体式凹板的钉齿直接固定在格板上。,三、钉齿滚筒式脱粒装置,钉齿凹板 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,三、钉齿滚筒式脱粒装置,a）整体式,b）组合式,双滚筒脱粒装置 a）双滚筒 b）带中间轮的双滚筒 1.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,四、双滚筒脱粒装置,四.双滚筒

14、脱粒装置,四、双滚筒脱粒装置,1、 特点:,双滚筒脱粒装置采用两个滚筒串联工作。第一个滚筒的转速较低，可以把成熟的好、饱满的籽粒先脱下来，并尽量在第一滚筒的凹板上分离出来。同时可使喂入的谷物层均匀和拉薄。第二个滚筒的转速较高，间隙较小，可使前一滚筒未脱净的谷粒完全脱粒。,四、双滚筒脱粒装置,2、结构形式与配置,双滚筒脱粒装置的第一滚筒大多采用钉齿式滚筒，第二滚筒为纹杆式滚筒。个别的机型上两个滚筒均采用纹杆式滚筒。第一滚筒用钉齿式有利于抓取作物，脱粒能力也强。第二滚筒用纹杆式有利于提高分离率，减少碎茎秆，这种形式适用于收获稻麦。双纹杆式滚筒仅用于收获小麦。,四、双滚筒脱粒装置,3、脱粒速度与间隙

15、,第一滚筒的脱粒速度约比单滚筒脱粒装置减低1/21/3。第二滚筒则可低23m/s。 第一滚筒的入口间隙一般与单滚筒的相同或稍大。第二滚筒的入口间隙河减小1/3左右，前后两滚筒的出口间隙则均可比单滚筒脱粒装置用得稍大。,四、双滚筒脱粒装置,4、生产率与间隙,其生产率一般比单滚筒提高3065。双滚筒的配置设计合理时，1kg/s喂入量的功率消耗比单纹秆滚筒式脱粒装置仅增加1520。,四、双滚筒脱粒装置,五、轴流滚筒脱粒装置,轴流式脱粒装置 1.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,1、轴流式滚筒脱粒装置的类型:,按谷物喂入滚筒的方向不同可分为纵向轴流式，

16、即谷物轴向喂入，轴向排出；横向轴流式脱粒装置；以及切流轴流组合式。,五、轴流滚筒脱粒装置,2、轴流式滚筒脱粒装置构造及参数选择,1）滚筒 滚筒上的脱粒部件一般为纹杆式或杆齿式、板齿式，或纹杆与杆齿组合式。,轴向喂入.轴向排出式轴流滚筒 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),五、轴流滚筒脱粒装置,五、轴流滚筒脱粒装置,2）凹板与上盖,凹板的型式有编织筛式、冲孔式和栅格式三种，其中栅格式凹板的脱粒和分离能力最强、虽然茎秆的破碎较重、但仍是较广泛应用的一种。,五、轴流滚筒脱粒装置,3）脱粒速度与脱粒间隙,由于轴流

17、滚筒式脱粒装置对谷物的脱粒时间较长，滚筒转速和间隙有少许变化对脱粒质量的影响不大，因而对安装间隙和速度调节要求不很严格，这也是它的一个优点。,4）生产率和功率耗用,轴流滚筒式脱粒装置的生产率与滚筒尺寸、凹板结构、作物状况和功率配备的情况有密切关系。概括说来，在脱粒机上每米滚筒长度约可负担的喂入量为0.60.7kg/s；分离面积大、在脱粒机上带有输送装置的可取较大值，在联合收获机上可增大一倍或一倍以上。若以分离面积计，则单位喂入量所需凹板分离面积为0.50.7m2/kg/s。,五、轴流滚筒脱粒装置,轴流式滚筒功率耗用受作物物理机械特性影响较大，比传统型更为敏感，喂入作物长度、含水率的影响均较大。

18、 采用大直径的轴流式滚筒有减少单位喂入量功率耗用的趋势。在脱小麦和整株玉米时为5.77.4kW/kg/s，脱大豆和玉米穗为2.64.8kW/kg/s，而脱水稻时为8.19.2kW/kg/s；其中用于脱茎 叶的功率耗用大致占60以上。在脱粒全过程中，喂入脱粒段的功率耗用为82，用于分离排草段为18；而在横向轴流式脱粒机上分别为65与35。,五、轴流滚筒脱粒装置,六、半喂入式脱粒装置,工农-400半喂入式脱粒机 1.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,六

19、、半喂入式脱粒装置,工作原理,主要参数,(一) 滚筒 滚筒喂入端为一段截锥体（锥角一般约50左右，宽50毫米左右），便于谷物轴向喂入。滚筒上设有多种弓齿，常用的型式如图所示。,六、半喂入式脱粒装置,六、半喂入式脱粒装置,六、半喂入式脱粒装置,六、半喂入式脱粒装置,1.滚筒轴 2.滚筒体 3.梳整齿 4.加强齿 5.脱粒齿 6.加强筋,六、半喂入式脱粒装置,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,六、半喂入式脱粒装置,六、半喂入式脱粒装置,具体形式由整机的总体配置决定和采用的割台形式决定。,倒挂侧脱适用于卧式割台，因为原来在割台上的谷物呈水平状态、只要夹住其根部

20、提起，就能很自然地转过90而成为倒挂状态，沿着滚筒的轴向从脱粒装置的端部侧向送进脱粒间隙。 特点： 这种喂入脱粒方式因谷物呈倒挂输送、靠重力能自行理直穗头，为滚筒脱粒创造良好的工作条件，脱粒时断稿抽草现象比较少；由于茎秆遮住凹板的面积小，所以凹板筛的有效分离面积比较大，有利于谷粒分离。,六、半喂入式脱粒装置,平喂上脱和平喂下脱适用于立式割台或圆盘割台，因为茎秆由割台上的直立状态向滚筒输送的过程中，只要在输送装置下安置承托，茎秆逐步转向挡板就能使茎秆转成接近于水平状态而进行脱粒。 平喂上、下脱的共同缺点： 少量茎秆会拆弯、穗头夹在茎秆中容易漏脱，形成未脱损失。下脱式由于茎秆遮住凹板筛孔，籽粒分离

21、质量受影响，易使籽粒夹在碎茎秆中或随茎秆一起排出机外。因此，排杂损失和夹带损失都较大。而上脱式，由于茎秆在滚筒的上方不会遮住凹板筛孔，分离面积增大，夹在茎秆中的籽粒也有较多机会从茎秆中抖出，因此排杂损失和夹带损失均比下脱式少。,六、半喂入式脱粒装置,弓齿的排列：,半喂入弓齿滚筒上的弓齿一般是按螺旋线分区排列的，一般分为三或四个区段。,第一区段为梳整区，约占全长10一15。梳整齿安装在滚筒喂入端梳整区的锥形面上。靠近喂入口的第一个齿是小型的，高度也低。第二、第三个齿较大、高度和齿根宽逐渐增加，齿顶多为圆弧形，其强度较大，以适应刚喂入时较大的负荷。梳整齿高为3560mm，齿根宽为60一110mm，

22、齿面与滚筒的回转方向偏15-18度，排列较稀，以利于引导禾秆进入滚筒，并将谷穗加以梳整脱粒。,六、半喂入式脱粒装置,第二区段为脱粒区，约占滚筒全长的70一75，它又分前后两区。前区约占全长的40一45，由于谷物刚喂入，脱粒量较大，在前区内应安装加强齿。为避免打断茎秆，齿的排列较稀，齿迹距也较大(约2535mm)齿顶也略低，约60mm，以保持较大的脱粒间隙。后区约占全长的30，安装着脱粒齿，主要用来将难脱的籽粒脱净，所以，弓齿排列较密，齿迹距为1525mm，甚至有小到11mm的。脱粒齿齿形较尖，齿高约6575mm，以保持较小的脱粒间隙，齿根宽较小，约35m m。 第三区为排稿区，仅占滚筒全长的8

23、-10%，为加强排草能力，齿距较密，为60mm左右，齿形与脱粒齿相同。,六、半喂入式脱粒装置,对各区弓齿分别进行试验的结果表明： 第一梳整齿可以脱下谷粒的3040，三个梳整齿总脱粒量大约是50，加强齿能脱下总量的40，脱粒齿的功用是脱下残留的、难脱的籽粒，并处理带柄籽粒和断穗。,六、半喂入式脱粒装置,螺旋头数K愈多，齿迹线在滚筒每转一圈时打击作物的次数也愈多，脱粒能力愈强；但K值过大，会增加谷粒、茎秆的破碎和功率的消耗。弓齿滚筒通常取K34。 齿排数M不宜过多，使相邻齿排间保持一定的距离，在弓齿冲击谷物后有一定的缓冲时间，以便禾杆的松动膨胀、变换位置，有利于谷粒的脱净和分离。M/K为整数，通常

24、M/K23，K34，所以M616.,六、半喂入式脱粒装置,(二) 凹板,凹板有编织筛式和栅格式两种。前者处理断穗能力强，断穗量少，但分离能力较差，谷粒损失会多些，湿脱时易堵塞；后者的性能正相反，干脱时碎草要多些。前者结构简单，常用于脱粒机上；后者在联合收获机上较普遍。,六、半喂入式脱粒装置,六、半喂入式脱粒装置,编织筛式,冲孔筛,六、半喂入式脱粒装置,(三) 排杂装置,排杂装置由排杂轮和筛板组成，设在排杂口后方，用以排出脱下的碎草、断穗，并将谷粒分离出来。排杂轮直径为200250mm，长100150mm。其上齿高约40mm，并后倾300安装。齿距为3070mm，齿顶线速度45m/s，筛板与编织

25、筛凹板相似。,六、半喂入式脱粒装置,(四) 夹持输送装置,由夹持输送链、夹持台和传动装置等组成。输送链的齿形链片与夹持台上下配合，并在横向左右交错以便将茎秆夹成曲折使其具有抗抽出的能力。,图9-37 夹持输送器 1.弹簧 2.夹持台 3.夹持输送链,六、半喂入式脱粒装置,六、半喂入式脱粒装置,(五) 功率耗用与生产率,半喂入脱粒装置的功率耗用与滚筒型式、喂入量、谷物湿度等有关。一般脱水稻时单位喂入量功率耗用为2.94kW/kg/s。脱小麦时由于茎秆光滑、干燥、牵连性小，其单位喂入量功率耗用2.2kW/kg/s。由于夹持脱粒滚筒所需扭矩变化小，其最大功率为平均值的1.2倍。,六、半喂入式脱粒装置

26、,七、脱粒装置附件,七、脱粒装置附件,滚筒脱粒装置的脱粒是一个很复杂的过程，脱粒中的功率消耗在整机功率消耗中占较大的比重。如在脱粒机上约占70，在联合收获机上占全部工作部件功耗的40或以上。它运转的稳定与否直接决定了脱粒和分离作业的质量。,八、脱粒滚筒 功率消耗和运转稳定性,(一) 脱粒滚筒的功率消耗,脱粒装置在工作时，在运转稳定性较好的条件下，其功率总消耗N由二部分组成：用于克服滚筒空转而消耗的功率Nk（占总功率消耗的5%7%）和用于脱粒阻力而消耗的功率Nt。,保障脱粒滚筒运转稳定性的条件：有足够的转动惯量；发动机有足够的储备功率和较灵敏的调速器。,1.空转功率消耗Nk,式中： A系数，A为

27、克服轴承及传动装置的摩擦阻力的功率消耗，A=（0.20.3）103 。 B系数，B3为克服滚筒转动时的空气迎风阻力而消耗的功率，B=（0.480.68）106。,八、脱粒滚筒 功率消耗和运转稳定性,2.脱粒功率消耗Nt,脱粒过程比较复杂，谷物首先是以较低的速度进入脱粒装置入口处，与高速旋转的脱粒滚筒接触，然后被拖入脱粒间隙进行搓擦，既有打击也有搓擦，研究的依据是动量守恒定率冲量转换为动量：,设P为冲击力，t为冲击时间，m为t时间内脱粒元件抓取的谷物量，m为单位时间喂入的谷物量， f为综合搓擦系数，0.70.8， V为滚筒的切向速度，m / s 。,八、脱粒滚筒 功率消耗和运转稳定性,(二) 对

28、脱粒滚筒功率耗用影响的若干因素,无论何种型式的脱粒滚筒的功率耗用在达到某一量之前总是随后者呈直线规律上升。但试验表明在超过上述喂入量以后功率耗用会按曲线较快地上升。这是由于谷层厚度与压缩载荷原以弹性变形规律变化，但在超过该值后压缩变形很小，谷层密度大增，因而功率耗用也激增 .如图,八、脱粒滚筒 功率消耗和运转稳定性,喂入速度对凹板分离率.脱不净率的影响,八、脱粒滚筒 功率消耗和运转稳定性,八、脱粒滚筒 功率消耗和运转稳定性,八、脱粒滚筒 功率消耗和运转稳定性,(三) 脱粒滚筒的运转稳定性,现代化联合收获机的发展方向是在增大生产率的同时提高作业质量。收获的损失主要原因是脱粒不净、谷粒破碎和分离不

29、净，而这些损失与脱粒滚筒和逐稿器的转速波动有密切的关系。为此一般要求脱粒滚筒和逐稿器的转速波动不大于57,八、脱粒滚筒 功率消耗和运转稳定性,(四) 对发动机的要求,1应具有足够而适当的功率储备； 2发动机或脱粒滚筒应具备足够的转动惯量。 3收获机发动机应用全程式调速器，并有足够的调速灵敏度。,由于结构设计、材质不均匀以及零件加工和装配误差等造成重心偏移，滚筒在高速旋转时产生很大的离心力。它使机器振动、轴承容易损坏。因此，对新制或修理后的滚筒必须进行平衡。,九、滚筒的平衡,滚筒的平衡,结构设计,材质不均匀,加工和装配误差等造成重心偏移； 使滚筒在高速旋转时产生很大离心力,导致机器振动,轴承摩损

30、,难以工作,轴断裂,弯曲等问题。 例 m=200g,r=0.25m,=100r/s,F=500N 之巨,所以对新制的或修理后的滚筒必须进行平衡。,平衡方法: 静平衡 动平衡(一般不进行),九、滚筒的平衡,十、割前脱粒,割前脱粒是在田间对站立的作物直接进行脱粒，即利用作物在田间生长时根部与土壤的连结力来支持住茎杆，对谷穗进行脱粒，因此这种脱粒装置也属于半喂入式脱粒装置。,特点： 脱粒时作物仍长在地上可以省去作物的输送机构，由于只对作物的穗部进行脱粒，可以不用专门的分离装置；能适应对潮湿、倒伏及高产密植作物的收获。,十、割前脱粒（气吸）,梳脱式联合收割机的主要工作部件之一是梳脱割台。它直接将籽粒从

31、仍然处于田间直立状态的茎秆上梳脱下来。脱出物主要是籽粒、断穗头和少量短茎秆。,特点： 大大减轻了复脱分离、清选装置的负荷，降低了机器的功率消耗。工作效率高、结构简单、工作性能好。,工作原理： 工作时，当滚筒向上旋转，在板齿的撞击与摩擦作用下作物被脱粒；脱下的物料以很高的初速度进入罩壳，在罩壳的导引作用下，脱出物进入输送搅龙，脱出物中部分茎秆、茎叶、颖糠等杂物被风机吸出机体外，余下部分被搅龙输送到复脱装置进行后续作业。,十、割前脱粒,1、谷物有哪五种脱粒方式？小麦和水稻最适合哪一种？ 2、纹杆滚筒式脱粒装置的工作特点是什么？,思 考 题,第三节 分离机构,第三节 分离机构,一、分离机构的功用,类

32、别和构造特点 二、逐稿器的分离原理 三、逐稿器主要参数对分离效果的影 响及其选择,第三节 分离机构,一、分离机构 的功用,类别和构造特点,只有全喂入式脱粒装置才设有分离装置，其目的就是将经脱粒装置排除的长脱出物中夹带的籽粒及断穗头分离出来，将长茎秆排出机外。由于分离原理不同，分离装置的类型也不同。,目前常用的分离装置有： 键式逐稿器、平台式逐稿器、分离轮式逐稿器等。后两种在脱粒机械或联合收获机上应用较少。,一、分离机构 的功用,类别和构造特点,一、分离机构 的功用,类别和构造特点,一、分离机构 的功用,类别和构造特点,一、分离机构 的功用,类别和构造特点,一、分离机构 的功用,类别和构造特点,

33、1、利用抛扬原理进行分离：,当分离机构对谷物茎秆层进行抛物体运动时，利用籽粒比重大、茎秆漂浮性能好的特性，将籽粒从松散的茎秆层中分离出来。,一、分离机构 的功用,类别和构造特点,双轴键式逐稿器,一、分离机构 的功用,类别和构造特点,一、分离机构 的功用,类别和构造特点,一、分离机构 的功用,类别和构造特点,一、分离机构 的功用,类别和构造特点,A由几个相互平行的键箱组成，有三、四、五、六键四种。由曲柄和键组成平行四杆机构。键箱作平面运动。将其上的脱出物不断抖动和抛扔。在运动过程中，键面上各点运动规律相同，作与曲柄相同的圆周运动。 为了使键交替对脱出物起作用，提高分离能力；也为使运动中产生的惯性

34、力部分平衡，减轻机器振动，要注意曲柄配置。 如三键与六键式的曲柄互成120，多数五键式的曲柄互成180度，而四键式的曲柄互成90。,一、分离机构 的功用,类别和构造特点,一、分离机构 的功用,类别和构造特点,一、分离机构 的功用,类别和构造特点,B主要参数： 25阶梯，阶梯长400800mm（未被取长值），阶梯落差约为150mm，阶面倾角=830，通常第一阶键倾角1较大，以后减小，键面宽度200300mm，底面与水平面夹角15 ，两曲柄轴中心线与水平面夹角约为310，有效分离面积（筛孔率）2030%。,一、分离机构 的功用,类别和构造特点,平台式逐稿器,一、分离机构 的功用,类别和构造特点,A

35、结构与工作原理: 由具有筛状面的平台、两对前后吊杆和推动的曲柄连杆机构组成。台面上各点按摆动方向作近似直线往复运动，脱出物受到台面抖动抛扔，谷粒穿过茎杆层台面上的筛孔而分离出来，茎杆而被抛出机外。如图所示。,一、分离机构 的功用,类别和构造特点,B主要参数： 台面宽度随脱粒装置的宽度而定，长度L=2m左右，平台摆幅2r=80100mm，n=200280转/分，加速度比2r/g=23时，分离效果较好，台面倾角=312，有阶梯面时，阶面倾角=1015，吊杆长度L1=L2=200400mm，摆动方向角=2535,C特点： 结构简单，分离能力低（约为键式的70%），用于茎杆层较薄的情况下。联收机应用较

36、小，主要用于脱粒机上。,一、分离机构 的功用,类别和构造特点,转轮式分离装置,一、分离机构 的功用,类别和构造特点,A组成与原理： 由分离轮和分离凹板组成，脱出物在分离轮的作用下进入凹板，谷粒在离心力作用下，穿过凹板筛孔分离出来。 B参数： D=400600mm,齿高=1575mm,齿面后倾角1530（防缠草），齿排数：68，齿迹距4050mm，齿距50150mm，轮齿尖速度1220m/s，工作间隙515mm，凹板包角=78220,一、分离机构 的功用,类别和构造特点,前苏联 “谢维尔”型脱粒系统中的转轮分离装置,一、分离机构 的功用,类别和构造特点,俄罗斯“威克3”试验型双滚筒分离轮式联合收

37、获机,一、分离机构 的功用,类别和构造特点,C. 特点： 较强的分离能力，对潮湿作物适应性强，但结构复杂，茎杆破碎高，使用较少。,一、分离机构 的功用,类别和构造特点,回转带式分离装置,工作时，落在输送带上的脱出物不断被分离轮向上抛扬，使谷粒通过茎秆层分离出来。风扇产生的气流从下方吹到茎秆层上，将其他细小夹杂物吹走，以促进分离。,一、分离机构 的功用,类别和构造特点,特点： 1、平衡性好，机器振动较小； 2、结构复杂； 3、仅靠几个分离轮作用，对脱出物抛扔和抖动不足，分离性能较差； 4、分离轮易缠草。,一、分离机构 的功用,类别和构造特点,离心分离筒式分离装置,自脱粒装置抛出的脱出物进入分离筒

38、后，随着筒壁运动，茎秆中夹带的谷粒，在离心力的作用下，通过分离筒壁上的圆孔分离出去。靠近分离筒壁沿轴向装有刮送螺旋。被筒壁带起并贴在筒壁上的茎秆，遇到这个反向旋转的螺旋推送器，被刮离筒壁。这样，使筛孔得到清理而不致堵，并使茎秆呈松散状态而谷粒容易分离出来。刮送螺旋并不断地持茎秆沿轴向送出筒外。,一、分离机构 的功用,类别和构造特点,目前分离装置存在的问题,谷物分离损失大，主要表现在夹带损失（要求0.51%）； 分离机构对负荷过于敏感； 分离机构尺寸太大（占3/4）。,脱粒装置,分离装置,1.分离过程： 键式逐稿器工作时，在曲柄连杆机构的驱动下整个键箱做平面运动，脱出物被抛离键面后在空中做抛物体

39、运动，这时，茎秆层处于松散状态，比茎秆比重较大的谷粒有更多的机会穿过茎秆层的空隙被分离出来。脱出物在抛扔过程中，长茎秆沿筛面向后输送，直至排出机外。,二、键式逐稿器的分离原理,二、键式逐稿器的分离原理,二、键式逐稿器的分离原理,用高速摄影（每秒800幅）对键式逐稿器分离过程观察，研究茎杆层在键面上的运动轨迹，发现茎杆由于弹性，气流对运动茎杆的阻力，相邻键上茎杆相互牵制作用，茎杆层实际运动和理论运动轨迹是不同的。把茎杆层的运动可以分以下五个阶段。 ：双向压缩： 当逐稿器曲柄转角到达某一个值（n=195r/min，t=27）茎杆层下部与正在向上运动的键相接触，之后随键面向上运动，而上部的茎杆因有弹

40、性而自由下落，整个茎杆层受到上下两个方向的压缩作用。,二、键式逐稿器的分离原理,：单向压缩： 随着曲柄转角t的增加，由键面所引起的压缩变形逐渐向上扩展，直至上层茎杆停止下落，这时，茎杆层随键一起向上运动，茎杆层仍受到键从下面来的单向压缩作用。直到茎杆层厚度被压缩到最小hmin。 ：单向膨松： t继续增加，若茎杆层从键的运动所获得的加速度超过了重力加速度，茎杆层开始被抛起，由于茎杆的弹性，上层茎杆先被抛起，随后下层抛起，茎杆逐渐彭松。（朝上）,二、键式逐稿器的分离原理,：双向膨松： 再过一段时间，t增加到一定值时，茎杆层的上部还继续上升，下部茎杆则开始下降（上、下） ：自由降落： 当上层茎杆上升

41、到最高点后，整个茎杆层开始自由降落，这时茎杆层膨松到最大（hmax）在茎杆层压缩的阶段，谷粒是很难分离出来的，只有当茎杆层膨松时，谷粒才可能分离出来。在茎杆层自由下落阶段，谷粒最容易通过茎杆层，这段时间越长，通过茎杆层分离到键面的谷粒越多。 在确定逐稿器运动参数时，应使茎杆层得到最长自由降落时间，即在其它条件相同时，使逐稿器处于最低位置和茎杆相遇。,二、键式逐稿器的分离原理,1.逐稿轮 2.前档帘 3.后档帘 4.键箱 5.后曲轴 6.前曲轴,很显然，作抛物体运动的物料为了能使其分离的效果更好，要么增加抛扔高度，要么增加抛扔次数，而使脱出物能产生抛物体运动的基本条件是抛射速度和抛射角度。能使双

42、轴键式逐稿器发生抛物体运动的结构参数和运动参数必须满足这一基本条件。,二、键式逐稿器的分离原理,C/,C,D,E,mr2,假设键面与水平面夹角为，曲柄半径为r，由于曲柄连杆机构为平行四边形机构运动，键面上任意一点C的运动为以r为半径的圆。若从曲柄与AE重合位置为曲柄的起始位置，则质量,为m的脱出物在C/点的受力简图如上图所示。,二、键式逐稿器的分离原理,设脱出物抛离键面的标志是键面对脱出物的支反力N = 0，所有的合外力向N向投影，t时刻时有：,N + r2m sint mgcos=0，令N = 0，则有：,r2sint= gcos,r2sint= gcos,sint 1，,r2 gcos,整

43、理得： r2 / g cos,令 r2 / g = k，k为脱出物抛离键面的特征值。,他反映了脱出物做抛物体运动的速度大小，只要kcos，脱出物就能抛起，但抛起的方向不能确定。,二、键式逐稿器的分离原理,r2/gcos只是定性地确定了脱出物沿筛面抛起的参数量，但没有定量。实际上参数的不同，物体抛起的方向是不同的。,问题： 如何定量的确定脱出物沿规定方向抛起的结构参数和运动参数？脱出物抛起的规定方向是什么？,二、键式逐稿器的分离原理,脱出物在键面上任一曲柄转角时的抛起方向,二、键式逐稿器的分离原理,曲柄起始位置：t0,二、键式逐稿器的分离原理,当t=时，V水平面，脱出物不能向后上方抛起，脱出物只

44、能在原地运动，将造成堵塞现象。故t=是最早抛起的条件。,二、键式逐稿器的分离原理,当t=/ 2时，V键面，不可能抛起。当t/ 2时，V压向键面，更不可能抛起。故t=/ 2是最晚抛起的条件。,V键面,二、键式逐稿器的分离原理,通过以上分析可得出：向后上方抛起的极限条件是：t，是已知量。为避免不能抛起，脱出物最晚抛起的极限转角t/2。由此可得出曲柄四连杆机构的曲柄回转角速度作用范围是：t/ 2。,二、键式逐稿器的分离原理,将t的两个极限转角分别代入脱出物抛起的基本条件公式r2sint=gcos，可求得两个值或n值，这就是保证脱出物向后上方抛起的曲柄旋转速度范围，键式逐稿器工作时如果超出这个范围，就

45、无法正常工作。,二、键式逐稿器的分离原理,一般情况下双轴键式分离装置的结构参数和运动参数为： r=50 mm； n=170220r/min； =180， k=22.2,双轴键式逐稿器的基本工作条件：,r2/gcos,t/2,三、逐稿器主要参数 对分离效果的影响及其选择,（一）曲轴转速n、半径r，亦即运动特征值k 前已述及两个不同n值对键式逐稿器的影响。下图表明在各个不同的喂入量q，当n由小到大变化时，总有一个损失为最小的最佳转速，q值增大时这个转速没有多大变化。但在这时n的变化所造成的损失就较大，曲线较陡，要求转速控制得越严。,键式逐稿器曲轴转速与分离损失的关系 a.q=5kg/s b.q=3

46、kg/s c.q=1.5kg/s,逐稿器(键式)的喂入量对分离效果的影响 1.q=0.75kg/s 2.q=1.5kg/s,三、逐稿器主要参数 对分离效果的影响及其选择,另外，影响分离性能的还有喂入量q，湿度，谷草比，见下图所示：,三、逐稿器主要参数 对分离效果的影响及其选择,(二)逐稿器的分离规律及其长L,宽度B,逐稿器的宽度,茎杆层越薄、越松散，谷粒分离不净的损失越少。而茎杆层厚度主要取决于逐稿器的喂入量和逐稿器的宽度，当喂入量一定时，加宽逐稿器能使茎秆层减薄，从而改善工作质量。但是，逐稿器的宽度还要与滚筒长度相配合，不然将会造成茎秆层分布不均匀。根据对联合收获机的滚筒长度和逐稿器尺寸统计，对于纹杆式滚筒，逐稿器宽度=滚筒长度；对于钉齿滚筒，逐稿器宽度=（1.41.6）滚筒长度。,三、逐稿器主要参数 对分离效果的影响及其选择,逐稿器键数：,当逐稿器宽度为1