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高占文
摘要:針對(duì)現(xiàn)有單穗脫粒機(jī)存在的問題,設(shè)計(jì)5TR-20型水稻單株單穗脫粒機(jī)。根據(jù)設(shè)計(jì)要求確定設(shè)計(jì)方案,詳細(xì)介紹機(jī)具結(jié)構(gòu)及關(guān)鍵部件的設(shè)計(jì)思路。機(jī)具性能試驗(yàn)結(jié)果表明:在水稻籽粒含水量18%~23%的完熟條件下,當(dāng)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速為2 100 r/min時(shí),脫凈率>99.5%,破碎率≤0.2%,飛濺率為0。
關(guān)鍵詞:脫粒機(jī);水稻;設(shè)計(jì);單株;破碎率;脫凈率
中圖分類號(hào):S226.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1674-1161(2018)01-0023-03
水稻育種是育種試驗(yàn)獲得正確結(jié)果的重要環(huán)節(jié)。與常規(guī)脫粒不同,育種脫粒作業(yè)除需滿足常規(guī)脫粒作業(yè)的要求外,還必須滿足無籽粒在機(jī)器內(nèi)滯留、不混種、便清機(jī)的特殊要求。目前,我國(guó)水稻育種脫粒仍以人工脫粒或大型脫粒機(jī)脫粒為主,間接損失大,脫粒機(jī)內(nèi)部清理困難,種子殘留量大,且易造成種子混雜,導(dǎo)致育種試驗(yàn)數(shù)據(jù)失真。為此,設(shè)計(jì)5TR-20型半喂入式水稻單穗種子脫粒機(jī),為提高育種脫粒作業(yè)效果及減輕勞動(dòng)強(qiáng)度提供適用機(jī)具。
1 水稻單株單穗脫粒機(jī)設(shè)計(jì)方案
1.1 設(shè)計(jì)要求
1) 脫粒機(jī)要具有良好的脫粒和清選能力,脫粒干凈,脫凈率高,并能提高工作效率;
2) 脫粒后,脫粒機(jī)內(nèi)部易清理,不殘留種子,以免種子混雜,導(dǎo)致育種試驗(yàn)數(shù)據(jù)失真;
3) 脫粒裝置的脫粒破損率和損失率要低,以免影響水稻種子儲(chǔ)藏和生長(zhǎng)發(fā)育;
4) 脫粒機(jī)的體積要小型化,便于攜帶,利于小區(qū)育種野外脫粒作業(yè)。
1.2 設(shè)計(jì)方案
水稻單株單穗脫粒裝置多以沖擊和蓖梳方式為主,沖擊方式易造成谷粒的損傷,蓖梳方式易造成稻穗纏繞。為解決以上技術(shù)問題,在借鑒國(guó)內(nèi)外葉片式脫粒的基礎(chǔ)上,采用以柔性脫粒工作部件為主、葉輪脫粒為輔、氣流風(fēng)選的封閉脫粒作業(yè)方式。優(yōu)化技術(shù)參數(shù)和結(jié)構(gòu)后,脫粒干凈,破損率和損失率低,脫粒全程無飛濺損失;脫粒后機(jī)具內(nèi)部易清理,避免種子間混雜。
2 5TR-20型水稻單株單穗脫粒機(jī)總體結(jié)構(gòu)
5TX-20型水稻單株單穗脫粒機(jī)主要由脫粒部件、清選部件、電動(dòng)機(jī)和變頻調(diào)速器組成,如圖1所示。
風(fēng)機(jī)固定于機(jī)架上,風(fēng)機(jī)殼體的一側(cè)安裝電動(dòng)機(jī),另一側(cè)為風(fēng)機(jī)側(cè)蓋,風(fēng)機(jī)側(cè)蓋上部設(shè)有稻穗喂入口,稻穗喂入口也是風(fēng)機(jī)進(jìn)風(fēng)口。風(fēng)機(jī)葉片安裝在電動(dòng)機(jī)輸出軸上并由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。脫粒裝置安裝在風(fēng)機(jī)葉片外側(cè),與風(fēng)機(jī)葉片繞同軸轉(zhuǎn)動(dòng)。風(fēng)機(jī)出風(fēng)口與清選風(fēng)管相連,清選管上出口為雜余出口,與雜余收集袋相連。清選管下出口與種子收集盒相連,種子收集盒用于收集脫粒后的稻谷。變頻調(diào)速器用于控制電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速,實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)無級(jí)調(diào)速。根椐稻谷的含水率、品種等選用不同的旋轉(zhuǎn)速度,以減少稻谷的破損率和損失率。
脫粒機(jī)工作原理為:作業(yè)時(shí),手持稻穗由喂入口喂入,脫粒裝置旋轉(zhuǎn)的同時(shí)梳刷、沖擊、震動(dòng),將稻谷沿輻條脫下來,稻谷和未脫凈的稻穗(或斷穗)進(jìn)入風(fēng)機(jī),由風(fēng)機(jī)對(duì)未脫凈的稻穗(或斷穗)進(jìn)行再脫粒,之后通過風(fēng)機(jī)將稻谷和雜余送入清選管,在風(fēng)機(jī)風(fēng)力的作用下,雜余由清選管上出口排出進(jìn)入雜余收集袋,干凈稻谷落入種子收集盒。
3 5TR-20型水稻單株單穗脫粒機(jī)關(guān)鍵部件
3.1 風(fēng)機(jī)
風(fēng)機(jī)為農(nóng)用葉輪式,由殼體、葉輪、側(cè)蓋組成,如圖2所示。側(cè)蓋主體部分為錐臺(tái)形,利于稻谷流動(dòng)。側(cè)蓋設(shè)有如圖3所示的弧形長(zhǎng)條孔,殼體設(shè)有如圖4所示的安裝柱。安裝時(shí),風(fēng)機(jī)側(cè)蓋上的大圓孔對(duì)準(zhǔn)風(fēng)機(jī)殼體的安裝柱,風(fēng)機(jī)側(cè)蓋與風(fēng)機(jī)殼體壓緊后向右旋轉(zhuǎn)到弧形長(zhǎng)條孔的另一端。
風(fēng)機(jī)葉輪的葉片兩面貼有橡膠,殼體的圓弧部分也貼有橡膠,橡膠的緩沖作用可減少稻谷破損率。
3.2 脫粒裝置
脫粒裝置包括左法蘭、右法蘭、主軸和輻條,如圖5所示。左法蘭和右法蘭分別設(shè)置在主軸2端,左法蘭和右法蘭之間的圓周上分別安裝有左、右傾斜輻條,左、右傾斜輻條成反向斜交叉布置。
左、右法蘭上分別沿圓周開2排安裝孔,左傾斜輻條一端安裝在左法蘭的內(nèi)周安裝孔上,另一端安裝在右法蘭對(duì)應(yīng)的外周安裝孔上;右傾斜輻條的一端安裝在左法蘭的外周安裝孔上,另一端安裝在右法蘭的相鄰內(nèi)圓周安裝孔上,形成左、右輻條交叉布置。
左、右傾斜輻條均由直徑4 mm的銅芯電線構(gòu)成,利用橡膠的緩沖作用減小稻谷破損率。由于左、右傾斜輻條成反向斜交叉布置,脫粒作業(yè)時(shí),稻穗在受輻條的梳刷、震動(dòng)作用的同時(shí)沿輻條左右滑動(dòng),可避免稻穗纏繞在脫粒元件上。未脫凈的稻穗(或斷穗)進(jìn)入風(fēng)機(jī),在風(fēng)機(jī)葉片的沖擊、柔搓作用下進(jìn)行再脫粒,之后將稻谷和雜余送入清選風(fēng)管。
3.3 電動(dòng)機(jī)和變頻調(diào)速器
電動(dòng)機(jī)的工作電壓為220 V/50 Hz、功率0.25 kW、工作轉(zhuǎn)速2 880 r/min。單項(xiàng)變頻器的功率為0.75 kW,調(diào)速范圍為0~2 800 r/min。
3.4 種子收集盒
種子收集盒與清選風(fēng)管的連接如圖6所示。脫粒作業(yè)時(shí),種子收集盒與清選風(fēng)管緊密旋合固定,兩者封閉連接。脫粒作業(yè)結(jié)束時(shí),可將種子收集盒拆下。清選風(fēng)管的雜余排出口裝有雜余收集袋,保證作業(yè)場(chǎng)所清潔。
4 5TR-20型水稻單株單穗脫粒機(jī)性能試驗(yàn)
在水稻籽粒含水量為18%~23%的完熟條件下,最佳風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速為2 100 r/min時(shí),進(jìn)行5TR-20型水稻單株單穗脫粒機(jī)脫粒工作部件對(duì)比試驗(yàn)和整機(jī)生產(chǎn)性能試驗(yàn)。
試驗(yàn)結(jié)果表明:機(jī)具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,體積小,質(zhì)量輕,使用操作方便,便于野外作業(yè);整個(gè)脫粒過程為封閉式,作業(yè)場(chǎng)所清潔、干凈;脫粒作業(yè)后易清機(jī),機(jī)內(nèi)無存?;祀s,可保證試驗(yàn)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確;脫凈率>99.5%,破碎率≤0.2%,飛濺率為0;適應(yīng)性強(qiáng),可根據(jù)水稻籽粒含水量、水稻品種調(diào)整脫粒和風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速,達(dá)到最佳脫粒效果。
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