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新型谷子脱粒机相关力学特性分析与试验研究

武学峰  
【摘要】:谷子的营养价值很高,经济效益随着农业产业结构调整和小杂粮种植战略的实施不断提高。我省作为谷子的主要产区收获脱粒还主要靠人力劳作,为提高劳动生产率,实现机械化生产,设计开发适合我省谷子脱粒的机械是农业生产发展的需要。 本文在综述谷物脱粒机理和相关的力学研究进展的基础上,探索谷子脱粒机理和相关生物力学特性对脱粒机具设计研究的指导和作用,对省科技攻关项目所研制的一种新型谷子脱粒机相应的脱粒机构进行了动力学分析,并对设计中需要了解的有关力学特性及设计参数进行了试验分析研究。 在分析谷子穗头和谷粒的基本生理特性的基础上,揭示了谷穗、谷粒的生理特性有较大差异的结论,其力学特性总体符合统计学规律。分别进行了对谷穗、谷粒的几何尺寸,不同含水率、不同材料表面上谷穗的滚动稳定角,谷码和脱粒过程不同阶段混合物的滑动摩擦角等与脱粒相关的机械性能参数的试验分析,表明:在不同材料表面上,谷穗的滚动稳定角,谷码及脱粒过程不同阶段混合物滑动摩擦角随着含水率的增大而增大。 针对穗伴二次分离进行的穗伴分离力试验表明:谷码所处位置与穗轴连接力呈线性关系变化,谷穗的干燥程度对谷码与穗轴连接力影响较大。针对脱粒机构动力分析中需了解的相关参数试验中进行了谷穗的静载荷压缩特性研究表明:谷穗的静压变形量在所加静载荷68.2N前变化较大,在大于68.2N后,变形量没有明显变化,该值是穗伴膨松结构被破坏的极限值,随后处于压扁状态。并在适当假设基础上,建立谷穗在静压载荷数学模型并进行相应的计算,结果与试验值误差小于4%,确定了相应的工作间隙。 对脱粒机构进行了运动学和动力学分析,获得了相应的动力学参数,并对承载送料机构进行了振动分析,得出了振动模型的一阶固有频率和振型。自制一种简易的柔性拍打试验装置进行了相应试验,结果表明:谷穗在不同拍打力作用下与对应脱净时拍打次数之间的关系呈对数关系,拍打次数随着力的增大而减小。对试验数据进行回归分析,发现对谷穗施以62N的作用力时,拍打工作节拍需要10次即可实现谷粒从穗头完全分离,脱粒率达98%以上,确定了水平波动机构相应的工作参数。 本文进行了谷子脱粒装置设计中需要了解的主要性能参数分析和试验的内容,为所针对的新型脱粒机研制奠定了分析基础和确定了相应的设计参数。


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