玉米对生种子脱粒机理论分析与试验研究

论文摘要

玉米是我国主要的粮食作物、饲料和工业原料,在国民经济发展中占有重要地位。加强玉米生产,尽快提高玉米总产量,对国家粮食生产具有重要意义。玉米果穗具有双排籽粒的特点,基于这种生物特性而产生的对生种子栽培技术,是一种新型的玉米高产栽培技术。经过试验发现,对生种子栽培的双株玉米的生物特性完全相同,且双株均能正常产果。因此在相同的种植面积下,产量提高15%～20%。对生种子脱粒机是实现玉米对生种子栽培技术的关键设备,对该设备的试验研究具有现实意义。本文在综述玉米脱粒机现状与研究进展的基础上,对对生种子脱粒机进行理论分析及关键部件设计。对生种子脱粒机关键部件主要包括圆柱螺旋压缩弹簧、对辊夹持进给机构、钻具固定装置以及钻具等部分。然后,进行脱粒工艺参数试验研究。通过单因素及四因子二次回归正交试验,研究玉米果穗直径、果穗含水率、钻具直径、钻具角度对对生种子脱粒率和破损率的影响,建立数学模型,优化试验参数。主要研究结论如下。(1)对生种子脱粒机理论分析。对生种子脱粒机依靠一套完善的动力传动与减速系统,采用内脱式工作原理,将玉米果穗从内部破碎,把玉米果穗上并列成对的种子在小穗原基近穗轴处成对取下来,形成并列成对种子体。从机器本身结构看,通过受到对辊的夹持作用,同时又有柔性橡胶带的静摩擦力的作用,使得玉米果穗完成从进料斗的进料至传送过程,直至果穗芯部接触到钻具头部,进而进行钻具的切削脱粒过程。(2)对生种子脱粒机关键部件设计。设计圆柱螺旋压缩弹簧主要几何尺寸为：节距为3.68mm,外径为18mm,内径为12mm,高度为70mm；对辊夹持进给机构采用柔性橡胶带结构,在保证玉米果穗轴线与钻具轴线的对中性的同时,降低了玉米果穗破损率；钻具固定装置包括钻具底座和钻具套两部分,二者之间必须保证精确配合,从而保证钻具在高速运转过程中的平稳性；钻具结构包括钻头和钻柄两部分,钻头必须保证—定的刃度和角度才‘能进行切削,而钻柄则需要与钻具固定装置精确配合。(3)对生种子脱粒机单因素试验研究。确定钻具角度、钻具直径、果穗直径和果穗含水率4个为显著影响因素。在玉米果穗大头向下放入进料斗的前提下,钻具角度为60°、果穗平均含水率为35%时,能够达到较高的对生种子脱粒率。(4)对生种子脱粒机四因素二次回归正交试验研究。通过建立数学模型,利用多目标非线性优化理论与方法,确定玉米对生种子脱粒的最佳参数组合：果穗平均直径为39mm时,果穗含水率为44%,钻具直径为23mm,钻具角度为74°,此时对生种子脱粒率为43.85%,籽粒破损率为0.65%；果穗平均直径为42mm时,含水率为44%,钻具直径为24mm,钻具角度为72°,此时对生种子脱粒率为42.19%,籽粒破损率为0.91%；果穗平均为直径47mm时,含水率为44%,钻具直径为25mm,钻具角度为70°,此时对生种子脱粒率为42.01%,籽粒破损率为1.24%。

论文目录

• 目录
• CONTENTS
• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 玉米对生种子及脱粒机概述
• 1.1.1 玉米对生种子概述
• 1.1.2 玉米对生种子脱粒机概述
• 1.2 玉米脱粒机国内外现状
• 1.2.1 打击式玉米脱粒机
• 1.2.2 碾压式玉米脱粒机
• 1.2.3 挤搓式玉米脱粒机
• 1.2.4 梳刷式玉米脱粒机
• 1.2.5 差速式玉米脱粒机
• 1.3 玉米对生种子脱粒技术推广及应用前景
• 1.4 玉米对生种子脱粒技术目前存在问题
• 1.5 论文研究的主要内容
• 2 对生种子脱粒机理论分析
• 2.1 对生种子脱粒过程受力分析
• 2.1.1 脱粒机结构原理及其脱粒过程分析
• 2.1.2 果穗传动过程受力分析
• 2.1.3 果穗切削过程受力分析
• 2.2 对生种子脱粒机工作原理分析
• 2.2.1 机架
• 2.2.2 进料装置
• 2.2.3 夹持进给装置
• 2.2.4 动力传动与减速装置
• 2.2.5 钻具固定装置
• 2.2.6 钻具
• 2.2.7 出料装置
• 2.3 对生种子脱粒机主要技术规格
• 2.4 小结
• 3 对生种子脱粒机的关键部件设计
• 3.1 圆柱螺旋压缩弹簧
• 3.1.1 圆柱螺旋压缩弹簧的几何参数
• 3.1.2 圆柱螺旋弹簧的受力分析
• 3.1.3 影响弹簧疲劳强度的因素
• 3.1.4 受载荷的圆柱螺旋压缩弹簧的设计
• 3.2 对辊夹持进给机构
• 3.2.1 柔性橡胶皮带
• 3.2.2 夹持支架
• 3.3 钻具固定装置
• 3.3.1 钻具座
• 3.3.2 钻具套
• 3.4 钻具
• 3.4.1 钻具结构
• 3.4.2 钻具磨削机理
• 3.4.3 钻具切削部分结构的问题
• 3.4.4 钻具切削部分结构的改进
• 3.5 小结
• 4 对生种子脱粒机脱粒工艺参数试验研究
• 4.1 实验材料、仪器与设备
• 4.1.1 实验原（辅）料
• 4.1.2 实验仪器与设备
• 4.2 对生种子脱粒单因素试验
• 4.2.1 单因素试验
• 4.2.2 试验结果分析
• 4.3 对生种子脱粒工艺参数试验研究
• 4.3.1 脱粒工艺分析
• 4.3.2 试验方案与结果
• 4.3.3 试验因素对对生种子脱粒率影响
• 4.3.4 试验因素对破损率影响
• 4.4 工艺参数优化与分析
• 4.5 小结
• 5 结论与建议
• 5.1 结论
• 5.2 建议
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间发表文章和著作