【摘 要】
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玉米籽粒直收技术工作效率高、节省成本,是玉米机械化收获发展的必然趋势。迄今为止,玉米的机械化收获仍以果穗直收为主,仅东北、西北地区开始小范围地应用玉米籽粒直收技术。玉米籽粒直收脱粒装置存在脱粒机理不清、工作参数不优等问题,导致脱粒过程中籽粒损伤率较高、果穗脱净率较低,玉米籽粒直收技术的应用受收获期籽粒含水率的制约尤为严重。为进一步探究玉米果穗脱粒机理,优化脱粒装置的工作参数,针对由于脱粒装置脱粒机
【基金项目】
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2019山东省农业重大应用技术创新项目“玉米籽粒高效低损智能收获关键技术与装备研究”（SD2019NJ011）；
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玉米籽粒直收技术工作效率高、节省成本,是玉米机械化收获发展的必然趋势。迄今为止,玉米的机械化收获仍以果穗直收为主,仅东北、西北地区开始小范围地应用玉米籽粒直收技术。玉米籽粒直收脱粒装置存在脱粒机理不清、工作参数不优等问题,导致脱粒过程中籽粒损伤率较高、果穗脱净率较低,玉米籽粒直收技术的应用受收获期籽粒含水率的制约尤为严重。为进一步探究玉米果穗脱粒机理,优化脱粒装置的工作参数,针对由于脱粒装置脱粒机理不清、工作参数不优而引起的籽粒损伤率高、果穗脱净率低的问题,设计了一种高效率、低损伤的玉米籽粒直收脱粒装置,通过仿真分析和试验研究的方式验证该装备的可靠性和优良性,为我国玉米籽粒直收技术的研究提供参考。主要研究内容如下:（1）研究了高含水率玉米果穗的物料特性。进行了果穗三轴尺寸的全方位测量,为果穗三维模型的建立提供了数据支撑;进行了籽粒压缩特性和剪切特性试验,获得了籽粒压缩特性和剪切特性随含水率的变化规律;进行了籽粒果柄的力学特性试验,获得了籽粒果柄的力学特性随含水率的变化规律。（2）研制了纵轴流玉米籽粒直收脱粒装置试验台。基于纵轴流脱粒形式对脱粒装置的滚筒、凹板筛和脱粒元件等关键部件进行了理论分析和工作参数计算;基于有限元分析法对滚筒、凹板筛等部件进行了模态分析,获得了滚筒、凹板筛前八阶振型云图和固有振动频率,验证了滚筒、凹板筛的可靠性;基于动力学分析法对滚筒进行了动态平衡分析,验证了滚筒优良的动态平衡性能。（3）开展了脱粒装置离散元仿真分析。基于Hertz理论建立果穗与脱粒元件的接触碰撞模型,利用EDEM离散元分析软件建立果穗的离散元模型,对脱粒过程进行仿真研究,分析组合式脱粒滚筒和圆头钉齿脱粒滚筒在滚筒转速和凹板间隙变化的情况下对果穗受力情况和运动状态的影响,最终确定组合式脱粒滚筒性能优于圆头钉齿脱粒滚筒。（4）进行了玉米籽粒直收脱粒装置的台架试验。以籽粒损伤率和未脱净率为评价指标,探究滚筒转速、凹板间隙和喂入量等三个因素对脱粒装置性能的影响,并根据正交试验结果确定了最佳工作参数组合为:滚筒转速410.330r/min,凹板间隙48.944mm,喂入量9.18kg/s,预测的最佳响应值为:籽粒损伤率4.031%,未脱净率0.871%。
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