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脱粒装置

将农作物的成熟籽粒从植株上脱落下来的装置。是脱粒机和谷物联合收割机的核心工作部件。其基本组成部分有滚筒、凹板、喂入轮和逐稿轮(图1)。工作原理是利用这些组成元件对作物籽粒连结部分施加某种作用力而使籽粒与植株脱离;并在脱离过程中

将农作物的成熟籽粒从植株上脱落下来的装置。是脱粒机谷物联合收割机的核心工作部件。其基本组成部分有滚筒、凹板、喂入轮和逐稿轮(图1)。工作原理是利用这些组成元件对作物籽粒连结部分施加某种作用力而使籽粒与植株脱离;并在脱离过程中,使被脱下的大部分籽粒穿过茎稿层和凹板筛孔得到分离。反映它的性能指标有脱净率、断穗率、籽粒破碎率、分离率和单位喂入量所需功率等。

图1 脱粒装置部件组成示意图

脱粒装置按喂入方式分为全喂入和半喂入两大类。全喂入是将带穗茎秆全部喂入脱粒装置,它不仅适用于脱稻麦类谷物,而且适用于脱其他农作物,生产效率高。但脱粒后不能保留完整茎秆,能耗高。半喂入是只将包含穗头部分的作物上部喂入脱粒装置,它主要用于脱稻麦,脱粒后的茎秆整齐完整,能耗低。按作物在脱粒装置内的流动方向分为切流型和轴流型。切流型脱粒装置工作时,作物被滚筒抓取后,沿滚筒的切线方向运动。轴流型脱粒装置工作时,作物既沿滚筒的切向运动,同时又沿滚筒轴向移动,其合成的运动轨迹为螺旋线。在全喂入脱粒装置中,脱粒部件的结构形式有滚筒式和叶轮式两种,绝大多数脱粒机谷物联合收割机都采用滚筒式脱粒装置。按滚筒上脱粒元件的不同又有纹杆式、钉齿式和杆齿式。在半喂入脱粒装置中,脱粒部件的结构形式为滚筒式,滚筒上脱粒元件为弓齿。夹持作物茎秆基部的方式有手持式和夹持式。

切流型纹杆滚筒式脱粒装置

以纹杆作为脱粒元件进行脱粒的装置。脱粒适应性能广,工作性能稳定,生产率高,脱粒质量好,茎秆破碎少,制造容易,调整方便。主要用于脱麦类作物,是应用最广泛的一种传统型脱粒装置,但对水稻、豆类和潮湿作物的脱粒适应性略差。

工作时滚筒高速旋转,抓取由喂入轮送进的作物,在纹杆的强力冲击作用和凹板表面的揉搓摩擦作用下被脱下籽粒,脱粒后的茎秆由逐稿轮排出,籽粒中的70~90%由凹板筛孔分离出来。脱麦时的纹杆线速度达28~32米/秒,脱粒间隙进口为16~18毫米,出口为4毫米。

纹杆滚筒分开式和闭式两种。开式滚筒的纹杆与纹杆之间为空腔,抓取作物的能力强,作物可以纵向喂入或横向喂入。闭式滚筒的纹杆装在封闭的薄壁圆筒上,滚筒旋转时,周围形成的空气涡流小,能耗低,稿草脱离滚筒快。纹杆滚筒直径有400、450、550和600毫米;长度有500、700、900、1100、1200、1350和1500毫米。纹杆分A型和D型,左右旋向。A型纹杆装在纹杆座上,D型纹杆直接装在滚筒的辐盘上。凹板为栅格形,它由横格板和筛条构成,筛孔长30~50毫米,孔宽8~15毫米;横隔板高出筛条5~15毫米,以阻滞作物通过脱粒间隙,充分发挥凹板工作面的脱粒及分离作用。

轴流型纹杆滚筒式脱粒装置

是20世纪70年代发展起来的一种新型结构,由纹杆滚筒及其外围的凹板与顶罩组成,凹板与顶罩形成一圆筒罩,顶罩上有导向板引导作物轴向流动。它分横向轴流式和纵向轴流式两种。横向轴流式的滚筒沿机器横向配置,作物被滚筒切向抓取后,沿导向板绕滚筒圆周作螺旋线运动。纵向轴流式的滚筒(图2)沿机器纵向配置。由3个螺旋桨或叶片组成的喂入轮固定在滚筒的前方,螺旋形的纹杆装在封闭的薄壁圆筒上。脱粒时,作物由喂入轮沿轴向喂入,并在滚筒外围作螺旋线纵向运动。由于轴流型纹杆滚筒大大提高了脱粒装置的分离能力,可以省掉结构庞大的逐稿器分离装置,因此它在谷物联合收割机上得到了应用。

图2 纵向轴流式纹杆滚筒

切流型钉齿滚筒式脱粒装置

滚筒表面的脱粒元件为各种形式的钉齿,作物可沿滚筒作切向运动,并以钉齿对籽粒的冲击力辅以凹板的揉搓作用进行脱粒。钉齿齿端线速度为28~30米/秒。脱粒能力强,生产率高,脱净率高,通用性好,可脱潮湿和难脱的作物,多应用于水稻联合收割机。但能耗较高,茎秆破碎多。

脱粒装置由钉齿滚筒和凹板组成,滚筒前后装有喂入轮和逐稿轮。钉齿有板刀齿、斜面刀齿和楔齿。齿端略向后弯曲,以减轻对茎秆的作用和避免缠草。钉齿按螺旋线排列固定在齿杆上,螺旋线头数为2~6。脱粒间隙通过调节滚筒与凹板的相对距离来调整。

轴流型杆齿滚筒式脱粒装置

作物在杆齿滚筒周围作螺旋线轴向运动,并以杆齿对籽粒的反复多次冲击而脱粒。其特点是脱净率高、分离彻底(可省掉分离装置)、籽粒破碎少、适应性广,但茎秆破碎严重。与切流型相比,其能耗较高,生产率略低。它广泛应用于稻麦脱粒机。脱粒速度麦类为20~26米/秒,水稻为18~24米/秒,大豆、玉米和高粱为7~9米/秒。杆齿滚筒有开式(图3)和闭式两种。杆齿齿形略向后弯,以螺旋线排列在齿板上或滚筒圈上。滚筒多为圆柱形,也有圆锥形的(称为锥形滚筒)。凹板有栅格式、冲孔式和编织筛式几种。凹板和顶盖形成一个圆筒,顶盖内装有螺旋形导向板,使作物作螺旋线运动。锥形滚筒的顶盖内不设导向板。作物由锥体小端喂入,大端排出。锥形滚筒的脱粒速度由小渐大,因此改善了脱粒性能,降低了籽粒破损和夹带损失。

图3 开式杆齿滚筒

叶轮式脱粒装置

利用旋转叶轮进行脱粒的装置。适用于脱小麦、水稻、玉米、豆类等多种作物。工作时,作物从喂入口喂入,经高速旋转的脱粒叶轮叶片的冲击而脱粒。叶片外缘的圆周速度视作物种类而异,小麦28~34米/秒,玉米10~14米/秒,高粱25米/秒,水稻18~22米/秒,豆类18~22米/秒。脱粒过程中,叶轮具有吸风和鼓风作用。作物以从叶轮的轴向喂入(吸风),径向排出(鼓风)的方式而运动。图4表示了两种结构的叶轮。图4(a)为带4个叶片的平面圆盘式叶轮,它无分离能力,全部籽粒和茎秆相混,只作简易的脱粒装置用。图4(b)为带12个叶片的球面圆盘式叶轮,它有部分分离能力,茎秆中尚有籽粒,需进一步分离。叶轮式脱粒装置的结构简单、体积小、重量轻、能耗低。

图4 叶轮式脱粒装置

手持式弓齿滚筒脱粒装置

用手握持禾把进行脱粒的半喂入脱粒装置。其弓齿式脱粒元件对作物起柿刷作用辅以冲击而脱下籽粒,适用于茎秆整齐、穗头一致的稻麦类作物。

人力打稻机上的脱粒装置只有一个脱粒滚筒,没有凹板配合作用。弓齿或板刀齿按螺旋线排列在滚筒表面。滚筒分开式和闭式两种。在稻麦两用的机动打稻机上,为了适应小麦容易出现断穗的脱粒特性,加强断穗处理能力,常在滚筒的前方装一块斜挡板,使它能返回脱粒间隙进行复脱。滚筒的下方装编织筛式凹板。

夹持式弓齿滚筒脱粒装置

由夹持输送器夹紧作物茎秆基部边输送边脱粒的半喂入脱粒装置。适用于脱水稻和麦类作物,广泛应用在半喂入的脱粒机和联合收割机上。脱粒装置由夹持输送器、弓齿滚筒、凹板和副滚筒组成。夹持输送器由链条和夹持台组成。滚筒(图5)表面装有按螺旋线排列的弓齿。弓齿分脱粒齿、加强齿、第一梳整齿、第二梳整齿、第三梳整齿和内齿,滚筒的喂入口一端,由一段截锥体和圆柱体相连接,截锥体上固定着强度较大的梳整齿,圆柱体上装有加强齿和脱粒齿,出口端装有击禾板,促使碎草迅速排出脱粒室。闭式滚筒配编织筛式凹板,开式滚筒配栅格凹板。滚筒盖内侧装有导向板。副滚筒上的弓齿矮而粗壮。

图5 弓齿滚筒

根据不同种类的作物选择不同的脱粒速度。脱粳稻时14~15米/秒,脱小麦时17~18米/秒,脱留种用的作物时为上述脱粒速度的60%左右。脱粒机的夹持链线速度为0.25~0.35米/秒,联合收割机的则为0.5~1.0米/秒。