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玉米对生种子脱粒机理论分析与试验研究

作　者: 王晶
导　师: 宫元娟
学　校: 沈阳农业大学
专　业: 农业机械化工程
关键词: 玉米对生种子脱粒机分析试验研究
分类号: S226.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

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%。

全文目录

目录 4-7CONTENTS 7-9摘要 9-10Abstract 10-121 绪论 12-17 1.1 玉米对生种子及脱粒机概述 12-13 1.1.1 玉米对生种子概述 12-13 1.1.2 玉米对生种子脱粒机概述 13 1.2 玉米脱粒机国内外现状 13-15 1.2.1 打击式玉米脱粒机 13-14 1.2.2 碾压式玉米脱粒机 14 1.2.3 挤搓式玉米脱粒机 14-15 1.2.4 梳刷式玉米脱粒机 15 1.2.5 差速式玉米脱粒机 15 1.3 玉米对生种子脱粒技术推广及应用前景 15-16 1.4 玉米对生种子脱粒技术目前存在问题 16 1.5 论文研究的主要内容 16-172 对生种子脱粒机理论分析 17-25 2.1 对生种子脱粒过程受力分析 17-21 2.1.1 脱粒机结构原理及其脱粒过程分析 17-18 2.1.2 果穗传动过程受力分析 18-19 2.1.3 果穗切削过程受力分析 19-21 2.2 对生种子脱粒机工作原理分析 21-24 2.2.1 机架 21 2.2.2 进料装置 21 2.2.3 夹持进给装置 21-22 2.2.4 动力传动与减速装置 22 2.2.5 钻具固定装置 22-23 2.2.6 钻具 23 2.2.7 出料装置 23-24 2.3 对生种子脱粒机主要技术规格 24 2.4 小结 24-253 对生种子脱粒机的关键部件设计 25-37 3.1 圆柱螺旋压缩弹簧 25-30 3.1.1 圆柱螺旋压缩弹簧的几何参数 25-26 3.1.2 圆柱螺旋弹簧的受力分析 26-27 3.1.3 影响弹簧疲劳强度的因素 27-28 3.1.4 受载荷的圆柱螺旋压缩弹簧的设计 28-30 3.2 对辊夹持进给机构 30-32 3.2.1 柔性橡胶皮带 30-31 3.2.2 夹持支架 31-32 3.3 钻具固定装置 32-33 3.3.1 钻具座 32-33 3.3.2 钻具套 33 3.4 钻具 33-36 3.4.1 钻具结构 33-34 3.4.2 钻具磨削机理 34-35 3.4.3 钻具切削部分结构的问题 35 3.4.4 钻具切削部分结构的改进 35-36 3.5 小结 36-374 对生种子脱粒机脱粒工艺参数试验研究 37-56 4.1 实验材料、仪器与设备 37 4.1.1 实验原(辅)料 37 4.1.2 实验仪器与设备 37 4.2 对生种子脱粒单因素试验 37-40 4.2.1 单因素试验 37-38 4.2.2 试验结果分析 38-40 4.3 对生种子脱粒工艺参数试验研究 40-54 4.3.1 脱粒工艺分析 40 4.3.2 试验方案与结果 40-42 4.3.3 试验因素对对生种子脱粒率影响 42-50 4.3.4 试验因素对破损率影响 50-54 4.4 工艺参数优化与分析 54-55 4.5 小结 55-565 结论与建议 56-58 5.1 结论 56 5.2 建议 56-58参考文献 58-61致谢 61-62攻读硕士学位期间发表文章和著作 62

玉米对生种子脱粒机理论分析与试验研究

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