水稻鼓形纵轴流脱粒滚筒杆齿优化与试验

作者：刘婉茹; 周勇; 徐红梅; 付建伟; 张妮; 谢干; 张国忠^*

来源：农业工程学报, 2023, 39(15): 34-45.

• 农业机械
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• 试验
• 水稻
• 脱粒滚筒
• 功耗
• EDEM

与传统杆齿式圆柱形纵轴流脱粒滚筒相比，课题组前期研制的杆齿式鼓形纵轴流脱粒滚筒可有效改善轴向负荷，降低脱粒功耗。为进一步提升该滚筒性能，该研究对杆齿进行优化，设计了圆柱杆齿、弯头杆齿和闭式弓齿3种形状杆齿，建立水稻籽粒与杆齿碰撞冲击力学模型，分析了影响功耗的杆齿结构参数。以黄华占水稻为对象，基于EDEM软件构建水稻植株离散元柔性模型，利用仿真试验建立滚筒轴向负荷监测器，探究圆柱杆齿、弯头杆齿和闭式弓齿在不同杆齿直径和脱粒间隙下对滚筒轴向负荷均匀性的影响，得出最佳杆齿结构参数为杆齿直径10 mm，脱粒间隙25 mm。以喂入量、滚筒转速和杆齿形状为试验因素，以脱粒功耗为指标开展三因素三水平Box-Behnken响应面试验，结果表明，最优结构参数下，圆柱杆齿式鼓形滚筒最优工作参数为喂入量1.1 kg/s，滚筒转速900 r/min，功耗最低为4.61 kW；弯头杆齿式鼓形滚筒最优工作参数为喂入量0.95 kg/s，滚筒转速935 r/min，功耗最低为3.58 kW，确定将鼓形滚筒杆齿优化为弯头杆齿形状。分别开展仿真与台架对比试验，结果表明，优化后的弯头杆齿式鼓形滚筒较圆柱杆齿式鼓形滚筒的轴向负荷均匀性变异系数降低10.34%，功耗降低7.15%，弯头杆齿能够有效降低鼓形滚筒脱粒功耗，提升滚筒性能。该研究可为丘陵山区小型纵轴流收获机性能优化提供参考。

• 单位
  武昌首义学院; 华中农业大学; 湖北师范大学; 自动化学院