文献综述(选题研究意义、国内外研究现状、主要参考文献等,不少于1000字)
一、课题研究的意义
目前国内生产的水稻联合收割机基本上都采用横向布置的轴流滚筒脱离装置,这种布置方式结构紧凑,在喂入量较小时作业性能也不错。但由于脱离滚筒横向布置,受空间位置的限制,脱离滚筒不能太长,因此,这类收割机普遍存在以下问题:一是由于脱离滚筒较短,脱离和分离能力受到限制 ,在喂入量稍大时夹带损失会增大;二是对潮湿作物和一些较困难的作物适应性较差。
随着水稻种植面积的不断扩大,产量的提高,对联合收效率割机的动力,工作性能,作业效率,可靠性等要求越来越高。要提高收割机的生产率,收割机的脱离长度与分离面积就要增大,因此,在尽量减少体积增大的前提下,提高联合收割机的工作效率,可靠性、对作物的适应性和清洁度已经成为收割机行业的主要课题。
纵轴流式水稻联合收割机脱粒装置采用纵向布置,可以在不增大机体的情况下加大脱离滚筒长度和分离面积。与横向轴流式联合收割机相比,它的脱粒系统有以下优势:一是可以在不断增大机体体积的情况下提高生产效率、脱净率和减少破碎率;二是作物适应性广,对潮湿作物和难脱粒作物效果也较好。
二、国内外的联合收割机脱粒系统研究状况
滚筒—凹板脱粒原理早在两个多世纪以前已经出现,至今这一原理几乎没有什么变化,遗忘的研究主要集中于脱粒部件的机械参数对脱粒性能的影响方面,目的是使脱粒部件具有最高效率。
kolganov(1956)研究了脱粒过程,据他的研究,对一种谷物,籽粒从穗头上脱下来的过程与滚筒圆周速度之间存在着一定的关系,Kolganov认为,滚筒圆周速度和穗头上脱粒所需的功的平方根有关。脱粒速度为17-34米/秒,这个速度必须低于籽粒的破碎临界速度,以免破碎。
高元恩(1976)研究了单纹杆滚筒脱粒装置和三种双滚筒脱粒装置,得出:秸草中夹带籽粒损失是限制联合收割机生产效率提高的关键。
王成芝、葛永久等于1980年前后对轴流滚筒进行了实验研究,研制出一台大型轴流滚筒试验台,目的是探究轴流滚筒的合理结构与参数。该试验台滚筒型式有三种纹杆叶片式、钉齿叶片式和钉齿式,凹板选用横栅式、单栅式、双栅式和三栅式,上盖具有不同导向板高度和导程参数,可以组成多组参数进行对比试验。
万金保、赵学笃、纪春千(1990)进行了传统型纹杆滚筒脱粒装置数学模型的建立及应用研究。为建立数学模型他们将脱粒装置的工作过程分为两个阶段,第一个阶段是籽粒被脱粒,第二阶段,被脱粒的籽粒随茎秆运动,并随机的从凹板处栅格的某处分离出来。他们认为籽粒在凹板上任何位置处被脱粒或分离是随机的。
梅田翰雄(1992)对日本联合收割机的脱粒装置进行了分析与研究,分析了谷物在脱粒室中的运动,实验测量了谷物的抗绕刚度、质量和振动特性,结果是,谷物的固有频率小于脱粒元件的冲击频率,也分析了随脱粒元件的运动枝梗的运动,结论是由于摩擦力作用,脱粒中穗头沿垂直于脱粒滚筒轴线方向运动。分析讨论了谷物和稻谷的撞击过程后,在将稻谷和脱粒元件假设为两个球的条件下,分析讨论了谷物和脱粒元件的撞击过程,计算了撞击力,给出了数学模型,并通过试验验证了结论。运用可靠性工程方法,分析了脱粒过程,用两项分布描述了脱粒概率,用Weibull描述了凹板下谷粒的分布规律。运用反馈理论描述了脱离机的动力系统。对动力系统进行了仿真,并进行了试验验证,使脱粒机动力系统特性的预测成为可能。
张金海、都丽萍1994年也对脱粒部件数学模型进行了研究,在作物在脱粒室内脱粒的机会均等,且脱下的籽粒量与未脱粒量成正比,被脱籽粒在脱粒室内的任何一处,被分离的可能性相等,且被分离的籽粒量与脱粒室的自由籽粒量成正比。
薛方期1998对切流式脱粒分离部件实验结果进行了综合分析研究,得出:1.不同直径的滚筒在线速度、脱粒间隙益阳的情况下对破碎率有影响,但其影响比打击数、脱粒间隙等因素要小;2.增加凹板包角,改变栅格间距是提高脱粒性能的有效途径;3.适当加大凹板入口第2、3格的间距,即可增加凹板的分离率,也不会降低脱粒性能,是提高凹板分离率的一种有效途径。
尹文庆、何瑞银、王耀华等1999年设计了一个脱粒装置,并且用该装置对小麦脱粒特性的测量和表示进行了研究,认为可用谷粒分离率沿凹板变化规律的函数来表示小麦的脱粒特性,提出了一个新的小麦脱粒特性的表示方法。
衣淑娟等2005年在纵置钉齿式轴流试验台上,进行了脱粒试验,目的是研究脱出物在滚筒轴向的分布规律,试验结果表明脱出物沿轴向分布受籽粒分布影响最大;籽粒沿轴向分布规律是,在20cm处为最高值,然后逐步下降,降到100cm的位置时,就几乎没有籽粒分布了,同时对纵置单轴流滚筒脱粒与分离装置功耗性能试验研究,得出结论是它的功耗影响最显著地因素是滚筒转速:各个因素及其交互作用对其功耗主要影响为喂入量与导向板导角;各因素水平间的最佳组合工艺是:喂入量为2kg/S,滚筒转速为700r/min,导向板导角为45°。
李耀明,周金芝,徐立章等2005年采用纹杆、锯齿性滚筒和栅格冲孔式组合的脱粒分离装置进行脱粒分离试验。
脱粒分离装置有三大主要部件:脱离滚筒凹板和顶盖它们对脱粒性能的影响主要表现在:1.脱离滚筒的结构形式,脱粒元件及其排列方式,滚筒的转速以及脱离滚筒和凹板、顶盖的组合形式;2.凹板的形式,凹板包角;3.顶盖中的导向板的结构,导向板的排列及其螺旋角。
近年来人们对脱粒分离系统装置做了大量的实验和研究,希望用新的脱粒分离装置来代替原有的脱粒分离装置。尽管如此,目前常用的脱粒分离装置仍为纹杆式、钉齿式和弓齿式等,它们可能有不足之处,必须系统地总结和分析前人已经作的工作,在这个基础上,进一步开发新的脱粒分离装置。
三、主要参考文献
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