第八章 脱粒机械§1 概述脱粒是收获过程中最重要的作业项目之一，是一项最繁重的体力劳动，脱粒过迟会降低收获量，还会影响谷物的品质，甚至增产不增收，食用霉变的谷物影响健康，霉变的种用谷物根本不能用作种子一、对脱粒机的需求脱净率（〉98%）；破碎少（全喂<1.5%、半喂<0.3%）；不脱壳（水稻）；暗伤少（不能种用）；生产率高；能耗低；通用性强；总损失率低（损失小全喂<2.5%，半喂<1.5%）；清洁度高（〉98%）二、谷物的脱粒特性谷物脱粒的难易程度由谷粒与穗柄的连接强度来决定其决定因素是谷粒种类、品种、成熟度、湿度小麦容易籼稻次之粳稻最难脱粒难易程度常用脱下1粒谷粒所需要的力或功的大小表示；①测量方法：弹簧秤法；离心力法 （测力）②测量方法：冲击法；打击法 （测功）③测量方法：传感器整测法 （测力测功）三、脱粒原理1、碾压：给谷穗施加压力，其力作用在谷粒表面的法向，粒与穗柄间发生剪切破坏；沿其表面亦存在切向力，也发生脱粒效果例如拖粒机与石滚，畜力与石滚）2、揉搓：脱粒元件与谷物间产生的摩擦力而脱粒元件对谷层挤压，使谷物表面产生滑动，产生展移，谷粒受切向力3、冲击：脱粒元件与谷物穗头间和互冲击使谷粒产生振动和惯性力而脱粒，冲击速度↑，脱粒愈易。
冲击↓，多次奏效4、梳刷：使谷穗通过排列较密的脱粒元件缝隙，对谷粒施加拉力，则其与柄发生分离（拉断）当然，谷粒与脱粒元件间有一定相对运动速度，则谷粒亦受冲击作用通常茎秆自动或少量纵向运动（半喂入）由于脱料的物理过程较复杂，并不是单一原理能完成脱粒的常以一种原理为主，其它原理为辅常用的有以下几种组合：用高的打击速度和紧搓，经较短的脱粒过程，如单滚筒脱粒装置用由低到高的打击速度，揉搓强度由小到大，用较长的脱粒过程，如双滚筒脱粒装置用较低的打击速度和松搓，延长脱粒过程，如轴流滚筒脱粒装置§2 脱粒装置 根据作物是否通过脱粒装置可分为全喂入式和半喂入式脱粒装置两类一、全喂入式全喂入脱粒装置中谷物整株都进入并通过脱粒装置，脱粒时谷粒一脱落下来就与茎秆搀混在一起，由分离装置分离脱的茎秆乱碎，功耗大按作物沿脱粒滚筒运动的方向又可分为切流式与轴流式两种1．普通滚筒式（切流式）按结构分：①纹杆滚筒；②钉齿滚筒；③组合滚筒（纹杆、钉齿）；④弓齿滚筒按机器性能的完善程度分为简式、半复式和复式三种简式一般只有脱粒装置，动力为3－5KW，生产率约为400－1000kg/h，脱粒后大部分谷粒与碎稿混杂，小部分与长稿混在一起，需人工清理；半复式具有脱粒、分离、清粮等部件，脱下的谷粒与稿草、颖壳等分开。
一般生产率为500－1200kg/h，配7－11KW的动力机复式除脱粒、分离、清粮装置外，还设有复脱、复清装置，并配备喂入、颖壳收集、稿草运集等装置；一般还可分级，直接得到商品粮，单独收集的饱满谷粒可作种子用生产率为2000kg/h以上，配15－22KW动力机复式脱粒机工艺流程：喂入→脱粒→分离（茎秆与夹筛籽粒分离后被排出机外）→输送器（谷粒、颖壳、断穗、碎杆等）→清选（风扇和筛子）→再次风选分级（谷粒由升运器→第二清粮室）→装袋（净谷） ↓ （断穗）升运器（螺旋式） ↓复脱器↓ ———————————————— 输送器2．轴流滚筒式作物由滚筒一端输入，在脱粒间隙内作螺旋运动，脱下谷粒同时从凹板栅格中分离出来，而茎秆从滚筒另一端输出。
较完善的还设有清粮装置二、半喂入式半喂入脱粒装置只有谷物的上半部分喂入脱粒装置，茎秆并不全部经过脱粒装置，从而可免去分离装置，茎秆保持完整和整齐有简式与复式之分复式：脱粒→清选（风扇或配挤动筛）→排杂轮→谷粒输送 ↓复脱→排杂夹持链将作物茎部夹持，沿滚筒轴间移动，穗头不断进入滚筒，其弓齿梳刷，打击穗头，脱下谷粒茎秆继续由另一端排出机外脱下谷粒、颖壳、碎草等混杂物经凹板筛孔进入清粮室，由风扇气流将杂质排出机外谷粒由输送搅龙送至出粮口副滚筒将断穗复脱，碎草排出三、常用的脱粒装置1、纹杆滚筒式脱粒装置（1）基本构件①滚筒：开式 — 抓取高度大、抓取能力强，闭式 — 空气涡流小，功耗低，不缠草 纹杆：左纹、右纹（保证作物不沿轴向 — 侧移）图9-8 纹杆类型和尺寸②凹板：栅格式，包角α=100-1500 格板孔长b =30-40mm 栅条间距a =8-15mm （过大断穗多）格板顶高h =5-15mm（保脱离与分离，过大茎秆易碎）筛孔率=筛孔总面积/凹板总面积（40—70%）图9-9 栅格状凹板a.侧视剖面图 b.分离筛孔③喂入轮：喂入方向适当。
径向喂入，滚筒不易抓取，茎秆易铡断，断穗多切向喂入时，也失去了布匀的作用④逐稿轮：尽量靠近滚筒（滚筒上方与其相切什叶轮），以防缠草⑤除草档草板：防止反吐和缠草⑥滚筒（无级）调速机构：更换不用直径皮带轮，采用无级变速速传动⑦脱粒间隙调节机构：改变凹板入、出口相对滚筒的位置⑧导向过渡栅条：水平布置比倾斜布置提高籽粒分离率27%，充分利用了逐稿器健面2）工作原理由纹杆滚筒和凹板组成作物进入脱粒间隙之初受到纹杆的多次打击，脱下大部分谷粒随后，靠近凹板的谷物运动较慢，靠近纹杆的谷物运动较快，相互产生揉搓纹杆速度比谷物运动速度高，且在谷物上刮过，使谷物产生径向高频振动和波浪式行动谷物在脱粒过程中平均速度5~8m/s，平均加速度3000m/s2，由此形成的惯性力有助脱粒所以，入口段，谷物受打击、搓擦作用，加上振动，使小麦粒脱粒基本完成；中段，穗头几乎已全部脱净；出口后，以搓擦为主，完全脱净谷物抛离速度（出滚筒）可达12-15m/s，凹板分离率达60—90%分离在入口最高，随之呈指数函数下降纹杆滚筒式的特点：较好脱离（脱粒与分离）性能，茎秆断碎较少，适用多种作物，麦类最佳，结构筒单，运用广喂不匀、湿度大，脱粒质量差。
3）工作特性讨论①脱粒速度与间隙二者是决定脱离性能主要因素脱粒速度增加，打击、擦搓作用加强，脱净率高谷物“间隙”内运动速度增加，物层变薄、离心力加大，凹板分离率提高但破碎增加考虑脱净率和破碎率关系，二者参数适当兼顾极限速度Vmax（滚筒圆周速度）— 使谷粒产生严重损伤率不高的脱离速度使用中应选低于Vmax速度经验公式：式中：Rmax —脱下与穗轴联接最强，谷粒所需的功（g.cm）m —谷粒质量（NS2/cm）α—纹杆打击方向与谷粒轴线方向夹角（0—900）ε—谷粒与纹杆打击时的恢复字数间隙：谷层在间隙中通过速度愈来愈快，谷层渐薄、为便于纹杆的抓取间隙渐小入口：出口=4：1收获干熟谷物时，可增大间隙，提高喂入量、既提高脱净率，又提高生产率增大流筒速度和增加喂入速度，均可提高谷物在间隙中的移动速度，谷物离心力增大，谷层变薄，促分离减小间隙亦使谷层速度增加，谷层变薄，有利分离，但破碎增加注意： 脱粒速度（滚筒圆周速度）→间隙（凹板与滚筒）→包角（凹板与滚筒）以上三方面力求协调、相互补充②生产率除作物特性外，生产率受装置诸多因素影响，若L（筒长）↑，D（筒径）↑，则q↑但F（凹板面积）具有极为重要作用。
所以：式中：q — 喂入量（kg/s） q0 — 单位凹板面积能承担喂入量（kg/s·m2） S — 凹板孤长（m） L — 滚筒长度（m）注意：①q0并非定值，图10-18说明它与单位喂入量所能分摊动的脱离功率有关②机器前进速度决定影响生产率，但速度与分摊动装置各部分功率有关4）参数选择①滚筒直径：450—600mm（标准化：400，450，500，550，600）②滚筒长度：1200—1500mm（标准化：500，700，900，1200，1350，1500）③纹杆数：6，8，10④凹板长度：350—700mm（包角100°—120°）⑤脱粒间隙：入口16—22mm，出口4—6mm （小麦）⑥脱粒速度：28—32m/s（小麦）⑦脱粒功率：3—3.8KW/kg/s2、钉齿滚筒式脱粒装置（1）工作原理主要由钉齿滚筒和钉齿凹板组成 钉齿滚筒脱粒装置图 钉齿的脱粒作用a.入口间隙 b.重合度 c.出口间隙 h.齿高 a.包角作物→滚筒钉齿抓取→脱粒间隙→脱粒（齿打击、齿间搓擦、齿顶与凹板工作面搓擦）→栅格状钉齿凹板分离（30—75%）特点：抓取能力，不均匀喂入适应能力、脱粒能力都很强，对潮湿作物、水稻、大量等适应性好。
装配要求高、成本高、断碎多、分离能力纸、功耗大2．基本构件及参数①滚筒：钉齿按螺旋线分布成排固定在齿板上常用齿有板刀齿、楔齿、刀齿、杆齿板力齿：薄而长，抓取及梳刷能力强，不均匀喂入时，适应性好，打击脱粒能力也强，齿侧隙大，脱壳率低，功率消耗低后倾角有利，适度可减少损失和功耗楔齿：纵断面呈楔形，齿面后弯，齿侧斜，湿杆作物不易缠绕 钉齿a.楔齿 b.板刀齿②钉齿排列按螺旋线均匀配置在滚筒上，这样可使每齿起动脱粒作用，并保证脱净，破碎减少，负荷均匀，能耗低即设计时，让若干钉齿在同齿迹内回转，且这些齿在同齿迹内应是均匀分布的图9-22 钉齿排列1）钉齿数Z（计算）钉齿总数影响生产率 Z≥q/qd式中：q — 设计喂入量（kg/s） qd — 单个钉齿脱粒能力（kg/s）与齿类型和凹板齿数有关（qd=0.02-0.04）2）齿迹距a相邻两齿迹间的距离与齿侧间隙和齿厚有关 a=2（b+δ）式中：a — 一般取25—30mm B — 钉齿厚度（平均厚度=（b1+b2）/2） δ — 齿侧隙（板刀齿10—20mm）3）齿板数M和滚筒直径D齿板数由滚筒直径和齿板间距确定。
式中：M — 取双数，6—12 D — 滚筒直径（按齿顶计算） h — 钉齿高度 S — 相邻齿板间距4）螺旋线头数kk与同一齿迹线上通过的钉齿数相等，k↑，能力↑，但茎秆破碎严重，功耗大K=2-55）滚筒长度L可根据整机总体设计考虑，亦可由生产率计算 式中：——钉齿距齿板端距离安装需要） =10—30mm6）齿间距B同一齿板上相邻两齿距离 （M为k的整数倍）脱离速度：间隙和功耗图9-25 齿侧间隙齿侧间隙：⊿σ=Hsinα式中：H —凹版径。