玉米果穗物理力学性质分析及脱粒过程仿真研究

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1、—————————————————————玉米果穗物理力学性质分析及脱粒过程仿真研究—————————————————————ThePhysicalandMechanicalPropertyAnalysisofCornEarsandSimulationResearchonCornThreshingProgress作者姓名：马俊专业名称：农业机械化工程指导教师：于建群教授学位类别：工学硕士答辩日期：2015年6月2日摘要摘要玉米果穗物理力学性质分析及脱粒过程仿真研究玉米是一种多用途高产农作物，经过多年发展，已成为我国第一大粮食作物。由于我国地理和气候等因素的影响，玉米脱粒机的使用非常

2、广泛。因此，提高玉米脱粒机的性能对于保证玉米收后质量和农民增收起着重要的作用。本文采用离散元法研究玉米脱粒过程，在综述了玉米脱粒机和玉米果穗物理力学性质研究现状基础上，以二个品种玉米果穗和一种滚筒式玉米脱粒机为研究对象，测试分析了玉米果穗物理性质及玉米芯在脱粒过程中断裂影响因素，研究了不同因素对脱粒机工作性能的影响，并采用三维离散元分析软件AgriDEM对其脱粒过程进行仿真分析。具体的工作内容和结果如下。（1）以二个品种（亨达988号和先玉335号）的玉米果穗为研究对象，测量分析了玉米果穗穗长、行数、行粒数、穗缘角、段长比、穗直径、芯直径等表征参数，研究发现穗长和行数对玉米果穗各穗

3、直径和芯直径有显著影响，果穗的总行粒数随总穗长呈线性增大。（2）以一种钉齿式滚筒脱粒机为试验平台，研究了玉米品种、玉米含水率、果穗穗长、脱粒机滚筒转速及滚筒长度等6个因素对脱粒过程中玉米芯断裂情况的影响。得到以下结论：①脱粒后的破碎玉米芯段大多是平齐断面，而剖裂断面和半剖裂断面较少。②滚筒转速越高玉米芯断裂节数就越多，当转速提升到600r/min后，断裂节数曲线开始变得平缓；滚筒长度越长玉米芯断裂的就越多，其中平齐断面节数曲线比总断裂节数曲线变化平缓；在试验所测范围内，含水率越低，玉米芯断裂的就越少；果穗越长玉米芯断裂的就越多；不同影响因素下，玉米芯的轴断比均服从正态分布。（3）研

4、究了6个因素对脱粒机主要性能指标的影响，并采用基于离散元法的三维仿真软件对其脱粒过程进行了仿真分析，得到了以下结论：①随着滚筒速度的提高，籽粒脱净率的仿真值均大于试验值，但随着滚筒速度的提高，两者的差异逐渐较小，两者的相对误差率在1%内；随着滚筒长度的增加，脱净率仿真值整体呈增大趋势；脱净率的仿真值和试验值最大相对误差为1.86%；先玉的脱净率仿真值的相对误差大于亨达玉米。②随着滚筒速度的提高，籽粒破碎率的试验值和仿真值均增大，除了滚筒转速为500r/min时，破碎率的仿真值均大于试验值；随着滚筒长度的增加，破碎率仿真值呈增大趋势，且滚筒越长，其变化幅度越小，破碎率仿真值的最大相对

5、误差为0.54%；两种玉米果穗破碎率的仿真值差异较小，先玉破碎率的相对误差比较大。I吉林大学硕士学位论文关键词：玉米果穗，玉米芯，玉米脱粒，试验研究，仿真分析，离散元法IIAbstractAbstractThePhysicalandMechanicalPropertyAnalysisofCornEarsandSimulationResearchonCornThreshingProgressCornisamultipurposeandhighyieldcrop.Afteryearsofdevelopment,ithasbecomethelargestfoodcropinChina.C

6、ornthreshingisoneofthekeyaspectsintheprocessofcornharvesting,andcornthreshersarewidelyusedinourcountry.Therefore,itisveryimportanttoimprovethecornthresher’sperformanceforensuringthequalityofcorngrainandincreasingfarmers’income.Inthispaper,thephysicalandmechanicalpropertyofcornearsisresearched,

7、andthediscreteelementmethod(DEM)isadoptedtosimulatedanalysethecornthreshingprocess.Thereisareviewoftheresearchstatusofcornthreshers,thephysicalandmechanicalpropertyofcornearsandtheapplicationofDEMinthefieldofparticlebreakage.Weselectedt