玉米脱粒机板齿螺旋角与脱粒特性的影响研究

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1、2015年3月农机化研究第3期玉米脱粒机板齿螺旋角与脱粒特性的影响研究余罗兼(福建工程学院机械与汽车工程学院，福州350118)摘要:以板齿式脱粒工艺及其对应仿生技术为基础及板齿式玉米脱粒装置的主脱粒轴板齿螺旋角为研究对象，分析了玉米脱粒机板齿螺旋角与脱粒特性的影响关系。同时，利用有限元分析软件ANSYS，分析板齿螺旋角与板齿最大应力之间的关系，得到板齿最大应力随板齿螺旋角的变化的趋势。分析结果表明，当板齿螺旋角在35°～40°之间时，板齿脱粒特性较好。该研究对进一步提高脱粒工艺的水平具有重要的现实意义。关键词:玉米

2、脱粒机;板齿式;螺旋角;有限元分析+中图分类号:S226．12文献标识码:A文章编号:1003－188X(2015)03－0062－03DOI:10.13427/j.cnki.njyi.2015.03.015素。0引言本文以挤搓式玉米脱粒装置的板齿螺旋角为研究玉米是全球三大粮食作物之一，亦是我国最主要分析对象，采用ANSYS14．0WOＲKBENCH模块对其的粮食作物，其生产水平对中国乃至世界粮食构成和进行有限元分析，得到板齿螺旋角的相关应力参数，粮食安全起着至关重要的作用。玉米脱粒机是提高并分析板齿螺旋角的变化规律

3、，为今后进行类似产品玉米生产效率的有效工具，当前已经广泛应用于玉米的设计和分析打下基础。［1］脱粒作业中。板齿式脱粒工艺因其脱净率高、破损1挤搓式玉米脱粒装置率低，已经取代了传统的钉齿或窄板齿脱粒工艺。文献［2］针对这两种脱粒工艺的机器进行分析比较，得1．1脱粒装置的基本结构出板齿式脱粒工艺各项性能优于钉齿式脱粒工艺，板挤搓式玉米脱粒装置采取了挤搓脱粒的方法，运齿式脱粒工艺的推广应用是大势所趋。许多学者和用仿生的手段，模仿手搓动玉米的动作，促使玉米与研究人员已经展开了对板齿式脱粒工艺的研究和探玉米棒棰最终分离。玉米脱

4、粒装置结构如图1所示。［3］索。李心平等通过仿生学方法，借鉴鸡喙啄玉米颗该装置由制动阀、栅格架和主脱粒轴组成。在脱粒区粒的过程，得出玉米脱粒过程是近似三角楔插入颗粒域间，因板齿和主脱粒轴存在螺旋角，存在向上及向［4］间隙作用的过程。赵武云等研制了一种变间距的前的分力所以玉米果穗沿着上下及前方运动，两边和螺旋板齿式玉米脱粒装置，通过改变芯口压板，使板底部的栅格架进行来回挤搓，从而实现了玉米脱粒。齿式玉米脱粒机的破损率大大降低，机器的效率和稳［5］定性大幅提升。柳建安等研制了一种螺旋挤搓式玉米脱粒装置，并通过实践验证，滚

5、筒线速度值在3．2［6］～3．9m/s之间机器运行效果最佳。赵学观等提出了一种复式双滚筒玉米脱粒工艺的方法，并证明板齿式脱粒工艺各影响因素中的主次关系为:主滚筒的转速因素＞螺旋角因素＞副滚筒转速因素。上述研究表明，在挤搓式玉米脱粒装置中，当滚筒的线速度一定时，脱粒工艺的效果取决于螺旋角因收稿日期:2014－05－16图1玉米脱粒装置结构图基金项目:”十二五”国家科技支撑计划项目(2012BAF12B15);国家Fig．13Dmodelofadrumtypecornsheller“863计划”项目(2013AA0410

6、06);福建工程学院青年基金1．2主脱粒轴的设计项目(GY－Z13008)作者简介:余罗兼(1982－)，男，福州人，讲师，(E－mail)ylj14@163．当前，对空间颗粒粒子运动分析比较有效的模拟com。·62·2015年3月农机化研究第3期方法是离散单元法，它通过追踪单个粒子的运动轨迹来模拟整个工作区域中粒子运动。其单位模型的方程为···xt(t)=xi(t)/t=［∑f(t)］/mi(1)i···θt(t)=θi(t)/t=［∑M(t)］/Ii(2)i其中，xi、∑f(t)、mi分别为单元i的位移、

7、作用合力和质量大小;θi、∑M(t)、Ii分别为单元i的角位移、图3板齿模型的建立合力矩和转动惯量。Fig．3Solidmodelofboard－teeth本文以文献［7］提供的脱粒离散元法为基础，设计出图2所示的主脱粒轴。由图2可以看出，板齿采用渐进的分布方式以尽可能地接近仿生布置的效果。此外，板齿与主脱粒轴呈一定角度的布置，使脱粒效果尽可能接近离散元分析的数值，并以此轴和配合板齿所夹的螺旋角作为本次分析的实验对象。图4材料属性的添加Fig．4Settingofthematerialproperties1．板齿2．

8、螺旋角3．主脱粒轴图2主脱粒轴板齿分布图Fig．2Structureofcornsheller’sboard－teeth2板齿螺旋角特性分析图5板齿模型的有限元网格划分Fig．5Three－dimensionalfemmodel2．1有限元试验的搭建板齿宽度为120mm，受均布载荷158N;本次分析本文以ANSYS为分析工具，对板齿螺旋角进行相