影响玉米脱粒性能的因素分析与研究资料下载.pdf

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破碎率中图分类号:

S2261+2文献标识码:

A文章编号:

1003188X（2015）010188040引言我国是玉米生产和消费的大国，但机械化水平不高，2013年我国玉米机械化收获水平为49%，因此研究玉米全程机械化收获技术意义重大。

我国大部分地区，玉米收获时的籽粒含水率为25%35%，甚至更高，收获时不能直接脱粒而是采取分段收获方式1。

其主要以摘穗剥皮收获为主，玉米果穗还需要“果穗晾晒、脱粒、籽粒再晾晒”等过程。

而玉米果穗和玉米籽粒的晾晒受天气和场地的影响大，且耗费大量的劳动力，同时也会造成一定损失，不利于规模化生产，农民迫切需求籽粒直接收获机械。

目前国内对高含水率玉米脱粒收获的研究较少25。

根据玉米收获试验情况分析，影响玉米脱粒性能主要因素有脱粒滚筒转速及籽粒含水率等。

1试验设备与材料11试验设备试验台由5TY3285型玉米脱粒装置改制而成，脱粒速度和喂入量可以根据试验要求进行调节。

试验台的技术参数如表1所示，试验台结构如图1所示。

工作时，电动机通过带传动带动脱粒滚筒工作，通过调速电机得到不同的脱粒转速。

为准确获得脱粒速收稿日期:

20140217基金项目:

公益性行业（农业）科研专项（20090305904）;

山东省财政支持农业重大应用技术创新项目（2130106）作者简介:

相茂国（1988），男，山东日照人，硕士研究生，（Email）xiangmaoguo0706163com。

通讯作者:

张道林（1957），男，山东淄博人，教授，硕士生导师，（Email）zdlzbsduteducn。

度对玉米果穗脱粒过程的影响，将试验台设计成单个定向喂入的结构形式，玉米果穗喂入方式为定向逐个喂入，可保证喂入量大小均匀。

该试验台采用揉搓式脱粒方式，玉米籽粒破碎率低;

玉米芯整体抛出，脱粒干净;

脱粒转速可调节，适应性能强。

其他实验设备有电磁调速电动机、电磁调速电动机控制器、DHG9070A高温鼓风干燥箱、电子天平、秒表和游标卡尺等。

表1玉米试验台技术参数Table1Parametersofthepickerrigtest项目结构或技术参数调速电机型号YCT1604A调速电机功率/kW22调速电机调速范围/rmin101200脱粒方式揉搓式脱粒滚筒直径/mm83外形尺寸/mmmmmm650570310实验台质量/kg6012试验材料试验材料选取种植在淄博淄川区的具有代表性的3种玉米品种:

费玉2号、承玉18和郑单958玉米果穗参数如表2所示。

费玉2号系费县种子公司选育的玉米一代杂交种，夏播玉米，生育期平均103天，均产89745kg/hm2，株高平均262cm，穗位平均121cm，穗粒数544粒，千粒质量3596g，出籽率834%。

承玉18是承德裕丰种业有限公司选育的杂交种，生育期平均102天，均产9699kg/hm2，株高平均252cm，穗位平均100cm，千粒质量323g，出籽率861%。

郑单958是河南省农业科学院粮食作物研究培育的中早熟玉8812015年1月农机化研究第1期DOI:

10.13427/ki.njyi.2015.01.044米单交种，黄淮海地区夏播，生育期平均96天，均产10110kg/hm2，株高平均240cm，穗位平均100cm，穗粒数544粒，千粒质量330g，出籽率出籽率88%。

试验所用的玉米果穗采用人工摘穗，避免机械损伤。

表2玉米果穗参数表参数Table2Parametersofcornear品种费玉2号大端直径/mm长度/mm单穗质量/g承玉18大端直径/mm长度/mm单穗质量/g郑单958大端直径/mm长度/mm单穗质量/g最小值491752274917522749175227最大值551953155519531555195315平均值5218028752180287521802871电磁调速电动机2三角带传动3喂入口4栅格凹版5脱粒滚筒6排芯口7振动筛8出粮口图1玉米果穗脱粒试验台结构图Fig1Benchstructureofthreshingcornear2试验方法衡量玉米脱粒机脱粒性能的主要指标有脱粒损伤与脱粒效率。

玉米在脱粒的过程中，会受到脱粒机的挤压、撞击、揉搓等外力的作用，会使籽粒产生破碎、破皮或裂纹，统称破碎籽粒6。

而未脱净率直接影响脱粒效率。

玉米籽粒在脱粒过程中的破碎和未脱净率主要与冲击力的大小和作用时间以及玉米果穗自身特性有关，这是玉米籽粒与刚性部件冲击作用的结果7。

因此，本文选取籽粒破碎率和未脱净率为试验指标。

21籽粒含水率对籽粒破碎率和未脱净率的影响含水率是玉米籽粒脱粒破碎的主要因素之一，玉米籽粒硬度和抗破碎强度以及籽粒间的相互作用都与含水率紧密相关。

该试验选取大小均匀的费玉2号玉米果穗，随机分成20组，每组果穗玉米进行不同天数的晾晒，得到不同玉米籽粒含水率的玉米果穗。

对每组玉米果穗进行脱粒试验，分别测量未脱净籽粒质量、总质量、玉米芯轴总质量和籽粒千粒质量，记录数据。

随机取样1000g籽粒，利用DHG9070A高温鼓风干燥箱对样本进行烘干，按GB52622008农业机械试验条件和测定方法一般规定计算玉米籽粒含水率、破碎率和未脱净率，试验重复3次，取平均值，所得数据如表3所示。

表3籽粒含水率与籽粒破碎率、未脱净率关系Table3elationsheetofmoisturecontentwithgrainbreakagerateandunthreshedgrainsrate%试验分组籽粒含水率未脱净率籽粒破碎率1115202119621250231373144035098416806309651840620866190073073720306908182150720979228076121102390831351124508018612257087234132620892561427406932115286093395162931024311730709958218314117534193281396862033826784522脱粒速度对籽粒破碎率和未脱净率的影响在玉米脱粒过程中，脱粒滚筒的线速度的大小决定玉米籽粒所受到挤压、撞击和揉搓力的大小;

而籽粒的受力情况直接影响籽粒破碎率和未脱净率。

本试验通过设计单因素试验，分析脱粒速度对籽粒破碎率和未脱净率的影响，将玉米果穗的物理特性看作常数，控制含水率和喂入量到合适位置;

利用电磁调速9812015年1月农机化研究第1期电动机控制器控制输入电动机的电流频率，来控制电动机的转速从而调节脱粒滚筒的线速度。

选取大小均匀承玉18和郑单958玉米果穗，随机分成13组进行脱粒试验，分别测量未脱净籽粒质量、总质量、玉米芯轴总质量和籽粒千粒质量，记录数据。

随机取样1000g籽粒，按GB52622008农业机械试验条件和测定方法一般规定计算籽粒破碎率和未脱净率，试验重复3次，取平均值，所得数据如表4所示。

表4脱粒转速与籽粒破碎率、未脱净率关系表Table4elationsheetofthreshingthreshingspeedwithgrainbreakagerateandunthreshedgrainsrate试验分组转速/rmin1未脱净率/%籽粒破碎率/%1600107433927008083083800516185490024107751000096062611000950747120008107781300032073914000220951015000331251116000181701217000193791318000234753试验结果与分析通过Origin软件对表3进行数据分析和二次拟合，得到籽粒含水率与籽粒破碎率和未脱净率关系曲线，如图2所示。

图2籽粒含水率与籽粒破碎率和未脱净率的关系曲线Fig2elationcurveofmoisturecontentandgrainbreakagerateandunthreshedgrainsrate由图2可见，玉米籽粒破碎率随着籽粒含水率的降低先降低后升高;

未脱净率随着籽粒含水率的降低逐渐降低。

这与实际情况相符合。

含水率的大小直接影响籽粒硬度和抗破碎强度以及籽粒间的相互作用的大小，高含水率玉米的籽粒体积大，籽粒间的相互作用力较大，硬度和抗破碎强度小，不易脱粒，且易损伤;

低含水率玉米的籽粒硬度高且脆，也较容易损伤。

利用Origin软件可分析出含水率与破碎率拟合曲线函数方程为:

y1=10511x1+003x21，2=09892109025，拟合效果良好，预测结果可信;

籽粒含水率与未脱净率拟合曲线函数方程为:

y2=0950085x2+00032x22，2=0902609025，拟合效果良好，预测结果可信8。

根据JB107492007T玉米脱粒机:

当含水率20%时，满足破碎率10%条件的籽粒含水率139%;

当含水率20%时，满足破碎率30%条件的籽粒含水率276%。

当含水率为183%时，方程y=10511x+003x2取得最小值，因此满足脱粒条件的籽粒含水率为139%276%，而且当含水率为183%时籽粒破碎率最低。

通过Origin软件对表4进行数据分析和二次拟合，得到籽粒含水率与籽粒破碎率和未脱净率关系曲线，如图3所示。

图3脱粒转速与籽粒破碎率和未脱净率的关系曲线Fig3elationcurveofthreshingspeedandgrainbreakagerateandunthreshedgrainsrate由图3可见，玉米籽粒破碎率随着脱粒转速增大先降低后升高;

未脱净率随着脱粒转速的增大逐渐降低。

脱粒转速的大小主要影响挤压、撞击和揉搓力的大小。

脱粒转速较小时，作用力小，果穗的未脱净率较高，单个果穗的脱粒时间长，玉米籽粒破碎率也偏高。

0912015年1月农机化研究第1期利用Origin软件可分析出脱粒转速与破碎率拟合曲线函数方程为:

y3=1438634002398x3+000001x23，2=0940309025，拟合效果良好，预测结果可信;

脱粒转速与未脱净率拟合曲线函数方程为:

y4=1438634002398x4+0000079x2400000179x34，2=09893909025，拟合效果良好，预测结果可信。

脱粒转速与籽粒破碎率成二次函数关系，根据JB107492007T玉米脱粒机，满足籽粒破碎率30%条件的脱粒转速为6881789r/min，方程y3=1438634002398x3+000001x23在x3=1160处取得最小值。

满足未脱净率10%条件的脱粒转速1080r/min。

综合得，适合脱粒的脱粒转速为10801789r/min。

脱粒线速度与脱粒转速关系式为v=2fr/60式中f脱粒滚筒的转速（r/min）;

v脱粒滚筒的线速度（m/s）;

r脱粒滚筒的半径（m）。

由上述公式可得，适合脱粒的脱粒滚筒的线速度为299777m/s，当脱粒滚筒的线速度为504m/s时脱粒效果最佳。

4结论与建议41结论1）籽粒含水率与籽粒破碎率的函数关系式为y1=10511x1+003x21，籽粒含水率与未脱净率的函数关系式为y2=0950085x2+00032x22，适合脱粒的籽粒含水率为139%276%，而且当籽粒含水率为183%时籽粒破碎率最低。

2）脱粒转速与籽粒破碎率的函数关系式为y3=1438634002398x3+000001x32，脱粒转速与未脱净率的函数关系式为y4=1438634002398x4+0000079x4200000179x43;

适合脱粒的脱粒滚筒的线速度为299777m/s，当脱粒滚筒的线速度为504m/s时脱粒效果最佳。

42建议1）本文应用的揉搓式脱粒试验台，与籽粒型玉米收获机上脱粒装置脱粒方式不同，下一步需要针对于籽粒型玉米收获机脱粒装置进行试验研究。

2）本文采用的试验材料是黄淮海一年两熟玉米种植区的玉米，收获时籽粒含水率太高。

低含水率的玉米果穗通过自然晾晒得到，与田间自然脱水的果穗不同，下一步使用田间自然脱水的果穗进行收获试验，得到更加准确的试验结果。

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6882AnalysisofInfluenceFactoronCornThreshingPerformanceXiangMaoguo1，ZhangDaolin1，LiChunning2，BuLingxin1，CuiMeng1（1SchoolofAgriculturalandFoodEngineering，ShandongUniversityofTechnology，Zibo255049，China;

2FotonLo-volInternationHeavyIndustriesCo，Ltd，Weifang261206，China）Abstract:

nthispaper，aimingatthekeyproblemsofthefailureofdirectlythreshingharvestwhenharvestedinourcountrywithhighkernelmoisturecontent，twofactorsaffectingseeddamagerateandunthreshedgainsrateareanalyzedbysinglefactorexperimentThedrawingwasplottedandthedatawasfittedbyOriginsoftwareandinthisdrawing，therelationsbetweenmoisturecontentandseeddamagerateandunthreshedgainsratewerefiguredoutThedatesofexperi-mentsshowedthat，corncouldbecombinedwhenkernelmoisturecontentrangefrom139%to276%，andwhenker-nelmoisturecontentis183%，theseeddamagerateislowest，andthecylinderlinespeedis299m/s777m/s，andwhenthecylinderlinespeedis504m/s，thequalityofthreshisthebestKeywords:

cornthreshing;

kernelmoisturecontent;

linespeed;

damaferate1912015年1月农机化研究第1期