1、0 引言稻麦脱粒作业是农业生产过程的重要环节 ， 人工脱粒劳动强度大 、 效率低 。 随着农村家庭承包责任制的发展 ， 出现了农民外出务工多 ， 农村劳力紧张的状况 ， 农村对 “双抡 ” 致富的好帮手 脱粒机的需求更为迫切 。 当前 ， 小型稻麦脱粒机大多打谷机和简易脱粒机为主 ， 性能单一 ， 仅能脱稻 ， 脱麦效果很差 ，设有清选机构的 ， 清选效果很不理想 ， 且都是采用手动喂入 ， 人员劳动强度大 。 四川省大部分地区农作物为水稻和小麦两季种植 ， 为此 ， 内江市农业机械技术推广所研究了一种即能脱粒水稻 ， 又能脱粒小麦 ， 并具有机械喂入机构 、 清选机构 ， 结构简单 、 体积
2、小 、重量轻 、 脱粒和清选全自动的小型半喂稻麦脱粒机 ，以满足广大农民朋友的要求 。本文论述了 5TX40 型半喂入稻麦脱粒机研究设计主要技术指标 ， 总体配置方案 ， 主要参数的设计和确定 ， 机器主要特点等 。1 功能要求和主要技术指标1.1 功能要求本设计稻麦脱粒机是脱粒和清选全自动新型半喂入稻麦脱粒机 ， 具有机械喂入机构 、 新型风选机构 ， 提高脱粒清选质量 ； 整体结构简化 ， 体积小 ， 重量轻 ， 转场方便 ， 消耗功率小 ； 既能脱粒水稻 ， 又能脱粒小麦 。1.2 主要技术指标型号 ： 5TX40 型机重 (kg)： 115 左右配套动力 (kW)： 2.23生产率 (
3、kg/h)： 500900 (脱稻 )； 300600 (脱麦 )破碎率 (%)： 0.5含杂率 (%)： 1.2总损失率 (%)： 2.0 (脱稻 )； 3.0 (脱麦 )2 主要结构和总体配置2.1 整机结构设计本设计的半喂入稻麦脱粒机的整机结构见图 1。整机外观见图 2。1.出尘管 2.集料斗 3.吸尘管 4.风扇 5.上盖6.输送链条 7.滚筒 8.筛网 9.出粮口 10.机架5TX40型稻麦脱粒机的研究设计邓跃明摘要 ： 针对现有小型稻麦脱粒机存在功能单一 、 手动喂入 ， 且没有清选装置和生产效率低等问题 ， 本文探讨如何在小型脱粒机上实现半喂入稻麦脱粒和清选等功能 ， 研制了一种
4、具有机械喂入机构和清选机构 、 且结构简单 、 体积小 、 重量轻的小型稻麦脱粒机 ， 以满足广大农民朋友的需求 。关键词 ： 稻麦脱粒 ； 喂入机构 ； 清选机构 ； 参数确定中图分类号 ： S226.1 文献标识码 ： A 文章编号 : 2095-5553 （2013） 02-0077-04邓跃明 . 5TX40 型稻麦脱粒机的研究设计 J . 中国农机化学报 , 2013, 34 (2) : 7780Deng Yueming. Research and design of 5TX-40 rice-wheat thresher J . Journal of Chinese Agricult
5、ural Mechanization, 2013,34 (2) : 7780收稿日期 ：2012 年 4 月 18 日 修回日期 ：2012 年 6 月 7 日作者简介 ：邓跃明 ，男 ，1960 年生 ，四川内江人 ，高级工程师 ；研究方向为农机产品研究设计 、农机产品检测试验和推广工作 。E-mail: DOI: 10.3969/j.issn.2095-5553.2013.02.021(内江市农业机械技术推广所 ， 四川内江 ， 641000)图 1 整机结构示意图Fig. 1 The structural schematic of the machine中国农机化学报Journal of
6、 Chinese Agricultural MechanizationVol.34 No.2Mar. 2013第 34 卷 第 2 期2013 年 3 月该 机由夹持式喂入装置 、 脱粒装置 、 排稿轮装置 、 清选装置 、 传动机械与机架等组成 ， 整机结构简单 ， 布置合理 ， 稻麦脱粒清选自动完成 ， 确保脱粒 、清选作业各环节的连续和流畅 ， 提高生产率 ， 提高脱粒 、 清选质量 。2.2 清选装置设计采用天圆地矩吸尘新型清选装置 ， 精简了清选装置 ， 设计独特呈斜长形的集料斗 、 呈天圆地矩形的吸尘风管 ， 采用一个吸尘风扇就能完成清选作业 ， 矩形截面面积是圆形截面面积的 1.
7、43 倍 ， 使吸尘管口的风压 、 风速是吸尘风扇口的风压 、 风速的 1.43 倍 ，使吸尘管口的风压 、 风速小于吸尘风扇口的风压 、 风速 ， 天圆地矩的吸尘管道 ， 吸尘管风道与水平成 48，吸尘管风速逐渐增加 ， 使从筛孔中漏下的籽粒和短小禾屑 、 杂物等经集料斗向下滑落 ， 在吸尘管口前后处于疏散 、 均匀分布状态 ， 尽早分离 ， 减少籽粒被吹出所造成的损失 ， 确保清选质量 。 这种清选装置不同于现有同类机型较复杂的清选机构的设计 ， 改变了以前用吹出风扇和吸尘风扇共同清选才能达到清选质量要求的设计 。 去掉颗粒推进器 、 扬谷器 、 吹出风扇等结构部件 ， 大大减轻整机重量
8、。3 主要参数的确定和零部件的设计3.1 滚筒直径和长度的设计脱粒滚筒是脱粒机的核心部件 ， 其结构参数直接影响脱粒性能 。 滚筒直径过小 ， 容易被茎秆缠绕 ， 造成堵塞 ， 功率消耗大 ， 工作不稳定 ； 而滚筒直径过大 ， 则会使事个机器体积增大 ， 重量增加 。这种稻麦脱粒机配套动力 2.23kW， 如 3kW 柴油机 (170F 柴油机 )， 标定转速 n=2600r/min。 设计滚筒直径 Dp为 ：Dp360L=3604003.14120=380mm式中 ： L作物喂入深度 ， 取 L400mm；L 所包围滚筒的允许包角 ， 取 =120。根据脱粒机滚筒直径标准 ， 本设计取 D
9、p=400mm。当夹持链速度为 0.2550.35mm/s 和工作量 1kg/s的情况下 ， 滚筒长度常取 400500mm， 本设计取滚筒长度为 400mm。3.2 滚筒线速度的确定和滚筒的设计脱粒机的滚筒线速度对功率消耗和脱净率及籽粒破碎率影响很大 。 滚筒的线速度太小时 ， 弓齿对稻穗的冲击力减弱 ， 从而延长脱粒时间而降低生产率 ； 滚筒的线速度过大时 ， 籽粒的破碎率和碎秸秆增多 ， 功率消耗增大 。 据有关参考文献资料介绍 ，滚筒的线速度 ， 脱小麦已提高到 15.8m/s， 脱稻已提高到 13.5m/s， 且现在的稻麦都已是优良品种 ， 稻穗 、 麦穗以及其籽粒的情况与从前的老品
10、种不一样了 ， 籽粒与壳更紧密 ， 所需脱粒力增大了 ， 籽粒破碎也不那么容易了 。 因此 ， 通过试验和计算 ， 本设计是稻麦兼用型 ， 适当提高滚筒线速度 ， 取空转时滚筒线速度为 V滚 1=18.09m/s， 实测载荷时线速度为V 滚2=16.68m/s。则滚筒空转时转速 n滚 1：n 滚1V 滚160100Dp180960100314400=864r/min则滚筒载荷时转速 n滚 2：n 滚2V 滚260100Dp16.6860100314400=797r/min设计滚筒主轴大皮带轮计算直径 D2=250mm， 柴油机皮带轮 D1=83mm， 则要求柴油机标定转数 n1：n1=n1D2
11、D1=846250832602r/min与 170F 柴油机标定转数 n=2600r/min 相吻合 。3.3 脱粒弓齿滚筒型式设计为锥端封闭弓齿式 ， 脱粒弓齿的高度大于夹持禾层厚度 ， 采用脱粒机标准五种齿 ， 即 ：第一梳整齿 ， 高度 54mm； 第二梳整齿 ， 高度 57mm；第三梳整齿 ， 高度 62mm； 加强齿 ， 高度 65mm； 脱粒齿 ， 高度 68mm。 脱粒齿 36 齿 ， 其余齿各 4 齿 ，共 52 齿 ， 采用 4 头螺旋线 12 行疏密排列 ， 齿迹距为2538mm。3.4 脱粒间隙脱麦时脱粒主要依靠弓齿与筛板对麦穗的搓揉 、挤压和冲击作用 ， 弓齿与筛板之间
12、的间隙直接影响到脱麦的脱净率 ， 根据资料 ， 滚筒与筛网脱粒间隙为36mm， 本机选取间隙为 6mm。3.5 链条速度的确定和链条 、 链轮 、 蜗轮箱的设计为了达到主要技术经济指标 ， 根据试验和理论计图 2 整机外观图Fig. 2 The appearance figure of the machine中国农机化学报 2013 年78算 ， 设计了滚筒主轴与夹持链链轮轴的传动比为 9:1，滚筒线速度与夹持链链条线速度之比为 18.09:0.37，即 49:1。链条速度的大小直接影响稻麦喂入的多少和稻麦在滚筒内脱粒的时间 ， 从而影响稻麦脱粒质量 、生产率等 。 夹持链速度快 ， 禾穗被滚
13、筒弓齿梳脱的次数减少 ， 脱净率会下降 ， 夹带损失就会增大 ， 而滚筒的转速又受脱粒质量所限制 。 据有关资料介绍 ，链条输送速度一般为 0.230.35m/s， 近年来有的机型已提高到 0.5m/s。 通过试验和计算 ， 取 V链 =0.34m/s，保证稻麦在滚筒室内接受弓齿作用的持续时间不少于 11.2s， 并可增加工作量和减少单位工作量的功率消耗 。 设计蜗轮箱的蜗杆头数为 Z1=3， 蜗轮 Z2=27，模数 m=3。蜗轮转速 n蜗：n 蜗 =n 滚 Z1Z2=79732799r/min链条采用套筒滚子输送链条 ， 节距为 t=33mm，滚子直径 d=10mm， 链轮采用铸造链轮 ，
14、主动链轮齿数为 Z主 =7， 分度圆直径为 86mm， 链条中心线与滚筒中心线的距离为 45mm。 则链轮转速 n 链 ：n 链 =V 链 601000Z 主 t89r/min因为链轮与蜗轮是固定在同一根轴上 ， 所以链轮的转速与蜗轮的转数相吻合 ， 即能实现链条的速度 。3.6 清选气流风量和风速的确定气流清选主要利用籽粒和混和物的空气动力特性差异而进行清选 。 当气流速度大于杂质的临界速度时 ， 杂质就被气流带走 ； 若小于籽粒的临界速度 ，籽粒就下落 ， 实现清选 。 据有关资料介绍 ， 小麦的临界速度为 8.911.5m/s， 水稻的临界速度为 10.1m/s，谷壳及短小稻麦穗杆的临界
15、速度为 3.5m/s 左右 ， 本设计吸尘管口的最大气流速度为 V1=12.26m/s， 吸尘管口的宽度随脱下谷粒混合物的分布宽度和集料斗位置关系而确定 ， 设计管口宽度为 B=360mm。 吸尘风扇口的直径为 150mm， 最 大 气 流 速 度 为 V2=17.55m/s， 在吸尘管上设计调节风门 ， 视脱粒机工作情况 ， 将吸尘管口的风速调到稻麦临界速度与杂质临界速度之间的最佳风速 ， 达到清选目的 。 则清选气流的流量 Q：QmP01210312930.31m3/s式中 ： m机器喂入量 ， 取 m=1kg/s；清除杂质占机器喂入量的比例 ， 取 =12%=0.12；p空气密度 ， 取
16、 p=1.293g/m3；携带杂质气流的混合浓度比 ， 取 =0.3。吸尘管口的高度 H：H=QBV1=0.310.3612.260.07m=70mm式中 ： Q清选气流流量 ， 取 Q=0.31m3/s；B吸尘管口的宽度 ， B=360mm；V1吸尘管口的气流速度 ， V1=12.26m/s。3.7 吸尘风扇的设计吸尘风扇采用农用型风扇设计 ， 叶片数为 4 片 ，外径为 240mm， 宽度为 100mm， 风机皮带轮计算直径 D风 =71mm， 滚筒主轴小皮带轮计算直径 D主 =200mm， 滚筒主轴空转时转数 n 主1=864r/min， 载荷时转数 n主 2=797r/min。 则风机
17、空转时转数 n风 1：n 主1=D 主 n 风1D 风200864712434r/min载荷时转数 n风 2：n 风2=D 主 n 主1D 风200797712245r/min3.8 排稿轮线速度的确定和排稿轮设计为了保证脱粒腔内的较长断秆和穗壳排出 ， 使脱粒 不 堵 塞 ， 正 常 进 行 ， 本设计排稿轮直径 D排 =96mm， 长度为 L=145mm， 其转数与滚筒主轴转数相同 ， 皮带轮直径为 67mm， 线速度空转时 V排 1=4.34m/s， 载荷时为 V 排2=4m/s。 则排稿轮空转时的转数 n排 1：n 排1V 排160100D 排43460100031496864r/mi
18、n载荷时的转数 n排 2：n 排2V 排260100D 排460100031496797r/min即排稿轮转数与滚筒主轴转数相吻合 。4 本机的主要特点1) 整机特点 ： 本机从稻麦喂入 、 脱粒 、 清选 ，到茎秆排出 、 碎茎和草屑清除 、 籽粒排出等工作连续自动完成 ， 解决了小型稻麦脱粒机存在功能单一 、 没有清选装置和生产效率低的一些问题 。2) 设计特点 ： 本机的最大特点是独特新颖的清选装置 ， 即天圆地矩形的吸尘管 ， 改变了以前传统型的设计 ， 使脱粒 、 清选顺利进行 ， 作业质量达到行业标准 。3) 使用特点 ： 本机的主要特点是结构简单 ， 体积小 ， 重量轻 ， 功率
19、消耗小 ， 生产率高 ， 脱粒 、 清选质量好 ， 性能可靠 ， 操作简便 ， 转场经营作业方便邓跃明 : 5TX40 型稻麦脱粒机的研究设计第 2 期793 保护性耕作小麦抗旱增产试验分析研究对以上试验结果做具体分析研究 ： 实行保护性耕作的小麦 ， 作物秸秆残茬覆盖地表 ， 形成了虚实相间的土层结构 ， 抑制土壤风蚀 、 水蚀 ， 减少了土壤水分的蒸发 ， 增加了土壤蓄水量 ， 保墒效果好 ，抗旱能力强 。 同时免耕播种实行沟播 ， 有利于积雪纳水 ， 提高了降水和灌水利用率 。 此外 ， 免耕播种的小麦镇压密实 ， 不仅压碎坷垃 、 封闭裂隙 、 防止气态水分蒸发 ， 而且使土粒紧密结合
20、 ， 恢复土壤毛管作用 ， 使土壤水分上升 ， 保证了小麦正常生长发育对水分的需求 。 实行保护性耕作的小麦 ， 玉米秸秆粉碎还田 ， 残茬覆盖地表 ， 可有效利用秸秆资源 ，减少化肥用量 ， 提高土壤肥力 ， 利于小麦生长发育 ，有效提高小麦产量 。 由于保护性耕作为复式作业 ，减少了作业工序 ， 节约了农机作业费用 ， 节本增效显著 。The experimental study of conservation tillage wheat on drought and yieldSu Yihua(Cangzhou Normal College , Cangzhou , 061001, Ch
21、ina)Abstract: In order to verify the effect of conservation tillage wheat drought, the conservation tillage wheat drought resistance test was done inCangxian County of Cangzhou City in 2011 and 2012. The Experimental results: the conservation tillage wheat highlights the drought advantageand high so
22、il moisture. The wheat seeding is neater and stronger. In order to verify the effect of conservation tillage wheat yield, the conservationtillage wheat yield monitor test was done in Cangxian County of Cangzhou City in 2012. The Experimental results: the conservation tillagewheat yield significantly
23、. The test conclusion: conservation tillage can enhance soil water storage and moisture conservation capacity, conducivethe wheat growth and development, improve the wheat production.Keywords: conservation tillage; drought; yield; test; research等 ， 特别适合于山区丘陵转场经营作业服务 ， 为2.23kW 电动机或柴油机配套脱粒机开辟了广阔的前景 。5
24、 结束语5TX40 型半喂入稻麦脱粒机研究成功后 ， 进行了样机性能试验和稻麦两季生产试验 。 经检测 ，各项性能指标达到了设计指标 ， 能满足农艺作业要求 。 下一步还应在零部件标准化和通用化上多作考虑 ， 以降低生产成本 ， 并在此基础上设计能与单相电机配套的更小型半喂入稻麦脱粒机 ， 提高机器适用性 。参 考 文 献1 王万钧 . 农业机械设计手册 M. 北京 : 机械工业出版社出版 ,1988.2 中国农业机械化科学院 . 实用机械设计手册 M. 北京 : 中国农业机械出版社出版 , 1984.3 镇江农机学院 . 农机手册 (下 ) 收获机械 M. 上海 : 上海人民出版社出版 .4
25、 GB/T 59822005, 稻麦脱粒机试验方法 S.GB/T 59822005, Approaches to the Experiments of Rice andWheat ThresherS.5 张成堂 , 商立今 . 脱粒机 M. 北京 : 中国农业机械出版社出版 , 1985.Research and design of 5TX-40 rice-wheat thresherDeng Yueming(Farm machinery popularization agency of Neijiang, Neijiang, 641000, China)Abstract: For the p
26、roblems of existing small rice-wheat thresher such as single function, manual-feeding, having no selecting mechanism，low productivity and so on. In order to meet the needs of the farmers, this paper discusses how to realize the function of half-feeding and se-lecting in the course of threshing by developing a small rice-wheat thresher that has mechanical feeding mechanism, selecting mechanismwith the advantages of simple structure, small size and light weight.Keywords: rice and wheat threshing; feed mechanism; cleaning mechanism; parameters determination(上接第 63 页)中国农机化学报 2013 年80
