摘要
黄淮海两熟区玉米收获仍以果穗收获为主，晾晒难、损失大成为困扰农民的主要问题，籽粒直收技术可以省去脱粒、晾晒环节，可减少劳动强度，降低损失，是增加农民收入，是实现玉米全程机械化生产的关键技术。但在黄淮海两熟区，为保证冬小麦播种不受影响，玉米一般收获较早，含水率高，现有玉米籽粒直收机作业破碎率高，影响产后储藏和加工品质，应用较少，严重阻碍了玉米收获全程机械化的发展进程。 针对上述问题，本研究以国外成熟的纵轴流玉米脱粒分离技术为研究基础，以降低玉米籽粒损失、提高收获质量为目标，分析现有脱粒装置破碎率高的原因，设计了柔性锤爪式脱粒装置。通过脱分原理分析和脱粒过程仿真模拟，确定并优化了该装置的结构参数，并结合单因素、正交试验得到最佳结构参数和工作参数组合，同时进行脱粒验证试验优选适宜机收品种，为两熟区玉米籽粒低损收获提供技术参考。主要研究内容如下： （1）对黄淮海地区常规种植的10个玉米品种成熟期的含水率与硬度进行测定，分析进入成熟期后含水率和籽粒硬度随时间的变化规律，确定籽粒硬度与含水率之间的关系，并测定硬度差异较大品种籽粒的抗压特性，以含水率、硬度和抗压特性为指标，对不同品种玉米的机收适宜性进行评价，筛选出适宜机收的品种。 （2）在分析传统脱粒分离装置的基础上，创新设计了柔性锤爪式脱粒元件，对脱粒元件材料及结构进行了理论分析，对滚筒、脱粒凹板、间隙调整机构等关键部件的参数进行了设计，并基于Hertz理论，对脱粒运动过程进行研究，建立柔性锤爪与果穗受力分析模型，明确果穗受力过程，优化锤爪材料与结构，研制柔性锤爪式玉米脱粒分离装置试验台。 （3）基于EDEM对果穗接触碰撞过程进行模拟仿真，对果穗运动状态及碰撞受力情况分析，明确了柔性锤爪式脱粒元件降低籽粒破碎率和未脱净率的机理，并确定滚筒转速、喂入量等参数的最优工作范围。 （4）对柔性锤爪式脱粒分离装置进行单因素试验，确定脱粒滚筒转速、喂入量、脱粒间隙及锤爪组合型式等参数的最优工作范围，以滚筒转速、脱粒间隙和锤爪组合型式为试验因素，以破碎率和未脱净率为试验指标，进行正交试验，试验结果表明：在含水率33.67%的情况下，脱粒装置的最佳组合为滚筒转速450r/min、脱粒间隙40mm、锤爪组合型式为扁头+圆头锤爪，在此组合下籽粒破碎率与未脱净率可以控制在较优的范围内，得到籽粒破碎率为4.13%，未脱净率为0.56%，满足国家相关标准要求。
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