摘要
砻谷是稻谷加工重要工序之一。胶辊砻谷机是当前使用最广泛砻谷设备，然而一次性脱壳率低和破碎率高仍是其面临的主要问题。回砻未脱壳稻谷会增加设备负荷，更易使稻谷破碎，制约了企业效益提升且不利于国家粮食安全。喂料系统对砻谷性能有重要影响，研究表明稻谷颗粒沿长轴垂直进入砻谷区域最有利于脱壳，因此研究稻谷取向角调节机制是解决问题的关键，可为胶辊砻谷机喂料系统优化设计提供理论依据和方向，同时还可为其他领域非球形颗粒取向角调节研究提供参考和借鉴，具有重要工程意义和科学价值。 本文以胶辊砻谷机砻谷试验为切入点，首先探究影响因素如取向角、层厚、速度对脱壳率和破碎率影响，确定喂料性能评价指标;基于此结合离散元法分析喂料过程中稻谷垂直排列调节机理，为优化喂料系统探明方向;再根据调节机理改变喂料参数如喂料速率、喂料长淌板摩擦系数和倾角，探究喂料参数对喂料性能影响机制，并优化喂料参数组合，选择最佳脱壳参数组建胶辊砻谷机对研究结果进行试验验证。主要结论如下: (1)明晰了喂料性能评价指标:研究了稻谷取向角、颗粒层厚度、颗粒流速度对脱壳率与破碎率的影响规律，表明稻谷取向角和颗粒层厚度对砻谷性能影响显著，可作为喂料性能的评价指标。 (2)揭示了稻谷颗粒垂直排列调节机理:喂料过程中稻谷颗粒在剪切作用下趋向于垂直排列，而颗粒所受剪切作用主要受颗粒间剪切速率与颗粒流体积分数共同影响，且都呈正相关。 (3)阐明了主要喂料参数对稻谷垂直排列和适宜厚度的影响机制:颗粒流体积分数随喂料速率的增加而增加，增加喂料长淌板的摩擦系数和倾角会导致颗粒流体积分数减小;颗粒层厚度随喂料速率的增加而增加，随喂料长淌板的摩擦系数和倾角的增加而减小。 (4)获得了喂料参数的最优组合并进行试验验证:当喂料长淌板倾角为66°、摩擦系数为0.3、长度为0.7m时，胶辊砻谷机喂料性能最佳，此时颗粒垂直排列一致性为0.165,颗粒层厚度为1.37;与此结果最匹配的辊间隙为0.83mm,稻谷含水率为11％。在此组合参数条件下，脱壳率提高了 8.56％,破碎率降低了 22.6％。
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