小型釘齒玉米脫粒機的設計【含9張CAD圖帶外文翻譯】

【需要咨詢購買全套設計請加QQ1459919609】圖紙預覽詳情如下：

軸流式玉米脫粒裝置運行因素對損耗和能耗的影響Waree Srison,Somchai,Chuan-Udom,Khwantri,Saengprachatanarak孔敬大學工程學院農(nóng)業(yè)工程系，泰國孔敬 40002 孔敬大學東北重點作物應用工程研究所，泰國孔敬 40002 摘 要研 究 了 影 響 軸 流 式 玉 米 脫 粒 裝 置 損 耗 和 能 耗 的 的 運 行 因 素 。 脫 殼 裝 置 長 0.90 米 ， 釘齒末端 直 徑 0.30 米。 這些因素 包括三個級別的水分含 量 （ MC） ， 三個層次的進料速率 （FR） ， 以及三級轉子速度 （RS） 。 實驗基于響應面方法和 23 因 子設計進行。研究結果表明，MC 顯著影響顆粒破碎和功率消耗，但不影響脫殼 裝 置 的 損 耗 。 增 加 MC 可 提 高 晶 粒 破 碎 率 和 耗 電 量 。 FR 影 響 了 電 耗 ， 但 不 影 響 脫 粒 裝 置 的 損 耗 和 谷 物 的 破 碎 。 增 加 FR 增 加 了 能 耗 。 RS 對 脫 粒 單 元 損 失 、 糧 食 破 碎和耗電量均無明顯影響，增加 RS 值增加了晶粒破碎率和耗電量，但降低了脫 粒單位損失。在多元線性模型的基礎上建立了經(jīng)驗模型。 關 鍵 詞 玉 米 脫 粒 裝 置 ；水分含量；進給速率；轉子轉速 引 言玉米是對畜牧業(yè)來說很重要的飼料原料 （Farjam 等人， 2014） 。 玉米 生產(chǎn)是 基于其多樣性 ， 另外， 收獲機制是玉米生產(chǎn)過程中最重要的組成部分之一 （參考 文獻） （ (Chuan-Udom，2013 年)。 Kunjara 等人(1998 年)討論了泰國的玉米脫殼問題， 從中獲得以下信息。 玉 米 脫 粒 機 自 從 1929 起就被使用和改良。玉米脫粒機的開發(fā)主要是由當?shù)氐闹圃? 商來進行 ， 大部分玉米脫粒機采用的是紋桿脫粒機和釘齒脫粒機 。 這些脫粒機已 經(jīng)過測試和評估， 以確定其最佳操作性能， 直到累計損 失 （谷物損失和顆粒破碎） 低于 1.5％ 。 然 而 ， 用 紋 桿 式 脫 粒 機 時 發(fā) 現(xiàn) ， 殘 留 在 凹 形 表 面 上 的 破 碎 作 物 部 件 降低了谷物 分離的有效性， 而釘齒脫粒機的能耗和剝落滾筒速度是 紋桿式脫粒機 的 兩 倍 (Kunjara 等人，1998 年)。 玉米脫粒裝置最初是以小麥脫粒裝置為基礎研制而成的， 但糧食破碎率較高（農(nóng)業(yè) 部，1996 ） 。Chu an Udom（201 3）對 泰 國脫粒 機影響 玉米脫 殼 損失的 操作 因素進行了研究， 發(fā)現(xiàn)軸流式脫粒機具有高效、 易清洗、 糧食破碎少等特點， 對 調整脫粒 玉米是經(jīng)濟的， 并且只需要簡單的修改。 此外， 軸流脫殼裝置的原理適 用于泰國和亞洲國家的情況 （Singhal 和 Thierstein， 1987; Chuan-Udom， 2011） 。 Chuan-Udom 和 Chinsuwan（2009） 對泰國軸流 式水稻聯(lián)合收割機的運行和調整進行的研究表明， 轉子速度， 導葉傾斜度， 谷物含水率， 進料速度和顆粒物質 對 脫 粒 裝 置 損 失 都 有 明 顯 的 影 響 。 Chinsuwan 等 人 （ 2003） 研 究 了 轉 子 切 向 速 度 和進給速度對脫粒裝置損失和稻谷破損的影響。 結果表明， 當轉子切 向速度增大 時 ， 脫 粒 單 元 損 失 減 小 ， 損 傷 增 大 。 安 德 魯 斯 等 人 （ 1993） 研 究 了 聯(lián) 合 收 割 機 操 作參數(shù)對水稻收獲損失的影響， 并介紹了喂入率、 料谷比、 顆粒含水量、 旋翼轉 速 、 凹 間 隙 等 因 素 對 脫 粒 裝 置 損 失 的 影 響 。 Gummert 等 人 （ 1992） 報 道 了 轉 子 轉 速、 進給速度和百葉窗傾角對脫粒單元損失的影響， 以及轉子轉速對顆粒損傷的 影 響 。 合適的玉米脫粒機需要研究影響損耗和能耗的重要因素， 即轉子轉速， 進料 速率和谷物含水率。 因此 ， 本研究的目的是研究軸流式玉米脫殼裝置的運行因素 對損失和能耗的影響。 材料與方法玉 米 脫 粒 裝 置 本研究利用泰國農(nóng)業(yè)研究開發(fā)機構 （公共組織） 提供的軸流玉米脫殼裝置進 行，如圖 1 所示，脫粒裝置長為 0.90 米，直徑端面距釘齒末端 0.3 米，具有可控的轉子速度。 功率測量裝置如圖 2 所示， 軸流式玉米脫粒裝置由圓柱釘齒構成， 圓筒下面的凹 板由彎曲鋼筋制成， 導葉的傾角是可調的。 脫粒裝置下的谷物溜槽 分為九個槽 ， 進給速度可通過控制物料輸送帶速度進入脫 粒裝置來調節(jié)。 實驗是 在 實 驗 室 內 成 規(guī) 模 進 行 的 。 本 試 驗 采 用 先 鋒 B-80 玉米品種進行。 影 響 因 素 和 實 驗 設 計 如表 1 所示， 影響軸流式玉米脫殼裝置損失和功耗的操作因素范圍 包括水分 含量 （ MC） ， 進料速率 （FR ） 和轉子速度 （RS ） 。 在進行了因素實驗設計之后， 需 要大量因素和程度來確定材料和實驗單元的數(shù)量。 因此 ， 應用 2 3 析因實驗設計， 如圖所示表 2，減少材料的使用和測試時間（伯杰和 Maurer，2002). 測 試 方法 每次測試使用 10 公斤玉米，通過輸送帶將玉米送入脫粒裝置的入口，從玉米 籽 粒 和 玉 米 棒 出 口 取 樣 ， 直 到 只 剩 下 玉 米 顆 粒 ， 稱 重 并 從 原 來 的 10 千克玉米 中減去 籽粒， 結果被認為是脫粒單位損失 （TL） 。 為獲得顆粒破碎率， 隨機從斜 槽中取出兩個 1 公斤的樣品， 用手工分離破碎籽粒并記錄破碎籽粒的重量。 在該 實驗中， 使用具有應變計的扭矩傳感器 （KFG-2-350-D2-11L1M3R; Sokki Kenyujo Co.Ltd。 ; Tokyo， Japan） 。 扭矩計安裝在氣缸軸上以測量扭矩并計算功 耗 （P） 。 數(shù) 據(jù) 分 析 從所獲得的參數(shù)中， 使用術語 TL， GB 和 P 構建多個線模型。 然后， 模型是 表 1 自變量及其因子水平 變量 范 圍 和 級 別 （ 編 碼 ）- 0 +X1; 含 水 量 （ ％ 濕 基 ） 14 21 28X2; 進 給 率 （ t / hr） 0.5 1.5 2.5X3; 轉 子 轉 速 （ m / s） 8 10 12表 2 實驗裝置基于一個 2 3 因子設計， 用于變量水分含量 （X1） ， 進料速率 （ X2）和 轉 子 速 度 （ X3） 的 軸 流 式 玉 米 脫 粒 裝 置 的 損 失 和 功 耗 。 實 驗 編 號 X1 X2 X31 - - -2 + - -3 - + -4 + + -5 - - +6 + - +7 - + +8 + + +9 0 0 010 0 0 011 0 0 012 0 0 0表 3 水分含量（MC） ， 進料速率（FR）和轉子速度（RS）對脫粒單元損失， 籽 粒 破 碎 和 功 耗 的 影 響 。 實 驗 編 號 MC（ ％濕基） FR(t/hr) RS(m/s) 脫 殼 單 位損 失 (%) 谷 物 破 損率 ( %) 功 耗 (W)1 14(-) 0.5(-) 8(-) 2.32 0.61 1529.732 14(-) 0.5(-) 8(-) 2.93 0.37 1439.823 14(-) 0.5(-) 8(-) 3.24 0.18 1417.354 28(+) 0.5(-) 8(-) 2.43 2.26 1979.245 28(+) 0.5(-) 8(-) 2.89 2.22 2046.666 28(+) 0.5(-) 8(-) 3.33 2.47 2024.197 14(-) 2.5(+) 8(-) 2.60 0.18 2271.428 14(-) 2.5(+) 8(-) 2.88 0.19 2316.379 14(-) 2.5(+) 8(-) 3.06 0.25 2316.3710 28(+) 2.5(+) 8(-) 2.90 2.20 3058.0611 28(+) 2.5(+) 8(-) 2.89 2.13 2990.6312 28(+) 2.5(+) 8(-) 2.65 2.68 3058.0613 14(-) 0.5(-) 12(+) 1.60 0.94 2069.1414 14(-) 0.5(-) 12(+) 1.57 0.71 2046.6615 14(-) 0.5(-) 12(+) 1.52 1.30 2091.6116 28(+) 0.5(-) 12(+) 1.11 2.20 2361.3217 28(+) 0.5(-) 12(+) 1.90 2.36 2338.8418 28(+) 0.5(-) 12(+) 1.60 2.47 2428.7419 14(-) 2.5(+) 12(+) 1.54 0.49 2653.5020 14(-) 2.5(+) 12(+) 1.53 1.06 2541.1221 14(-) 2.5(+) 12(+) 1.57 0.79 2631.0222 28(+) 2.5(+) 12(+) 1.58 2.22 3215.3923 28(+) 2.5(+) 12(+) 1.54 2.68 3215.3924 28(+) 2.5(+) 12(+) 1.47 2.20 3215.3925 21(0) 1.5(0) 10(0) 2.36 1.06 2586.0726 21(0) 1.5(0) 10(0) 2.22 1.26 2653.5027 21(0) 1.5(0) 10(0) 2.03 1.52 2563.6028 21(0) 1.5(0) 10(0) 2.56 1.61 2586.07括號中的數(shù)字表示范圍和級別的代碼; -低，0 中等，+高。 應 用 響 應 面 法和 2 3 析 因 設 計 分 析 參 數(shù) 對 損 耗 和 功 耗 的 影 響 ， 使 用 設 計 專 家軟 件 確 定 每 個 參 數(shù) 對 測 定 系 數(shù) （ R2） 的 影 響 （ 版 本 7; Stat-Ease 公司;明尼蘇達 州明尼阿波利斯， 明尼蘇達州， 美國） 。 采用方差分析法對影響 TL 的設計因素進 行回歸分析，在 P＜0.05 時進行籽粒破碎和功耗檢驗。 指 標 值 指標值 TL，GB 和 P 是 根 據(jù) 評 估 玉 米 脫 粒 機 的 程 序 計 算 出 來 的 （ 亞 洲 經(jīng) 濟 社 會委員會和太平洋農(nóng)業(yè)機械地區(qū)網(wǎng)絡 1995） 。 結 果 與 討 論 MC，F(xiàn)R 和 RS 對 TL，GB 和 P 的影響如表 3 所示。 影 響 脫 粒 裝 置 損 失 的 操 作 參 數(shù) 影響脫殼裝置損失的操作參數(shù)的方差分析結果如表 4 所示。結果表明，RS 對脫殼單元損失有顯著影響，而 MC、FR、MCxFR、MCxRS 、FRxRS 和 MCxFRxRS 對 脫殼單元損失的影響不顯著。 確定操作參數(shù)對脫殼裝置損失的影響的回歸方程如公式（ 1） ： TL ??5.44 - 0.32RS （1） 其中 TL 是脫粒損失 （百分比） ， RS（米每秒） 是轉子轉速， 方程 （ 1） 中 R2和 R2 的調整值分別為 0.87 和 0.87。 基于公式 （1）中，表示 MC 和 RS 對 TL 的影響的響應曲線圖如圖 3。 從圖 3 中可以看出，增加轉子轉速（RS）減少了與 Simonyan（2009）的研究有關的脫 粒單位損失 （TL） ， 其增加跳動導致 脫粒能力增加減少脫粒單位損失。 影 響 籽 粒 破 碎 的 操 作 參 數(shù) 表 5 顯示影響籽粒破碎的操作參數(shù)的方差分析結果。結果表明，MC、RS 和MC X RS 對 籽 粒 破 損 有 顯 著 影 響 ， 而 FR，MC X FR，F(xiàn)R X RS 和 MC X FR X RS 對 籽粒破碎 沒有統(tǒng)計學影響。 用于確定操作參數(shù)對 籽粒破碎的影響的回歸方程如方 程 (2): GB =-3.40 + 0.22MC + 0.28RS - 9.85 X 10-3MC X RS (2) 其中 GB 是籽粒破碎率 （百分比） ， MC 是含水量 （百分比） ， Rs 是轉子速度 （米每秒） ， R2 和調整后的 R2 值分別為 0.96 和 0.94。 基于公式 (2)，開發(fā)了響應面圖以顯示 MC 和 RS 的影響（圖 4）以及 MC 和 FR（ 圖 5）在 GB 上。 如圖 4 和圖 5 所 示 ， 增 加 RS 傾向于增加 GB， 這 與 Rostami 等人的研究有關（ 2009 年） ，在這種情況下，跳動加劇導致?lián)p失加劇 。 MC 的增加導致 GB 的增加趨勢（Chuan-Udom,2013,Mahmoud 和 Buchele， 1975） ，因為谷物的高含水量更加靈活，使得谷物在被 擊打時更容易破碎。 表 4 影響脫殼裝置損耗的變異操作參數(shù)分析 資源 平方和 DF 均方根 F 值 p 值 Prob> F模型 10.15 7 1.45 18.77 F模型 19.54 7 1.45 51.62 F模型 6.59x100.006 7 9.42x100.005 580.58 <0.0001 模型重要MC 1.53x100.006 1 1.53x100.006 944.00 <0.0001FR 3.93x100.006 1 3.93x100.006 2422.03 <0.0001RS 8.74x100.005 1 8.74x100.005 535.67 <0.0001MCxFR 86,211.76 1 86,211.76 53.16 <0.0001MCxRS 57,765.05 1 57,765.05 35.62 <0.0001FRxRS 86,211.76 1 86,211.76 53.16 <0.0001MCxFRxRS 1.54x100.005 1 5388.24 3.32 0.0841純粹的錯誤 36,202.20 19 1621.79相關總數(shù) 6.95x100.006 27MC 為含水量，F(xiàn)R 為進給速率，RS 為轉子速度（RS） ，DF 為自由度。 圖 6.當 轉 子 速 度 （ RS） 為 10 m / s 時 ， 功 率 消 耗 （ P） 的 響 應 曲 線 圖 顯 示 進 料 速 率 （ FR） 和 含 水 量 （ MC， 以 重 量 為 基 準 測 量 百 分 比 ） 的 影 響 。圖 7.當 進 料 速 度 為 1.5 t / hr 時 ， 功 率 消 耗 （ P） 的 響 應 曲 線 圖 顯 示 了 含 水 量 （ MC， 以 重 量 基 準 測 量 百 分 比 ） 和 轉 子 速 度 （ RS） 的 影 響 。圖 8.功 率消 耗 （ P） 的響 應 曲線 圖 ， 顯示 當潮 濕含 量 為 14％ 時 進料 速率 （ FR） 和轉子 速度 （ RS） 的 影 響 。致 謝 作 者 感 謝 ： 泰 國 農(nóng) 業(yè) 研 究 開 發(fā) 機 構 （ 公 共 組 織 ） ; 東 北 重 要 作 物 應 用 工 程 系 ， 泰 國 孔 敬孔 敬 大 學 ; 以 及 泰 國 曼 谷 高 等 教 育 委 員 會 采 后 技 術 創(chuàng) 新 中 心 提 供 研 究 支 持 。參 考 文 獻 [1]Andrews, S.B., Siebenmorgen, T.J., Vories, E.D., Loewer, D.H., Mauromoustakos, A., 1993. Effects of combine operating parameters on harvest loss and quality in rice. Agric. Mech. Asia Afr. Lat. Am. 36, 1599-1607.[2]Berger, P.D., Maurer, R.E., 2002. Experimental Design with Applications in Man- agement, Engineering, and the Sciences. Belmont, CA, USA.[3]Chuan-Udom, S., 2011. Grain Harvesting Machines. Khon Kaen University, Khon Kaen, Thailand (in Thai).[4]Chuan-Udom, S., 2013. Operating factors of Thai threshers affecting corn shelling losses. Songklanakarin J. Sci. Technol. 35, 63-67.[5]Chuan-Udom, S., Chinsuwan, W., 2009. Effects of concave rod clearance and number of concave bars on threshing performance of a axial ?ow rice threshing unit for Chainat 1 variety. KKU Res. J. 14, 1037-1045 (in Thai).[6]Chinsuwan, W., Pongjan, N., Chuan-udom, S., Phayom, W., 2003. Effects of threshing bar inclination and clearance between concave rod on performance of axial ?ow rice thresher. Thai Soc. Agric. Eng. J. 10, 15-20 (in Thai). [7]Department of Agriculture, 1996. Agricultural Machines 50th Year Celebrations: 1996. Department of Agriculture, Bangkok, Thailand (in Thai).[8]Economic and Social Commission for Asia and the Paci?c Regional Network for Agricultural Machinery, 1995. Test Code and Procedure for Power Grain Thresher: RNAM. Test Code & Procedures for Farm Machinery. Bangkok, Thailand, second ed. [9]Farjam, A., Omid, M., Akram, A., Fazel Niari, Z., 2014. A neural network based modeling and sensitivity analysis of energy inputs for predicting seed and grain corn yields. J. Agric. Sci. Technol. 16, 767-778.[10]Gummert, M., Kutzbach, H.D., Muhlbauer, W., Wacker, P., Quick, G.R., 1992. Perfor- mance evaluation of an IRRI axial-?ow paddy thresher. Agric. Mech. Asia Afr. Lat. Am. 23, 47-58.[11]Kunjara, B., Wijarn, C., Therdwongworakul, A., 1998. Testing and evaluation of locally-made maize sheller. J. Natl. Res. Counc. Thail. 20, 41-57.[12]Mahmoud, A.R., Buchele, W.F., 1975. Distribution of shelled corn throughput and mechanical damage in a combine cylinder. Am. Soc. Agric. Eng. 1, 448-452. [13]Rostami, M.A., Azadshahraki, F., Naja?nezhad, H., 2009. Design, development and evaluation of a peanut sheller. Agric. Mech. Asia Afr. Lat. Am. 40, 47-49. [14]Saeng-Ong, P., Chuan-Udom, S., Saengprachatanarak, K., 2015. Effects of guide vane inclination in axial shelling unit on corn shelling performance. Kasetsart J. Nat. Sci. 49, 761-771.[15]Singhal, O.P., Thierstein, G.E., 1987. Development of an axial-?ow thresher with multi-crop potential. Agric. Mech. Asia Afr. Lat. Am. 18, 55-65.[16]Simonyan, K.J., 2009. Development of motorized stationary sorghum thresher. Agric. Mech. Asia Afr. Lat. Am. 40, 47-55