关于对新型双滚筒低损大豆脱粒机的研究

王昊 陈振涛 曾宇 曹伟平 高佳森

摘要：在借鉴传统大豆脱粒机工作原理的基础上，采取双滚筒分段脱粒方式，设计一种低损伤双滚筒大豆脱粒机。双滚筒脱粒方式的滚筒转速低，对籽粒的打击力小，脱粒过程较为柔和，同时兼有茎秆脱粒前预处理及田间行走功能，能够有效提高脱粒效率。两滚筒工作有序，在确保大豆分离彻底的同时，减小了整机长度，降低了功率损耗。

关键词：双滚筒;低损;节能;现代高效农业

该机器包括输入轴组合，喂入装置，清粮筛组合，万向节传动轴组合，牵引及行走轮组合，凹版组合，杂余回收装置，上盖及流板组合，机架，纹杆滚筒，弓齿滚筒，排杂口，滑板筛等。其特征在于：该机器由牵引及行走轮组合与拖拉机相连;工作时，大豆从喂入装置喂入，在清凉筛组合中完成大豆和杂质的第一次分离;在纹杆滚筒中实现大豆和秸秆的脱粒操作;在弓齿滚筒中实现第二次脱粒操作，脱粒后的大豆由滑板筛进行筛选，杂质从排杂口排出，大豆留在滑板筛中，完成大豆的脱粒和收集操作全过程。

主要针对对大豆的低损脱粒改进，研究一款面向农业大豆市场的新型低损双滚筒大豆脱粒机。通过应用各模块，实现对大豆的脱粒，简化脱粒步骤，减少人工成本，提高市场竞争力，满足对农业市场及量产需求。

目前，我国大豆育种脱粒仍以人工脱粒和普通脱粒机脱粒两种方式为主，采用人工脱粒，收获期较长，贻误农时，间接损失大，实验数据可比性差。采用普通大豆脱粒机脱粒，籽粒破碎率和夹带损失率较高，作业结束后机械内部清理困难，籽粒残留量大，导致品种之间混杂。通常的机械脱粒过程中的杂余分离和清选一直是制约脱粒性能的难题，也是容易造成损失的关键环节。根据2010—2011年国家现代大豆产业技术体系铁岭综合试验站调研发现，大豆机械脱粒作业时脱粒清选损失率约1.5%～1.8%，以未脱净豆荚损失为主。由此可见，既要防止多品种收获带来的混杂又要提高作业效率，把未脱净荚果从杂余中快速清选分离，并进行二次脱粒，能有效地解决未脱净荚果损失的问题。

为了研究出一种适合于中国大豆育种行业使用的高效率、高质量、高精度、低损耗大豆的脱粒机。大豆低损脱粒机械化普及是解放勞动力、节约成本。缩短生产周期和提高实验数据精度的有效途径，而且随着种子产业快速发展，对种子脱粒机械需求量不断加大，因此大豆低损脱粒机的研发具有重要的现实意义。

1.设计背景及意义

黄豆的学名为大豆。大豆富含异黄酮，可断绝癌细胞营养供应，含人体必需的8种氨基酸，多种维生素及多种微量元素，可降低血中胆固醇，预防高血压、冠心病、动肪硬化等;目前，对大豆脱粒的操作还是以传统的钉齿式、弓齿式脱粒滚筒为主。但是这种传统的脱粒方式，靠脱粒齿冲击作物实现脱粒，容易造成脱粒损伤，导致大豆籽粒破损严重，使得脱粒后的大豆的品质严重下降，降低了企业的竞争力，无法适应现在生产中大批量、高效率的要求。分析现有的脱粒原理可知，揉搓式脱粒的性能较好，对大豆籽粒的损伤较小，且具有不缠草、效率高、脱净率高等优点;梳刷打击式的脱粒质量也较好，脱净率高和生产效率均较高。为此，利用两种脱粒原理进行优势互补，设计了低损伤双滚筒脱粒机。

大豆是我国重要的粮食作物之一，也是重要的油料和植物蛋白原料作物。目前，我国大豆收获与加工的质量较低，导致大豆籽粒破碎与损伤严重，致使经济效益严重下降。传统的大豆脱粒滚筒主要有钉齿式、弓齿式等，靠脱粒齿冲击作物实现脱粒，容易造成脱粒损伤。为进一步降低大豆脱粒机工作时的籽粒破碎率，在借鉴传统大豆脱粒机工作原理的基础上，采取双滚筒分段脱粒方式，设计一种低损伤双滚筒大豆脱粒机。两滚筒工作有序，在确保大豆分离彻底的同时，减小了整机长度，降低了功率损耗。

2.使用方法

包括输入轴组合，喂入装置，清凉筛组合，万向节传动轴组合，牵引及行走轮组合，提升器及灌溉装置。吸风机组合，凹版组合，杂余回收装置，上盖及流板组合，机架，纹杆滚筒，弓齿滚筒，排杂口，滑板筛，其中该机器由牵引及行走轮组合与拖拉机相连，由拖拉机带动机器行走;该机设置了脱前喂入装置，通过增大喂入量来提高脱粒效率;工作时，首先由人工将大豆从喂入装置喂入，喂入装置为链把式喂入台，能对大豆杆茎进行折断处理，使其连续均匀地送至脱粒滚筒内，在清凉筛组合中完成大豆和杂质的第一次分离;在提升器带动下，将大豆运送到纹杆滚筒中实现大豆和秸秆的脱离操作，随后分离之后的大豆被输送到弓齿滚筒中实现第二次脱离操作，脱粒后的大豆由滑板筛进行筛选，筛体分为上下两筛，上筛筛面为大孔鱼鳞筛，下筛筛面为细网筛，从凹版落下的籽粒、破碎荚壳、杂质等落到上筛面时，由于鱼鳞筛筛孔较大，因此大豆籽粒及细小杂质顺利落入下筛，其余杂质经出杂口排出;下筛可筛除灰尘等细小杂质，使籽粒达到圆孔筛，并经出粮口进入籽粒回收装置，杂质由排杂口排除，大豆留在滑板筛，中最后完成大豆的收集操作，至此完成大豆的脱粒和收集操作全过程。

3.创新点

1.普通脱粒机工作时，在打碎大豆茎秆的同时难免伤及大豆籽粒。为此，该机增设了脱前喂入装置，通过增大喂入量来提高脱粒效率。同时，秸秆脱前折断能有效减少脱粒功率消耗，减少大豆籽粒的损伤。

2.基于EDEM的脱粒机制的仿真剖析，尽可能降低了大豆脱粒时的损伤，对双滚筒采用不同的形式设计和不同的脱粒流程以及降低脱粒滚筒转速方案的实施，对大豆籽粒的打击力小，脱粒过程较为柔和，有效降低了大豆脱粒时的损伤率。同时兼有茎秆脱粒前预处理及田间行走功能，能有效提高脱粒效率。 双滚筒有条不紊地工作，保证大豆分离彻底。在确保大豆脱粒彻底的同时，减小了总机长度，降低了功率损耗。

3.在借鉴传统大豆脱粒机工作原理的基础上，采取双滚筒分段脱粒方式，设计一种低损伤双滚筒大豆脱粒机。双滚筒脱粒方式的滚筒转速低，对籽粒的打击力小，脱粒过程较为柔和，同时兼有茎秆脱粒前预处理及田间行走功能，能够有效提高脱粒效率。两滚筒工作有序，在确保大豆分离彻底的同时，减小了整机长度，降低了功率损耗。

4.较传统左右振动筛板，低损大豆脱粒机借鉴了簸箕的原理，采用较高一端“固定”在壳体上，较低一端不完全齿轮上下震动方式，在震动的同时有利于较小、较轻的豆壳浮在上部，更加容易被上部旋风分离器吸走，从而获得近乎无杂质的大豆。

5.采用三档风力可根据不同的大豆种类，进行调节，确保大豆脱完后的杂杆和豆壳尽可能少。

参考文献：

[1]高连兴，李晓峰，接鑫，等.大豆机械脱粒损伤特征及损伤率研究[J].沈阳农业大学学报，2010，41（1）：55-58.

[2]高连兴，李晓峰，接鑫，等.大豆内部机械损伤对发芽的影响[J].农业机械学报，2010，1（10）：63-66.

[3]龙生云，王明立.从大豆种子的现状看精选种子的重要性[J].大豆通报，2004，2（1）：11-12.

[4]牛元民.浅谈大豆机械收割减少破碎技术[J].大豆科技，2008，2（5）：28-29.

作者简介：

王昊（2001-），男，汉族，山东青岛人，青岛理工大学本科在读，机械设计制造及其自动化方向。