一种水稻单穗脱粒工作装置研制与试验

李秀娟

（辽宁省农业机械化研究所，沈阳 110161）

水稻育种过程繁琐、工作量大[1]，需要对大量单株单穗水稻种子进行脱粒。水稻育种脱粒不同于普通脱粒，其质量要求损伤小、杂质少[2-3]，但目前使用的脱粒机普遍存在种子易破损、易混杂、难清理等问题，导致劳动强度增大、种子纯度难以保证，影响育种质量和效果。针对上述问题，设计一种水稻单穗脱粒工作装置，介绍机具设计结构、工作原理和试验方法，分析样机试验结果，为水稻育种机械化提供装备支撑。

1 水稻单穗脱粒机总体设计

1.1 机具结构

机具主要由上箱体、下箱体、合页、把手组成，如图1所示。

图1 机具结构示意图Figure 1 Structural diagram of the machine

通过合页连接上箱体和下箱体，组成脱粒室。上箱体、下箱体前开合端设有脱粒间隙，上箱体内等间距设置多个脱粒板，脱粒板下端伸入下箱体。脱粒板下端面与下方箱体钢丝表面相切，脱粒板长度方向和钢丝轴向平行且在同一竖直面内。脱粒板与钢丝共同组成脱粒工作部件。

1.2 工作原理

脱粒作业时，向上拉动上箱体的拉手，打开脱粒室，将稻穗放入后将上箱体合上。关闭脱粒室，上箱体、下箱体间的开合端面间设有脱粒间隙，稻穗主茎秆通过脱粒间隙伸出脱粒室外。拉动稻穗主茎杆，在脱粒板与钢丝对稻穗的夹紧力作用下，茎秆被拉出，稻谷被捋下落入下箱体，最终完成脱粒作业。作业时，上箱体和下箱体所组成的脱粒室应与外界隔离，以确保稻谷纯度和避免飞溅损失。

1.3 主要技术参数

水稻单穗脱粒机主要技术参数见表1。

表1 主要性能指标Table 1 Main performance indicators

2 主要部件结构设计

2.1 脱粒室机构

脱粒室由上箱体、下箱体、上拉手、下拉手、合页等组成，如图2 所示。上箱体、下箱体的一侧通过合页连接，另一侧的结合部位设有1～1.2 mm脱粒间隙，可让稻穗主茎秆通过。上箱体、下箱体另一侧分别安装上拉手、下拉手，拉动上箱体把手可使上箱体与下箱体自由开合。上箱体、下箱体组成脱粒室，脱粒作业时脱粒室处于封闭状态，以防止稻粒飞溅而出。

图2 脱粒室机构示意图Figure 2 Schematic diagram of threshing chamber mechanism

2.2 脱粒部件设计

脱粒部件由脱粒板、钢丝、脱粒间隙组成，如图3所示。设置多个脱料板，等间距安装在上箱体上。脱料板由聚氨脂橡胶板制成，可减少稻谷损伤。脱粒板下端伸出上箱体底面10～15 mm。脱粒钢丝与脱料板对应设置，脱粒钢丝通过钢丝辅助件安装在下箱体内，脱粒钢丝的预紧力可调。

图3 脱粒板安装结构示意图Figure 3 Structural mechanism of threshing plate installation

2.3 钢丝调节装置设计

钢丝调节装置包括螺柱、垫圈及螺母，如图4 所示。钢丝端部固定在螺柱上，螺柱套置垫圈后安装螺母，通过螺母调节钢丝张紧力，即可达到提高脱粒效果的目的。

图4 脱粒钢丝安装结构示意图Figure 4 Structural mechanism of threshing steel wire installation

3 性能试验与结果分析

水稻品种选用沈农9903，穗长210～230 mm，籽粒含水量18%～23%，籽粒千粒质量21～25 g，茎秆含水率45%～55%，小穗含水率41%～50%。通过生产性能试验，测定水稻单株单穗脱粒机主要性能指标，包括生产率、破损率、脱净率、含杂率、飞溅率等。

按照《脱粒机试验方法》（GB/T 5982-2017）进行水稻单株单穗脱粒机性能测试。试验共4次，每次取水稻单穗数量30穗，性能测试结果见表2。

表2 性能测试结果Table 2 Performance test results

由表2可知：水稻单株单穗脱粒机采用手持单株（穗）捋穗式脱粒方式，测定生产率平均值为1 819.25穗/h，生产率出现差异是由操作人员熟练程度及水稻本身性能不同而引起；脱净率、破损率分别为99.55%,0，脱净率高、破损率小，达到人工脱粒脱净水平，能够满足水稻考种要求；脱粒时只对茎秆进行处理，余下稻穗部分含杂率极小；脱粒室为封闭式结构，脱粒作业后飞溅率为0。

4 结论

样机试验结果表明：在籽粒含水量18%～23%、籽粒千粒质量21～25 g、茎秆含水率45%～55%、小穗含水率41%～50%条件下，脱净率＞99.00%，破损率为0，含杂率为0.0 875%，飞溅率为0。这说明该机能实现水稻育种脱粒作业，稻谷样本损伤小、纯度高，有助于解决稻谷破损与脱净率之间的矛盾，能够满足水稻育种试验脱粒质量要求。