高占文

摘要：针对现有单穗脱粒机存在的问题，设计5TR-20型水稻单株单穗脱粒机。根据设计要求确定设计方案，详细介绍机具结构及关键部件的设计思路。机具性能试验结果表明：在水稻籽粒含水量18%～23%的完熟条件下，当风机转速为2 100 r/min时，脱净率>99.5%，破碎率≤0.2%，飞溅率为0。

关键词：脱粒机；水稻；设计；单株；破碎率；脱净率

中图分类号：S226.1 文献标识码：A 文章编号：1674-1161（2018）01-0023-03

水稻育种是育种试验获得正确结果的重要环节。与常规脱粒不同，育种脱粒作业除需满足常规脱粒作业的要求外，还必须满足无籽粒在机器内滞留、不混种、便清机的特殊要求。目前，我国水稻育种脱粒仍以人工脱粒或大型脱粒机脱粒为主，间接损失大，脱粒机内部清理困难，种子残留量大，且易造成种子混杂，导致育种试验数据失真。为此，设计5TR-20型半喂入式水稻单穗种子脱粒机，为提高育种脱粒作业效果及减轻劳动强度提供适用机具。

1 水稻单株单穗脱粒机设计方案

1.1 设计要求

1） 脱粒机要具有良好的脱粒和清选能力，脱粒干净，脱净率高，并能提高工作效率；

2） 脱粒后，脱粒机内部易清理，不残留种子，以免种子混杂，导致育种试验数据失真；

3） 脱粒装置的脱粒破损率和损失率要低，以免影响水稻种子储藏和生长发育；

4） 脱粒机的体积要小型化，便于携带，利于小区育种野外脱粒作业。

1.2 设计方案

水稻单株单穗脱粒装置多以冲击和蓖梳方式为主，冲击方式易造成谷粒的损伤，蓖梳方式易造成稻穗缠绕。为解决以上技术问题，在借鉴国内外叶片式脱粒的基础上，采用以柔性脱粒工作部件为主、叶轮脱粒为辅、气流风选的封闭脱粒作业方式。优化技术参数和结构后，脱粒干净，破损率和损失率低，脱粒全程无飞溅损失；脱粒后机具内部易清理，避免种子间混杂。

2 5TR-20型水稻单株单穗脱粒机总体结构

5TX-20型水稻单株单穗脱粒机主要由脱粒部件、清选部件、电动机和变频调速器组成，如图1所示。

风机固定于机架上，风机壳体的一侧安装电动机，另一侧为风机侧盖，风机侧盖上部设有稻穗喂入口，稻穗喂入口也是风机进风口。风机叶片安装在电动机输出轴上并由电动机驱动。脱粒装置安装在风机叶片外侧，与风机叶片绕同轴转动。风机出风口与清选风管相连，清选管上出口为杂余出口，与杂余收集袋相连。清选管下出口与种子收集盒相连，种子收集盒用于收集脱粒后的稻谷。变频调速器用于控制电动机转速，实现电动机无级调速。根椐稻谷的含水率、品种等选用不同的旋转速度，以减少稻谷的破损率和损失率。

脱粒机工作原理为：作业时，手持稻穗由喂入口喂入，脱粒装置旋转的同时梳刷、冲击、震动，将稻谷沿辐条脱下来，稻谷和未脱净的稻穗（或断穗）进入风机，由风机对未脱净的稻穗（或断穗）进行再脱粒，之后通过风机将稻谷和杂余送入清选管，在风机风力的作用下，杂余由清选管上出口排出进入杂余收集袋，干净稻谷落入种子收集盒。

3 5TR-20型水稻单株单穗脱粒机关键部件

3.1 风机

风机为农用叶轮式，由壳体、叶轮、侧盖组成，如图2所示。侧盖主体部分为锥台形，利于稻谷流动。侧盖设有如图3所示的弧形长条孔，壳体设有如图4所示的安装柱。安装时，风机侧盖上的大圆孔对准风机壳体的安装柱，风机侧盖与风机壳体压紧后向右旋转到弧形长条孔的另一端。

风机叶轮的叶片两面贴有橡胶，壳体的圆弧部分也贴有橡胶，橡胶的缓冲作用可减少稻谷破损率。

3.2 脱粒装置

脱粒装置包括左法兰、右法兰、主轴和辐条，如图5所示。左法兰和右法兰分别设置在主轴2端，左法兰和右法兰之间的圆周上分别安装有左、右倾斜辐条，左、右倾斜辐条成反向斜交叉布置。

左、右法兰上分别沿圆周开2排安装孔，左倾斜辐条一端安装在左法兰的内周安装孔上，另一端安装在右法兰对应的外周安装孔上；右倾斜辐条的一端安装在左法兰的外周安装孔上，另一端安装在右法兰的相邻内圆周安装孔上，形成左、右辐条交叉布置。

左、右倾斜辐条均由直径4 mm的铜芯电线构成，利用橡胶的缓冲作用减小稻谷破损率。由于左、右倾斜辐条成反向斜交叉布置，脱粒作业时，稻穗在受輻条的梳刷、震动作用的同时沿辐条左右滑动，可避免稻穗缠绕在脱粒元件上。未脱净的稻穗（或断穗）进入风机，在风机叶片的冲击、柔搓作用下进行再脱粒，之后将稻谷和杂余送入清选风管。

3.3 电动机和变频调速器

电动机的工作电压为220 V/50 Hz、功率0.25 kW、工作转速2 880 r/min。单项变频器的功率为0.75 kW，调速范围为0～2 800 r/min。

3.4 种子收集盒

种子收集盒与清选风管的连接如图6所示。脱粒作业时，种子收集盒与清选风管紧密旋合固定，两者封闭连接。脱粒作业结束时，可将种子收集盒拆下。清选风管的杂余排出口装有杂余收集袋，保证作业场所清洁。

4 5TR-20型水稻单株单穗脱粒机性能试验

在水稻籽粒含水量为18%～23%的完熟条件下，最佳风机转速为2 100 r/min时，进行5TR-20型水稻单株单穗脱粒机脱粒工作部件对比试验和整机生产性能试验。

试验结果表明：机具结构简单，体积小，质量轻，使用操作方便，便于野外作业；整个脱粒过程为封闭式，作业场所清洁、干净；脱粒作业后易清机，机内无存粒混杂，可保证试验数据准确；脱净率>99.5%，破碎率≤0.2%，飞溅率为0；适应性强，可根据水稻籽粒含水量、水稻品种调整脱粒和风机转速，达到最佳脱粒效果。

参考文献

[1] 王继恩，邱东峰，张再君.水稻脱粒性的研究进展及展望[J].湖北农业科学，2017，56（14）：2601-2604.

[2] 冯伟，庞有伦，李平，等.4LZ-1.0小型收割机设计及脱粒分离装置优化[J].农机化研究，2017，39（12）：180-184.

[3] 姚国军，周绍昆，朱毅.击打脱粒式与梳刷脱粒式联合收割机的比较[J].现代农业装备，2014（3）：40-41.