水稻是我国的主要粮食作物之一,在粮食生产中占有极其重要的地位。加快发展水稻生产机械化,提高水稻综合生产能力,是保障我国粮食安全的重要战略举措,对推动现代化农业具有十分重要的意义。轴流脱粒装置因其性能优越、适应性广、脱粒柔和、分离充分,在实际生产中应用越来越广泛,因此,对轴流脱粒装置进行深入研究显得十分必要。本文在综合分析国内外水稻轴流收获技术研究现状的基础上,通过理论分析与试验研究相结合的方法,对钉齿式轴流脱粒与分离装置参数和性能进行了深入的探讨与研究。得出结论如下:1.在对钉齿间距进行的单因素试验研究表明:钉齿间距变化时脱出物沿轴向和周向分布规律较为相似,钉齿间距的变化对功耗、未脱损失率、总损失率、茎秆破碎程度的影响较为显著,对断穗率、含杂率、糙米率有一定的影响,但不十分明显。在其它参数一定的条件下,钉齿间距为16cm时,装置的功耗、含杂率、断穗率、糙米率、茎秆破碎程度、夹带损失率、未脱损失率和总损失率等性能指标均较低。2.在单因素试验结果的基础上,选取喂入量、滚筒转速、凹板间隙三个因素,按照二次回归旋转组合设计的试验方法进行了多因素试验,建立了因素与各性能指标的回归方程;分析了各因素对功耗、断穗率、含杂率、总损失率的影响规律;得出了影响性能指标的主次因素;采用主目标函数法,根据各性能指标的回归方程,利用MATLAB进行优化求解,综合得出优化参数为:喂入量2kg/s,滚筒转速600r/min,凹板间隙30mm。通过验证试验,所得到的性能指标均满足技术要求。3.借助高速摄像技术对脱分空间内谷物的脱粒与分离过程进行了在线拍摄,通过图像回放研究分析了稻谷的运动规律、断穗的脱粒过程、籽粒的碰撞过程、短茎秆的运动规律、脱出物的下落规律。结果表明:稻谷在进入脱分空间后,籽粒在脱粒部件钉齿的冲击、梳刷以及滚筒与凹板的揉搓作用下,从枝梗上分离下来,多数脱下的籽粒在重力和离心力的作用下,克服作物薄层的阻力,穿过薄层到达凹板表面实现分离;在无外界干扰的情况下,多数自由籽粒在脱分空间内运动轨迹为直线,沿滚筒轴线方向成一定角度运动;脱分空间内断穗的运动轨迹为抛物线,其在运动过程中并非平移运动而是在脱分空间内不断翻转向前运动;短茎秆因其质量较轻,运动轨迹是曲线,运动速度变化幅度较大;自由籽粒易受脱粒部件、茎秆等的碰撞,碰撞后运动轨迹和运动方向发生变化;脱出物从凹板排出后,作加速向下的曲线运动,其中籽粒的运动规律相对较好,多数籽粒的运动轨迹是抛物线,而轻杂物的运动轨迹是不规则曲线,且运动不稳定,速度波动较大。