收获是谷子生产的重要环节,目前我国谷子收获机械化整体水平较低,脱粒分离装置作为收获机械的核心部分,存在脱净率低、损失率高等问题,为了提高谷子脱粒分离装置性能,提升谷子收获质量,自行研制谷子单轴流脱粒与分离装置试验台,采用仿真分析与试验研究相结合的方法,对谷子轴流脱分装置进行设计与试验研究。(1)以大庆地区龙谷31号谷子品种为研究对象,测量谷子生物特性,得到该品种谷子形状结构特点:谷穗呈纺锤型,谷码与籽粒均为类球形;穗轴上共三级分枝,三级枝梗与籽粒组成最小单元谷码;利用自制力学特性参数综合测试装置,得到谷子籽粒静摩擦系数、滚动摩擦系数、滑动摩擦系数、碰撞恢复系数;利用万能材料试验机进行谷码枝梗拉伸试验,得到谷码枝梗直径与穗轴连接力线性回归方程。(2)利用EDEM软件中bonding模型建立谷穗、茎秆模型;设计脱分滚筒、凹板、上盖导向板结构与参数,利用NX/UG三维建模软件对装置各部件进行三维模型建立,完成虚拟装配;通过脱粒分离仿真试验,对比得出谷子脱分滚筒形式为纹杆-钉齿组合式,并得到各因素参数选择范围。(3)改进设计谷子脱粒分离试验台,设计配套控制系统和数据采集系统。采用变频控制实现试验台启停控制和工作参数的平滑调节;利用MCGS组态软件平台开发数据采集与开关量控制功能实现装置工作参数采集;将旋转式无线动态应变仪安装在滚筒主轴上,并利用无线传输技术实现脱粒分离过程应力监测。(4)以滚筒转速、喂入量、脱粒间隙为试验因素,以脱净率、谷码率、杂余率、夹带损失率、未脱损失率为评价指标,进行单因素试验研究。得到各因素参数选择范围,以及各因素对应力影响规律:滚筒转速增大,应力值与应力变化频率增大;喂入量增大,应力值增大,应力变化频率先减小后增大;脱粒间隙增大,应力值减小,应力变化频率增大。(5)以滚筒转速、喂入量和脱粒间隙为试验因素,以脱净率、谷码率、杂余率、夹带损失率、未脱损失率为评价指标,进行三因素三水平正交试验研究。根据SPSS极差和方差分析结果,得到各因素影响脱分性能的先后顺序;得到脱分装置较优参数组合为滚筒转速950r/min、喂入量2kg/s、脱粒间隙8mm。进行验证试验,结果为脱净率90.3%,谷码率8.93%,损失率0.77%,满足谷子收获国家标准。