本发明属于谷物收获机技术领域，尤其涉及一种谷物收获机用双切流横轴流脱粒装置及脱粒实验方法。
背景技术：
谷物作为生物复合材料及其脱粒过程的复杂性，各种脱粒理论研究与数学模型均存在不同程度的局限性，整机田间试验研究受制于天气、场地、品种差异性和脱粒系统的复杂性，给试验测试带来了诸多困难。
技术实现要素：
本发明旨在提供一种结构简单，使用效果好的谷物收获机用双切流横轴流脱粒装置及脱粒实验方法。
为解决上述技术问题，本发明提供了如下的技术方案：一种谷物收获机用双切流横轴流脱粒装置，包括切流脱粒部、横轴流脱粒部以及位于切流脱粒部和横轴流脱粒部下方的筛板，筛板上均匀分布筛孔；
切流脱粒部包括切流脱粒箱，切流脱粒箱上设进料口；切流脱粒箱内转动设有相互平行的第一切流滚筒和第二切流滚筒，第一切流滚筒和第二切流滚筒之间设有V型进料挡板；第一切流滚筒和第二切流滚筒的表面均分布至少两个柱齿排，柱齿排自第一切流滚筒和第二切流滚筒的初始端至末端倾斜设置；各个柱齿排分别沿第一切流滚筒和第二切流滚筒周向分布；柱齿排包括多个沿切流滚筒轴向分布的柱齿；
横轴流脱粒部包括横轴流脱粒箱，横轴流脱粒箱内转动设有与第一切流滚筒平行的横轴流滚筒，横轴流滚筒初始端与切流脱粒箱末端连通；横轴流滚筒上自前之后依次设有脱粒区、筛分区和排杂区，脱粒区与筛分区之间，筛分区与排杂区之间均设有沿横轴流滚筒周向设置的分离盘；
脱粒区和筛分区均包括击打齿排和板齿排，击打齿排和板齿排均沿横轴流滚筒的长度方向设置，每两个击打齿排之间设置1个板齿排；击打齿排由沿多个设于横轴流滚筒外壁上的呈柱状的击打齿组成，板齿排由多个设于横轴流滚筒外壁上的呈板状的板齿组成；
排杂区包括多个设于横轴流滚筒外壁上的分离板，分离板沿横轴流滚筒长度方向设置；排杂区的末端与设于横轴流脱粒箱上的排芯口连通。
筛板下方配合切流脱粒箱和横轴流脱粒箱设有集粮盒。
V型进料挡板包括两个呈弧形的板体，两个板体的顶端分别设位于第一切流滚筒和第二切流滚筒上方的水平板。
横轴流滚筒和与横轴流滚筒靠近的第二切流滚筒之间设喂入挡板。
横轴流滚筒、第一切流滚筒和第二切流滚筒的旋转方向一致。
分离盘上设置筋板，分离板通过筋板连接在分离盘上。
横轴流滚筒内设有横轴流滚筒轴，横轴流滚筒轴和横轴流滚筒通过盘毂连接；横轴流滚筒轴通过轴承座连接于横轴流脱粒箱内。
第一切流滚筒和第二切流滚筒内均设有切流滚筒轴，切流滚筒轴和第一切流滚筒以及第二切流滚筒通过盘毂连接；切流滚筒轴通过轴承座连接于切流脱粒箱内。
一种上述谷物收获机用双切流横轴流脱粒装置进行的谷物脱粒实验方法，包括如下步骤：
1）谷物进入切流脱粒箱；
2）切流脱粒箱内转动的第一、第二切流滚筒上的柱齿击打谷物，部分谷物的谷粒脱落，沿切流脱粒箱底部从切流脱粒箱中漏出；
3）切流脱粒箱内转动的第一、第二切流滚筒上的柱齿排对谷物进行梳理，并将谷物向切流脱粒箱末端推进；
4）谷物到达切流脱粒箱末端进入到横轴流脱粒箱，横轴流脱粒箱内横轴流滚筒上脱粒区的击打齿排和板齿排分别对谷物进行击打和揉搓，大部分谷物的谷粒脱落沿横轴流脱粒箱底部从横轴流脱粒箱中漏出；
5）随着横轴流滚筒的转动，谷物被推入到筛分区，筛分区的击打齿排和板齿排继续分别对谷物进行击打和揉搓使谷物上的谷粒充分掉落，沿横轴流脱粒箱底部从横轴流脱粒箱中漏出；
6）杂质成分的谷物进入到排杂区从排芯口排出；
7）对脱落的谷粒进行实验。
第一切流滚筒与横轴流滚筒的线速度分别为：
（2）
式中：vz、vq分别为横轴流滚筒和第一切流滚筒的线速度，单位为m/s，其中，第一切流滚筒的线速度与第二切流滚筒的线速度相等；dzj、dqj分别为横轴流滚筒和第一切流滚筒的线速度计算直径，单位为mm；其中，dzj=550 mm、dqj=470 mm；nz、nq分别为横轴流滚筒和第一切流滚筒的转速，单位为r/min。
如权利要求1所述的谷物脱粒实验方法，其特征在于：对脱落的谷粒进行实验包括籽粒破损率计算，其中，籽粒破损率计算方法为：
（3）
式中：Zs为籽粒破碎率，单位为%；Ws为破碎籽粒质量，单位为g；Wi为样品籽粒总质量，单位为g。
通过以上技术方案，本发明的有益效果为：本发明所述的谷物收获机用脱粒装置，不仅能收获玉米，还能收获小麦、水稻等粮食作物，一机多用，适应能力强，喂入量大，破损率低，脱净率高。在实践应用中以达到了很好的效果。本发明所述的方法可以实现谷物上谷粒的充分脱粒，步骤紧凑，同时脱粒效率高，脱粒效果好。
附图说明
图1为本发明结构示意图；
图2为切流滚筒结构示意图；
图3为横轴流滚筒结构示意图。
具体实施方式
一种谷物收获机用双切流横轴流脱粒装置，如图1~3所示，包括切流脱粒部、横轴流脱粒部以及位于切流脱粒部和横轴流脱粒部下方的筛板5，筛板5上均匀分布有筛孔。筛板5下方配合切流脱粒箱和横轴流脱粒箱设有集粮盒。在切流脱粒箱和横轴流脱粒箱内脱下的谷粒分别通过筛板5上的筛孔落入到集粮盒内，进行收集。
谷物进入到切流脱粒部，通过切流脱粒部的初步脱粒被切流脱粒部推送到横轴流脱粒部，经过横轴流脱粒部后杂质被排出，而谷粒通过筛板5上的筛孔漏出。
切流脱粒部包括切流脱粒箱，切流脱粒箱上设进料口，谷物通过进料口进入到切流脱粒箱内。切流脱粒箱内转动设有相互平行的第一切流滚筒1和第二切流滚筒9，第一切流滚筒1和第二切流滚筒9之间设有V型进料挡板2，其中，V型进料挡板2包括两个呈弧形的板体，两个板体的顶端分别设位于第一切流滚筒1和第二切流滚筒9上方的水平板。V型进料挡板2可以保证谷物的正常进料，将第一切流滚筒1和第二切流滚筒9隔开，从而保证第一切流滚筒1和第二切流滚筒9的分别工作，提高进料和脱粒效率。
第一切流滚筒1和第二切流滚筒9的结构相同，以第一切流滚筒1为例进行说明：第一切流滚筒1表面分布至少两个柱齿排，柱齿排自第一切流滚筒1初始端至第一切流滚筒1末端倾斜设置，从而随着第一切流滚筒1的转动，将谷物从第一切流滚筒1的初始端推到第一切流滚筒1的末端。各个柱齿排沿第一切流滚筒1周向分布；柱齿排包括多个沿第一切流滚筒1轴向分布的柱齿14；柱齿14可以对谷物上的谷粒进行击打，从而使得谷粒从谷物上脱落下来，同时柱齿排可以对谷物进行梳理，提高谷物的脱粒效果。
横轴流脱粒部包括横轴流脱粒箱，横轴流脱粒箱内转动设有与第一切流滚筒1平行的横轴流滚筒4，横轴流滚筒4和与横轴流滚筒4靠近的第一切流滚筒1之间设喂入挡板3，通过设置喂入挡板3可以防止谷物沿着第一切流滚筒1和第二切流滚筒9周向循环上翻，造成谷物在脱粒室内长时间滞留。同时，横轴流滚筒4、第一切流滚筒1和第二切流滚筒9的旋转方向一致，从而保证谷物的旋转方向一定，避免突然改变谷物的旋转方向造成的谷物杂乱，谷粒造成磨损的问题。
横轴流滚筒4初始端与切流脱粒箱末端连通，从而从切流脱粒箱出来的谷物可以进入到横轴流脱粒箱横轴流滚筒4的初始端，接收横轴流滚筒4的脱粒。
横轴流滚筒4上自初始端之末端依次设有脱粒区、筛分区和排杂区。脱粒区与筛分区之间，筛分区与排杂区之间均设有沿横轴流滚筒4周向设置的分离盘18。通过分离盘18将脱粒区、筛分区和排杂区三个部分隔开，以迟滞物料的快速流动，增加谷物在横轴流脱粒箱内的作用时间。
脱粒区和筛分区均包括击打齿排和板齿排，击打齿排和板齿排均沿横轴流滚筒4的长度方向设置，每两个击打齿排之间设置1个板齿排；击打齿排由沿多个设于横轴流滚筒4外壁上的呈柱状的击打齿16组成，板齿排由多个设于横轴流滚筒4外壁上的呈板状的板齿15组成。
击打齿16有较强的物料抓取能力、击打和梳理作用，板齿15对不均匀喂入的物料适应性好、揉搓效果强，二者结合可以增强脱粒分离效果，提高脱粒作业的适应性。
谷物进入横轴流脱粒箱内后首先沿切向方向流动进入脱粒区，在击打齿16、板齿15结构的复合作用中，谷物将沿圆柱面的切线方向，在板齿15倾角的导向作用下呈螺旋状运动，在公转与自转的复合运动中与板齿15、击打齿16和筛板5相互作用，实现高效柔性脱粒，避免对籽粒造成的冲击伤害。
经过脱粒区后，脱下的谷粒经过筛孔落入集粮盒。
部分未脱净谷物在分离盘18的作用下，流动速度减慢以增加击打齿16和板齿15的打击、揉搓和对玉米果穗苞叶的充分撕裂作用。
排杂区包括多个设于横轴流滚筒4外壁上的分离板19，分离板19沿横轴流滚筒4长度方向设置；分离盘18上设置筋板20，分离板19通过筋板20连接在分离盘18上。排杂区的末端与设于横轴流脱粒箱上的排芯口8连通。经过脱粒区、筛分区的杂质被推送至排杂区，在分离板19的作用下经排芯口8抛出谷物收获机外，完成脱粒、筛分和排杂的工作流程。
为了保证横轴流滚筒4、第一切流滚筒1和第二切流滚筒9的转动，在横轴流滚筒4内设有横轴流滚筒轴7，横轴流滚筒轴7和横轴流滚筒4通过盘毂11连接并用螺钉6固定；横轴流滚筒轴7通过轴承座连接于横轴流脱粒箱内，横轴流滚筒轴7通过轴承座在横轴流脱粒箱内转动，通过横轴流滚筒轴7的转动带动横轴流滚筒4的转动。
第一切流滚筒1和第二切流滚筒9内均设有切流滚筒轴10，切流滚筒轴10和第一切流滚筒1以及第二切流滚筒9分别通过盘毂11连接并通过螺钉6固定；切流滚筒轴10通过轴承座连接于切流脱粒箱内。切流滚筒轴10通过轴承座在切流脱粒箱内转动，通过切流滚筒轴10的转动带动第一切流滚筒1和第二切流滚筒9的转动。
本发明所述的谷物收获机用脱粒装置，不仅能收获玉米，还能收获小麦、水稻等粮食作物，一机多用，适应能力强，喂入量大，破损率低，脱净率高。在实践应用中以达到了很好的效果。
本发明还公开了一种利用上述谷物收获机用双切流横轴流脱粒装置进行的谷物脱粒实验方法，依次包括如下步骤：
1）谷物进入切流脱粒箱。
2）切流脱粒箱内转动的两个切流滚筒上的柱齿击打谷物，部分谷物的谷粒脱落，沿切流脱粒箱底部从切流脱粒箱中漏出，具体为沿筛板上的筛孔漏出，落入到集粮盒内。其中，谷物落入切流脱粒箱后在布置有倾斜设置的柱齿排的第一、第二切流滚筒的抓取和初步揉搓作用下流入第一和第二切流滚筒处，空间倾斜布局的柱齿排起到推进物料输送的作用同时增加了脱粒作用行程。
3）切流脱粒箱内转动的第一和第二切流滚筒上的柱齿排对谷物进行击打和梳理，并将谷物向切流脱粒箱末端推进。
4）谷物到达切流脱粒箱末端进入到横轴流脱粒箱，在谷物由切流脱粒箱进入到横轴流脱粒箱的过程中，V形进料挡板和喂入挡板对谷物进行作用，防止谷物沿着两个切流滚筒周向循环上翻，造成谷物在切流脱粒箱内长时间滞留，导致破碎率增高。
横轴流脱粒箱内横轴流滚筒上脱粒区的击打齿排和板齿排分别对谷物进行击打和揉搓，大部分谷物的谷粒脱落沿横轴流脱粒箱底部从横轴流脱粒箱中漏出。
5）横轴流滚筒转动，此处，切流滚筒与横轴流滚筒的旋转方向一致，以保证物料的工作行程。随着横轴流滚筒转动，谷物被推入到筛分区，筛分区的击打齿排和板齿排继续分别对谷物进行击打和揉搓使谷物上的谷粒充分掉落，沿横轴流脱粒箱底部从横轴流脱粒箱中漏出。
具体为，谷物进入横轴流脱粒室内后首先沿切向方向流动进入脱粒区，在击打齿、板齿结构的复合作用中，谷物将沿圆柱面的切线方向，在板齿倾角的导向作用下呈螺旋状运动，在公转与自转的复合运动中与板齿、击打齿和筛板相互作用，实现高效柔性脱粒，避免对籽粒造成的冲击伤害。
经过脱粒区后，脱下的谷粒经过筛板落入集粮盒。部分未脱净谷粒在分离盘的作用下，流动速度减慢以增加击打齿和板齿的打击、揉搓和对谷物苞叶的充分撕裂作用。
6）杂质成分的谷物进入到排杂区从排芯口排出。经过脱粒区和筛分区的谷物杂质被推送至排杂区，在分离板的作用下经排芯口抛出谷物收获机外，完成脱粒、筛分和排杂的工作流程。
7）对脱落的谷粒进行实验。对脱落的谷粒进行实验包括籽粒破损率计算，其中，籽粒破损率计算方法为：
（3）
式中：Zs为籽粒破碎率，单位为%；Ws为破碎籽粒质量，单位为g；Wi为样品籽粒总质量，单位为g。
其中，本方法中，切流滚筒和横轴流滚筒的线速度分别为：
（2）
式中：vz、vq分别为横轴流滚筒和切流滚筒的线速度，单位为m/s；dzj、dqj分别为横轴流滚筒和切流滚筒的线速度计算直径，单位为mm；其中，dzj=550 mm、dqj=470 mm；nz、nq分别为横轴流滚筒和切流滚筒的转速，单位为r/min。
通过对线速度进行限定，保证了谷物的脱粒效率，同时降低了脱粒过程中对谷粒的损坏，保证了谷粒的完整性。
本发明所述的方法可以实现谷物上谷粒的充分脱粒，步骤紧凑，同时脱粒效率高，脱粒效果好。