针对不同田块水稻产量不同,割茬高度、机具前进速度变化,导致收获时喂入量不稳定的问题,研制了一种脱粒间隙可调节的脱粒分离装置,适应不同喂入量工况,提高联合收割机工作性能。主要研究内容如下:(1)在分析国内外联合收割机脱粒分离系统研究现状的基础上,研究了脱粒分离性能的主要影响因素,及各因素对脱粒分离性能和功率消耗的影响规律。选择以调节脱粒间隙和脱粒滚筒转速的方法,使脱粒分离装置适应不同喂入量工况,改善脱粒分离装置性能。(2)以喂入量、脱粒间隙、脱粒滚筒转速为影响因素,以未脱净率、夹带损失率为评价指标进行了正交试验。根据试验结果,分析了各因素对脱粒分离性能指标的影响规律。分析了通过调节脱粒间隙和脱粒滚筒转速以适应不同喂入量工况的可行性。(3)分析了脱粒分离系统中物料运动过程,应用概率学理论建立了切向喂料的轴流脱粒分离装置数学模型。构建了脱粒分离系数关于脱粒滚筒转速、喂入量、脱粒间隙的函数。确定了主要性能影响因素脱粒滚筒转速、喂入量、脱粒间隙与性能评价指标未脱净率、夹带损失率之间的数学关系。基于脱粒分离过程的动力学分析,建立了脱粒滚筒转速、喂入量、脱粒间隙关于功率消耗的数学模型。(4)对脱粒间隙可调节的脱粒分离装置进行了结构设计,确定了装置的主要结构参数。创新设计了一种直径可调的脱粒滚筒。对脱粒滚筒的主要组成部件间隙调节机构、间隙控制机构、脱粒齿杆进行了结构设计和关键技术参数计算。进行了间隙调节机构的运动学和动力学分析,确定了调节链轮的调节转角与间隙调节量之间的数学关系,及所需调节扭矩。(5)利用设计的脱粒分离装置进行台架试验,以未脱净率、夹带损失率、脱粒功率为性能评价指标,以脱粒滚筒转速、喂入量、脱粒间隙为性能影响因素进行了回归试验。根据试验结果对模型中待定系数进行了数值计算。并通过试验验证模型可靠性,试验表明模型的未脱净率理论值与实际值的相对误差为8.23%,夹带损失率的理论值与实际值相对误差为2.90%,功率消耗理论值与实际值相对误差为1.62%。通过单因素试验,利用数学模型深入分析了各因素对脱分性能和功率消耗的影响规律。(6)利用数学模型预测正交试验值,通过归一化处理建立脱粒分离装置性能综合性能评价体系。综合优化了不同喂入量应匹配的最佳脱粒间隙和滚筒转速。为喂入量自适应的脱粒分离系统设计提供参数。