荞麦是一种营养种类全面、营养价值丰富的杂粮作物,在全球种植范围较广,而我国作为荞麦主产国,种植面积与产量都居世界前列。由于荞麦籽粒的成熟度不一致,下端籽粒成熟而上端仍在开花,而且成熟籽粒容易脱落,收获时茎秆含水率高,容易发生“绕辫子”现象,籽粒破碎率高、损失率大,使得荞麦机械化收获难度增大。我国绝大部分地区荞麦收获仍采用传统的人工收割、晾晒和脱粒,农民劳动强度大,荞麦收获质量差,只有少数地区采用分段收获和联合收获方法。本课题从荞麦机械化收获入手,分析了国内外小籽粒脱粒装置和清选系统的研究动态,采用机构设计、理论分析、模拟仿真、台架试验和田间试验相结合的研究方式,设计出一种新型内外滚筒旋转式荞麦脱粒装置和风筛式清选系统,通过室内台架试验和田间试验对荞麦机械化收获展开研究,为荞麦联合收获机的研制提供技术基础和理论依据。本课题的主要研究内容如下:（1）设计出一种新型内外滚筒旋转式脱粒装置,主要由独立旋转的内外滚筒组成,内滚筒为纹杆-钉齿组合式脱粒滚筒,外滚筒为栅格滚筒,在内外滚筒旋转过程中对作物的梳刷、挤压、揉搓作用下实现籽粒与茎秆的分离。在此基础上,建立了荞麦脱粒清选性能试验台,试验台采用模块化设计,主要部件方便更换,速度均可调整,以便进行多种荞麦脱粒清选试验。（2）在荞麦脱粒试验的基础上,建立了内外滚筒旋转式脱粒装置的脱粒分离数学模型,分析了荞麦籽粒与脱粒元件接触碰撞和籽粒在脱粒元件碰撞下发生损伤的临界状态,求得临界状态下内外滚筒的最大理论转速和荞麦籽粒与脱粒元件的接触力及有效接触面积。通过螺旋喂入装置数学模型的建立,分析其输送量,并求得该脱粒装置的生产率与功耗。对外滚筒摩擦轮传动进行理论研究,求得外滚筒旋转时所需最小压紧力,为脱粒装置的设计提供理论支撑。（3）建立了清选装置往复振动筛的数学模型,通过Simulink仿真求得振动筛筛面中心点的运动轨迹、速度和加速度,此外还分析了物料在筛面跃起条件,为振动筛的研究做基础。运用ANSYS Workbench对脱粒装置主要工作部件进行有限元分析,分析其应力、应变及变形情况,验证脱粒装置设计的安全性和工作的稳定性,为脱粒装置的试验提供可靠的基础保障。（4）在试验台上进行荞麦脱粒性能试验,得到内外滚筒旋转式脱粒装置最优参数组合:外滚筒转速为+45 r/min（与内滚筒同向）,内滚筒转速为430 r/min,喂入量为0.48 kg/s,该条件下,破碎率为2.14%,损失率为0.04%。影响破碎率的主要因素是内滚筒转速和外滚筒转速,影响损失率的主要因素是喂入量和外滚筒转速。（5）在试验台上进行荞麦脱出物分布试验,脱出混合物主要由籽粒、短茎秆、糠、叶子和花瓣组成。通过对脱出混合物整体情况进行分析,纹杆滚筒下方脱出物较多,主要以叶子、花瓣、糠和籽粒居多,夹杂着少量短茎秆,而钉齿滚筒下方脱出物较少,以短茎秆居多,夹杂着少量的籽粒、叶子和花瓣;通过对外滚筒不同旋转条件下脱出物成分比例进行分析,脱出混合物中糠所占比例最大为40%-45%,叶子和花瓣所占比例次之为23%-29%,籽粒所占比例为13%-19%,短茎秆所占比例为14%-16%;通过对外滚筒不同旋转条件下脱出物分布分析,发现籽粒、糠、叶子和花瓣主要集中在脱粒滚筒前端位置,而短茎秆主要分布在后端,且脱出物主要聚集在脱粒滚筒左右两侧,中间较少。（6）通过气吹式物料悬浮速度测试试验,测得荞麦脱出物中籽粒的悬浮速度与0-50mm短茎秆的悬浮速度接近,因此可知脱出物中短茎秆含量是影响荞麦清选的主要因素。通过在试验台上进行以脱出物中短茎秆含量为指标的荞麦脱粒试验,对脱出物中短茎秆影响最大的因素是内滚筒转速,当外滚筒转速为+50 r/min（与内滚筒同向）,内滚筒转速为430 r/min,喂入量为0.35 kg/s时,脱出物中的短茎秆含量最大。（7）在试验台上进行荞麦清选性能试验,得到清选系统的最优工作参数组合为:筛网类型为编织筛,风机转速为1100 r/min,振动筛振动频率为6 Hz,在该条件下,籽粒含杂率为2.27%,清选损失率为2.30%。影响籽粒含杂率的主要因素是风机转速和振动筛振动频率,影响清选损失率的主要因素是风机转速和振动筛振动频率。（8）通过田间试验,进一步对该脱粒装置的综合性能进行验证。在山西省寿阳县景尚乡北下洲村进行田间试验,籽粒含杂率为3.57%、籽粒破碎率为1.55%,脱粒损失率为0.10%、清选损失率为1.06%。在山西省太谷县范村镇石亩村进行田间试验,籽粒含杂率为6.76%、籽粒破碎率为1.28%,脱粒损失率为0.20%、清选损失率为0.89%。试验结果表明本课题研制的内外滚筒旋转式脱粒装置在荞麦收获时,具有较好的工作性能,基本满足设计指标要求。