油菜撿拾脫粒聯(lián)合收獲機(jī)的設(shè)計(jì)與試驗(yàn)

油菜撿拾脫粒聯(lián)合收獲機(jī)的設(shè)計(jì)與試驗(yàn)

0機(jī)械收獲作業(yè)的性能指標(biāo)調(diào)節(jié)中國是一個擁有眾多油食植物的大國，種植面積約6.67億米，占世界總面積的四分之一以上。主產(chǎn)區(qū)集中在長江流域一年兩熟或三熟制的多作物輪作區(qū),以采用育苗移栽方式種植的越冬油菜為主。油菜的生物學(xué)特性為總狀無限花序,著生于主莖或分枝頂端,收獲期角果層上下成熟度差異大。并且,移栽油菜種植密度低,植株高大,分枝數(shù)多,植株間相互交織在一起。油菜在收獲期含水率高,一般莖稈含水率大于70%;籽粒含水率大于20%,這樣的作物狀態(tài)對聯(lián)合收獲作業(yè)的脫粒及隨后的清選極為不利,對機(jī)械收獲主要性能指標(biāo)損失率、含雜率、破碎率的影響很大,難以通過對機(jī)械的調(diào)節(jié)進(jìn)行有效控制。油菜分段收獲主要是利用油菜后熟作用,在油菜約八成熟的黃熟期,先將油菜割倒放鋪攤曬,再由機(jī)械撿拾、脫粒。其有利之處在于提前割曬,割曬損失率低;油菜經(jīng)晾曬后莖稈、角果等含水率顯著降低,一般莖稈含水率小于45%;籽粒含水率小于15%,晾曬后熟的油菜角果層上下之間的成熟度一致性好,撿拾脫粒作業(yè)的性能指標(biāo)可以有效控制與調(diào)節(jié)。本文旨在通過室內(nèi)試驗(yàn),對油菜分段收獲在脫粒、清選裝置的形式、參數(shù)進(jìn)行試驗(yàn),揭示影響性能的主要因素,找出影響清選損失及含雜率的主要因素和最佳結(jié)構(gòu)、運(yùn)動參數(shù),為整機(jī)的設(shè)計(jì)提供依據(jù)。1分段收獲脫粒機(jī)脫粒清選裝置是油菜撿拾脫粒機(jī)的核心部件之一,對收獲質(zhì)量和性能指標(biāo)影響很大。脫粒清選的難易程度與油菜作物的品種、成熟度和含水率等有密切的聯(lián)系。油菜分段收獲撿拾脫粒機(jī)工作之前,由割曬機(jī)將作物割倒,鋪放成條,經(jīng)晾曬成熟后才進(jìn)行撿拾脫粒作業(yè)。工作時(shí),喂入脫粒清選裝置的油菜經(jīng)由脫粒滾筒、凹板共同作用進(jìn)行脫粒后,長莖稈脫出物由主滾筒旋轉(zhuǎn)帶出,油菜籽粒、碎莖稈、果莢經(jīng)凹板篩孔落到雙層振動篩上;干燥的碎莖稈、果莢被風(fēng)機(jī)吹出,穿過清選室兩層篩子的油菜籽粒落入籽粒攪龍,經(jīng)升運(yùn)器送往糧箱。2試驗(yàn)材料和方法2.1試驗(yàn)材料室內(nèi)臺架試驗(yàn)作物品種為雙低雜交油菜鎮(zhèn)油—3,黃熟前期割曬后,晾曬3～5天的育苗移栽油菜,作物狀況及特性參數(shù)如表1所示。2.2脫粒前清選篩面的試驗(yàn)本次試驗(yàn)在DF—1.5型軸流式脫?！暹x試驗(yàn)臺上進(jìn)行,試驗(yàn)臺結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示。主要由離心風(fēng)機(jī)、貫流風(fēng)機(jī)、雙層振動篩、機(jī)架、傳動系統(tǒng)和傳感器等組成,可以模擬多種工況、進(jìn)行多種結(jié)構(gòu)的脫粒滾筒與清選篩面的試驗(yàn)。離心風(fēng)機(jī)、雙層振動篩、貫流風(fēng)機(jī)分別由調(diào)速電機(jī)驅(qū)動,轉(zhuǎn)速可以無級調(diào)節(jié)。離心風(fēng)機(jī)的出風(fēng)口角度可以在15°～30°之間調(diào)節(jié)。篩箱運(yùn)動由曲柄連桿機(jī)構(gòu)帶動,曲柄半徑可以在18～35mm之間調(diào)節(jié)。離心風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速可以在600～1200r/min之間調(diào)節(jié)。振動篩可更換,提供圓孔、魚鱗、編織等多種結(jié)構(gòu)形式。油菜經(jīng)輸送帶1、喂入輸送鏈2進(jìn)入脫粒室3,其脫出物經(jīng)抖動板4到達(dá)清選篩面6、7,清選后的籽粒落入接糧箱10。由離心風(fēng)機(jī)5和貫流風(fēng)機(jī)9吹出的雜余、短莖稈等落入排草箱11。3測試3.1脫粒清選試驗(yàn)由于作業(yè)對象是經(jīng)晾曬后的油菜作物,其成熟度基本一致且含水率低,風(fēng)扇加雙層振動篩式清選機(jī)構(gòu)要取得較好的清選效果,主要解決的問題是:如何在清選過程中一方面去除脫出物中大量碎莖稈、角果殼等雜質(zhì),提高清潔率;另一方面降低吹出損失率。試驗(yàn)?zāi)康氖莾烧呒骖櫿业阶罴训钠胶恻c(diǎn),既保證收獲籽粒含雜率低,又確保收獲的質(zhì)量。根據(jù)單因素試驗(yàn)分析,影響脫粒清選性能指標(biāo)損失率和含雜率的主要因素有4個:A—振動篩形式、B—振動篩曲柄轉(zhuǎn)速(r/min)、C—離心風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速(r/min)、D—離心風(fēng)機(jī)傾角(°)。根據(jù)確定的試驗(yàn)因素,選定4因素3水平,采用正交試驗(yàn)表L9(34)安排試驗(yàn),其排列見表2。3.2主要研究參數(shù)的確定試驗(yàn)的衡量指標(biāo)為損失率和含雜率兩個指標(biāo),所以試驗(yàn)結(jié)果采用多指標(biāo)的試驗(yàn)結(jié)果直觀分析中的綜合平衡法來進(jìn)行處理。即先把各指標(biāo)按單指標(biāo)進(jìn)行分析,然后再把對各指標(biāo)的分析結(jié)果進(jìn)行綜合比較從而得出最佳的方案。試驗(yàn)方案與試驗(yàn)結(jié)果分析見表3。表3中級差分析表明:1)影響清選損失率的主次因素為:振動篩曲柄轉(zhuǎn)速>振動篩形式>離心風(fēng)機(jī)傾角>離心風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速;清選損失率試驗(yàn)的較優(yōu)方案組合為A2B1C1D1。2)影響清選含雜率的主次因素為:離心風(fēng)機(jī)傾角>振動篩形式>振動篩曲柄轉(zhuǎn)速>離心風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速;清選含雜率試驗(yàn)的較優(yōu)方案組合為A1B3C3D1。對各試驗(yàn)指標(biāo)分別計(jì)算出各因素水平的數(shù)據(jù)k1、k2、k3以及每列的極差R,并得出各因素對損失和清選性能的影響,如圖2、圖3所示。圖2表明,各參數(shù)對清選損失率的影響趨勢為:在存在交互作用的情況下,魚鱗篩式振動篩清選損失率最低;隨振動篩曲柄轉(zhuǎn)速、離心風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速、離心風(fēng)機(jī)傾角不斷增大,損失率呈快速上升的趨勢。圖3表明,各參數(shù)對清選含雜率的影響趨勢為:在存在交互作用的情況下,?8mm直徑?jīng)_孔篩式振動篩清選含雜率最低;隨振動篩曲柄轉(zhuǎn)速、離心風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速不斷增大,含雜率呈緩慢下降的趨勢;隨離心風(fēng)機(jī)傾角不斷增大,含雜率呈快速上升的趨勢。根據(jù)對指標(biāo)的分析結(jié)果和生產(chǎn)上實(shí)際技術(shù)參數(shù)的采用情況綜合后確定了一組最優(yōu)的參數(shù)組合:1)振動篩形式應(yīng)選取:上層魚鱗篩,下層為編織;2)曲柄轉(zhuǎn)速按清選損失率最小確定為260r/min;3)離心風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速綜合平衡按860r/min選取;4)離心風(fēng)機(jī)傾角按清選損失率、含雜率最小確定為15°～20°。4最佳參數(shù)組合的確定1)油菜分段收獲與聯(lián)合收獲處理物料的物理機(jī)械特性有很大的不同,研究問題的重點(diǎn)也從如何解決油菜聯(lián)合收獲脫粒作業(yè)過程中未脫凈損失和夾帶損失轉(zhuǎn)為如何減少油菜分段收獲清選作業(yè)過程中吹出損失和含雜率問題。2)由于分段收獲經(jīng)過晾曬后的油菜物理機(jī)械特性的改變,使得通過調(diào)節(jié)控制機(jī)械的脫粒清選部件結(jié)構(gòu)形式、工作參數(shù)能夠顯著降低損失,有效地提高機(jī)械收獲的各項(xiàng)性能指標(biāo)。3)通過正交試驗(yàn),在對試驗(yàn)的結(jié)果直觀分析的基礎(chǔ)上,得出影響清選損失率的主次因素為:振動篩曲柄轉(zhuǎn)速>振動篩形式>離心風(fēng)機(jī)傾角>離心風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速,清選損失率試驗(yàn)的較優(yōu)方案組合為A2B1C1D1;影響清選含雜率的主次因素為:離心風(fēng)機(jī)傾角>振動篩形式>