玉米聯(lián)合收獲機(jī)排雜裝置的優(yōu)化研究

玉米聯(lián)合收獲機(jī)排雜裝置的優(yōu)化研究

增設(shè)排雜機(jī)構(gòu)目前，聯(lián)合收獲機(jī)的采樣方法可分為采樣輥法和采樣板拉桿法。摘穗板拉莖輥式,果穗啃傷率小,籽粒破碎率低,但在摘穗過(guò)程中產(chǎn)生的斷莖稈較多,不易排除,需要增設(shè)排雜機(jī)構(gòu)進(jìn)行處理。為解決摘穗板拉莖輥式含雜率高的缺點(diǎn),以4YZ244型不分行玉米聯(lián)合收獲機(jī)為試驗(yàn)平臺(tái),對(duì)玉米排雜裝置的工作參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)和試驗(yàn)工作。1主要工作部件是排雜輥、水平面。為立地條件,表面上確定輥4YZ244型不分行玉米聯(lián)合收獲機(jī)排雜裝置由4組排雜輥單元和壓送器等組成,排雜輥是其主要工作部件,如圖1所示。排雜輥軸線與水平面成15°傾角(順時(shí)針),以利于果穗沿軸向下滑動(dòng)。排雜裝置工作時(shí),壓送器將果穗、斷莖等壓向排雜輥并向后推送,斷莖、苞葉等被高速旋轉(zhuǎn)的排雜輥?zhàn)ト〔⑾蛳屡懦觥?試驗(yàn)計(jì)劃與結(jié)果分析2.1排雜裝置最佳工作參數(shù)的確定4YZ244型不分行玉米聯(lián)合收獲機(jī)采用星輪橫向撥禾與輸送,提高了對(duì)玉米行距的適應(yīng)性,實(shí)現(xiàn)了玉米不對(duì)行收獲。該機(jī)采用摘穗板拉莖輥式摘穗裝置,并配有排雜裝置,本試驗(yàn)以該機(jī)的排雜裝置為研究對(duì)象,通過(guò)對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析確定排雜裝置的最佳工作參數(shù)。排雜裝置主要有4個(gè)性能指標(biāo):籽粒損失率η1,籽粒破碎率η2,含雜率η3(雜質(zhì)指果穗箱內(nèi)殘余斷莖葉、苞葉等),果穗未剝凈率η4。2.2排雜裝置結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)性能指標(biāo)的影響根據(jù)對(duì)4YZ244型不分行玉米聯(lián)合收獲機(jī)排雜裝置的研究分析,排雜輥單元結(jié)構(gòu)形式A和壓送器與排雜輥間距D兩個(gè)結(jié)構(gòu)參數(shù),以及排雜輥線速度B和壓送器線速度C兩個(gè)運(yùn)動(dòng)參數(shù)對(duì)排雜裝置性能指標(biāo)影響顯著。試驗(yàn)以上述4個(gè)參數(shù)為試驗(yàn)因素,各因素取3個(gè)水平。試驗(yàn)因素與水平如表1所示。排雜輥由排莖段(前端)和排葉段(后端)組成,排莖段分為4棱和6棱,排葉段分為螺旋、光輥及光輥與膠皮段組合。a型為“4棱螺旋輥”與“4棱光輥”的組合單元;b型為“4棱螺旋輥”與“4棱光輥與膠皮輥”的組合單元;c型為“6棱螺旋輥”與“6棱光輥與膠皮輥”的組合單元,如圖2所示。2.3測(cè)定稈質(zhì)量和果穗直徑生長(zhǎng)情況2007年10月2日,在北京市通州區(qū)潞城鎮(zhèn)甘棠村玉米地進(jìn)行試驗(yàn)。玉米品種為農(nóng)大80,測(cè)得株距30cm,行距70cm,莖稈自然高度269cm,莖稈直徑21mm,結(jié)穗高度120.9cm,果穗長(zhǎng)度為26.5cm,果穗直徑55.9mm(以上數(shù)據(jù)均為隨機(jī)測(cè)得30點(diǎn)數(shù)據(jù)的平均值)。以L9(34)正交表安排試驗(yàn),將試驗(yàn)因素A、B、C、D分別確定在L9(34)正交表的列上構(gòu)成試驗(yàn)方案,試驗(yàn)結(jié)果如表2所示。2.4a型組合單元的性能指標(biāo)對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行極差分析,如表3所示。根據(jù)極差R大小排出因素A、B、C、D分別對(duì)各指標(biāo)影響的主次順序如下:籽粒損失率:A、D、B、C;籽粒破碎率:A、D、B、C;含雜率:C、D、A、B;果穗未剝凈率:A、D、B、C。通過(guò)因素效應(yīng)曲線(圖3)分析各因素對(duì)性能指標(biāo)的影響,確定每個(gè)因素的最佳水平,得出最優(yōu)方案。因素A(排雜輥單元結(jié)構(gòu)形式):試驗(yàn)結(jié)果顯示,a型與b型相比,籽粒損失率及破碎率較低,含雜率、果穗未剝凈率較高;a型與c型相比,籽粒損失率及破碎率略高,果穗未剝凈率相當(dāng),含雜率較低。性能指標(biāo)的重要性依次為籽粒損失率、籽粒破碎率、含雜率、果穗未剝凈率,綜合分析得出a型組合單元性能好于其他2種,故取A1為最佳水平。因素B(排雜輥的線速度):由圖3可以看出,排雜輥線速度從B1上升到B2時(shí),籽粒損失率、破碎率明顯升高,含雜率、果穗未剝凈率有所降低;排雜輥線速度升高到B3時(shí),籽粒損失率、破碎率的變化不大,含雜率、果穗未剝凈率下降。由各因素對(duì)性能指標(biāo)影響的主次順序可以看出,B因素不是籽粒損失率、破碎率的主要影響因素,綜合考慮取B3為最佳水平。因素C(壓送器線速度):由圖3可以看出,壓送器線速度上升時(shí),損失率、破碎率有所降低,含雜率、未剝凈率升高。綜合考慮,取C3為最佳水平。因素D(壓送器與排雜輥間距):由圖3可以看出,壓送器與排雜輥的間距從D1增大到D2時(shí),籽粒損失率、破碎率明顯降低,含雜率變化不大,果穗未剝凈率明顯升高;壓送器與排雜輥間距增大到D3時(shí),籽粒損失率、破碎率及果穗未剝凈率變化不大,含雜率急劇升高。綜合考慮,取D2為最佳水平。通過(guò)上述綜合分析得出最優(yōu)方案為A1B3C3D2。3最優(yōu)方案試驗(yàn)驗(yàn)證為進(jìn)一步考察優(yōu)選參數(shù)的作業(yè)效果及穩(wěn)定性,對(duì)最優(yōu)方案A1B3C3D2進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證,測(cè)得結(jié)果見(jiàn)表4。與表2對(duì)比可以看出,方案A1B3C3D2作業(yè)效果理想,性能穩(wěn)定。4影響籽粒損失率的因素(1)排雜裝置的最佳工作參數(shù)組合為A1B3C3D2。(2)排雜輥的結(jié)構(gòu)形式是影響排雜裝置性能的最主要因素。(3)排莖段是影響籽粒損失率、破碎率和含雜率的主要因素。排莖段采用6棱結(jié)構(gòu)時(shí),破碎率降低但含雜率升高,