切-雙縱流脫分裝置試驗研究與分析

饒師任，陳樹人，沈柳柳，劉 超，肖 君

(江蘇大學(xué) 現(xiàn)代農(nóng)業(yè)裝備與技術(shù)教育部重點實驗室，江蘇 鎮(zhèn)江 212013)

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切-雙縱流脫分裝置試驗研究與分析

饒師任，陳樹人，沈柳柳，劉 超，肖 君

(江蘇大學(xué) 現(xiàn)代農(nóng)業(yè)裝備與技術(shù)教育部重點實驗室，江蘇 鎮(zhèn)江 212013)

闡述了切-雙縱軸流脫粒分離裝置的結(jié)構(gòu)組成及工作原理，基于切-雙縱流聯(lián)合收獲機，以喂入量、切流滾筒間隙及滾筒轉(zhuǎn)速為影響因子，脫粒破碎率及脫粒損失率為指標(biāo)，進行田間性能試驗，并利用極差分析分別對破碎率、脫粒損失率單影響因子進行分析。結(jié)果表明：對脫粒破碎率影響的主次因素為B>C>A，即切流滾筒轉(zhuǎn)速>縱軸流滾筒轉(zhuǎn)速>喂入量，最佳組合為切流滾筒間隙25/30mm、滾筒轉(zhuǎn)速907/1 043r/min、喂入量10.2kg/s；對脫粒損失率影響的主次因素為B>A>C，即切流滾筒間隙>喂入量>滾筒轉(zhuǎn)速，最佳組合為切流滾筒間隙25/30mm、喂入量10.2kg/s、滾筒轉(zhuǎn)速953/1 096r/min。

切-雙縱軸流；脫粒分離；極差分析

0 引言

我國是農(nóng)業(yè)大國，近年來隨著現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的發(fā)展,水稻、小麥的種植面積不斷擴大，產(chǎn)量不斷增加，對聯(lián)合收獲機的脫粒分離能力要求越來越高。脫粒分離裝置作為聯(lián)合收獲機的主要部件，是聯(lián)合收獲機的關(guān)鍵部件之一，直接影響到聯(lián)合收獲機的工作效率。

目前，國內(nèi)外學(xué)者對聯(lián)合收獲機脫分裝置做了大量的研究。江蘇大學(xué)王成紅等對切縱軸流雙滾筒脫粒分離裝置進行了性能試驗，得出了切縱軸流雙滾筒聯(lián)合收獲機收獲水稻的最佳組合方式；衣淑娟等對縱置單軸流脫粒分離裝置進行了功耗性能試驗，得出了選取因素的最佳工藝組合；徐立章、馬朝興等對橫軸流雙滾筒脫粒分離裝置進行田間試驗，得出了橫軸流雙滾筒脫粒分離裝置的田間性能參數(shù)及脫分裝置的最佳工作參數(shù)組合。目前，對大喂入量切-雙縱軸流脫分裝置的研究還少見報道。

本文利用福田雷沃GN120型切-雙縱軸流聯(lián)合收獲機，以喂入量、切流滾筒轉(zhuǎn)速及縱軸流滾筒轉(zhuǎn)速為影響因子，以脫粒破碎率和含雜率為性能指標(biāo)，分析切-雙縱軸流脫分裝置的最佳性能影響因素組合下的性能指標(biāo)，為優(yōu)化設(shè)計切-雙縱軸流脫粒分離裝置提供了理論依據(jù)。

1 切-雙縱軸流脫分裝置結(jié)構(gòu)與工作原理

1.1 切-雙縱軸流脫分裝置結(jié)構(gòu)

切-雙縱軸流脫粒分離裝置主要包括切流脫粒分離裝置、強制喂入裝置及雙縱軸流脫粒分離裝置。圖1為切-雙縱軸流脫粒分離裝置結(jié)構(gòu)示意圖。物料經(jīng)收獲機割臺收割后，先進入切流脫粒分離裝置進行第1次脫粒，易脫籽粒先被脫下并分離出，未被脫下的籽粒以及莖桿等組成的混合物則經(jīng)過強制喂入裝置進入雙縱軸流脫粒分離裝置進行二次復(fù)脫，從而完成谷物在切-雙縱軸流脫粒分離裝置內(nèi)的脫分過程。

1.切流脫粒分離裝置 2.強制喂入裝置 3.雙縱軸流脫粒分離裝置

1.2 切流脫粒分離裝置

切流脫粒分離裝置包括切流滾筒、切流脫粒分離凹板及凹板調(diào)節(jié)機構(gòu)等，如圖2所示。

切流滾筒的脫粒元件為釘齒，其抓取谷物能力強，脫粒能力強，釘齒的排列順序(見圖3)對脫粒性能有很大影響。在釘齒數(shù)量一定的情況下，如果一個釘齒的運動軌跡內(nèi)只有一個釘齒通過，則生產(chǎn)率很低，因此設(shè)計時選擇多個釘齒在同齒跡內(nèi)回轉(zhuǎn)。

1.切流滾筒凹板篩 2.脫粒滾筒 3.凹板調(diào)節(jié)機構(gòu)

圖3 切流滾筒釘齒的排列方式

1.3 強制喂入裝置

強制喂入裝置包括上蓋板、前喂入輪、后喂入輪及下蓋板，如圖4所示。前喂入輪的作用是理順切流脫粒分離裝置內(nèi)物料的流向，防止物料回帶；后喂入輪作用是將作物進行變向，強制其喂入到雙縱流脫粒分離裝置內(nèi)。由于強制喂入裝置中并沒有脫離分離的作用，因此強制喂入裝置下蓋板采用光板式。

1.上蓋板 2.前喂入輪 3.后喂入輪 4.下蓋板

1.4 縱軸流脫粒分離裝置

雙縱流脫分裝置主要包括脫粒分離裝置頂蓋、縱軸流滾筒及凹板篩，且所包含的頂蓋、縱軸流滾筒及凹板篩均對稱安裝，雙滾筒反向轉(zhuǎn)動，如圖5所示。

1.頂蓋 2.脫粒滾筒 3.分離凹板篩

縱軸流滾筒由螺旋喂入頭、脫粒元件、滾筒軸及排草板組成，采用的脫粒元件為板齒，每個脫粒元件由板齒和底座組成，如圖6所示。其中，底座焊接在滾筒圈上，而板齒則通過螺栓與底座連接。為了方便物料向后螺旋式輸送，將滾筒上板齒螺旋排列在滾筒圈上，這樣滾筒上的每個脫粒元件均能起到脫粒的作用，而且將脫粒元件螺旋式排列具有脫粒干凈、碎秸稈少、滾筒負(fù)荷均勻以及功耗小等好處。切—雙縱流脫粒分離裝置結(jié)構(gòu)參數(shù)如表1所示。

1.主軸 2.螺旋葉片 3.脫粒元件 4.排草板

裝置類型凹板篩類型滾筒直徑/mm滾筒長度/mm凹板包角/(°)脫粒間隙/mm切流脫分裝置柵格59012808015～40縱軸流脫分裝置柵格500341418015～40強制喂入裝置光板55034147510～20

2 田間試驗

2.1 試驗材料

本試驗于2015年6月在山東省濟南市商河縣鄭路鎮(zhèn)農(nóng)場進行，試驗小麥品種為‘鑫麥’。試驗所用器材包括皮尺、電子秤、天秤、編織袋、簸箕、計算器及秒表等。試驗前測得的小麥的一些基本特性如表2所示。

表2 收獲期小麥的基本特性參數(shù)

2.2 試驗方案

本次試驗選取喂入量(A)、切流滾筒間隙(B)以及滾筒轉(zhuǎn)速(C)作為應(yīng)變量，破碎率(Sp)與脫粒損失率(SS)為性能指標(biāo)進行試驗研究。試驗采用三因素三水平正交,試驗設(shè)計如表3所示。

式中 W—總籽粒質(zhì)量(g) ；

Ww—未脫凈籽粒的質(zhì)量(g)；

Wj—夾帶籽粒的質(zhì)量(g)。

式中 Sp—籽粒破碎的百分比重(%)；

Wp—破碎籽粒的質(zhì)量(g)；

W—總籽粒質(zhì)量(g)。

表3 切-雙縱軸流脫粒分離裝置田間脫分性能設(shè)計表

續(xù)表3

3 試驗結(jié)果與分析

3.1 試驗結(jié)果

試驗后通過人工對試驗所得籽粒進行處理，得出本次試驗的性能指標(biāo)。經(jīng)人工處理后，所得的脫粒損失率試驗數(shù)據(jù)如表4所示。

表4 脫粒損失率試驗數(shù)據(jù)

為了使所得的籽粒破碎率試驗數(shù)據(jù)更加準(zhǔn)確，對每個試驗點計算時均從糧箱中隨機選取3份試驗樣品，每份總質(zhì)量為100g；然后，分別從每份樣品中挑選出破碎的籽粒，稱取挑選出的破碎籽粒質(zhì)量；最后，取所得三分籽粒破碎率的平均作為籽粒的破碎率。試驗數(shù)據(jù)如表5所示。

表5 量籽粒破碎率試驗數(shù)據(jù)

續(xù)表5

3.2 試驗結(jié)果分析

極差分析法是分析正交試驗的最常用方法之一，具有方法簡單、分析結(jié)果直觀易懂的優(yōu)點。分別對脫粒損失及破碎所得試驗結(jié)果進行極差分析，極差分析結(jié)果如表6所示。

3.2.1 脫粒損失率

脫粒損失率試驗結(jié)果分析如表6所示。

表6 脫粒損失率試驗結(jié)果極差分析

從表6可以看出：脫粒損失率試驗結(jié)果總和為

從圖7可以看出：對于因素A(喂入量)，當(dāng)喂入量為 10.2kg/s時脫粒損失率最低；當(dāng)喂入量為11.07kg/s時，脫粒損失率提高；當(dāng)喂入量為11.94時，脫粒損失率最高。這說明，喂入量增大的同時，脫粒損失率也增大。對于因素B，脫粒損失率隨著切流脫粒間隙的增大而減小，為25/30mm，脫粒損失率最低。對于因素C(縱軸流滾筒轉(zhuǎn)速)，當(dāng)縱軸流滾筒轉(zhuǎn)速為953/1096r/min時,脫粒損失率最低。

圖7 因素水平對脫粒損失的影響趨勢圖

3.2.2 脫粒破碎率

脫粒破碎率分析結(jié)果如表7所示。

表7 脫粒破碎率試驗結(jié)果極差分析

因素水平對籽粒破碎率的影響如圖8所示。從圖8可以看出：對于因素A(喂入量)，當(dāng)喂入量為 10kg/s時，籽粒破碎率最低；對于因素B(切流滾筒轉(zhuǎn)速)，當(dāng)切流滾筒間隙為25/30mm時，籽粒破碎率最低；對于因素C(滾筒轉(zhuǎn)速)，當(dāng)滾筒轉(zhuǎn)速為907/1043r/min時,籽粒破碎率最低。

圖8 因素水平對籽粒破碎率的影響趨勢圖

4 結(jié)論

1)設(shè)計并介紹了一種切-雙縱軸流脫粒分離裝置，包括切流脫粒裝置、強制喂入裝置及雙縱軸流脫粒分離裝置。

2)對脫粒損失率試驗結(jié)果分別進行了極差分析，得出對脫粒損失率影響的主次因素為B>A>C，即切流滾筒間隙>喂入量>滾筒轉(zhuǎn)速，最佳組合為B1A1C1。

3)對脫粒破碎率試驗結(jié)果分別進行了極差分析，得出對脫粒破碎率影響的主次因素為B>C>A，即切流滾筒間隙>滾筒轉(zhuǎn)速>喂入量，最佳組合為B1C3A2。

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Experiment of Threshing and Separation on Tangential-Double Longitudinal Axial Device

Rao Shiren， Chen Shuren ， Shen Liuliu, Liu Chao ， Xiao Jun

(Key Laboratory of Modern Agricultural Equipment and Technology，Ministry of Education，Jiangsu University，Zhenjiang 212013，China)

The paper mainly describes the structural and work of threshing and separation on tangential-double longitudinal axial device,based on the N120 tangential-double longitudinal combine harvester of Shandong lovol,take the feed quantity,tangential drum speed and longitudinal drum speed as influence factors,the broken rate and dirt percentage of threshing were used as test index.to performance experiments of wheat threshing and separated in the field.Used the range analysis method to study on the broken rate and loss percentage respective.The result show that the influence factors of broken rate performance experiments of wheat threshing and separated is followed by longitudinal drum speed,tangential drum speed and feed quantity;The optimal indicators for the whole test are obtained with longitudinal drum concave of 25/30mm,drum speed of 907/1043r/min and feed quantity of 10.2kg/s,the influence factors of loss percentage performance experiments of wheat threshing and separated is followed by feed quantity,tangential drum speed and longitudinal drum speed.The optimal indicators for the whole test are obtained with feed quantity of 10.2kg/s and tangential drum concave of 25/30mm, drum speed of 953/1096r/min，Which provided design basis for follow-up work.

tangential-double longitudinal ; threshing and separation; range analysis

2016-03-14

江蘇省科技成果轉(zhuǎn)化資金項目(BA2014062)

饒師任(1989-)，男，江西撫州人，碩士研究生,(E-mail)raoshiren@163.com。

陳樹人(1965-)，男，湖南攸縣人，教授，(E-mail)srchen@ujs.edu.cn。

S225.3

A

1003-188X(2017)04-0202-05