油葵脫粒清選機的發(fā)展現(xiàn)狀、存在問題及建議

劉希光，王超超

（新疆農業(yè)大學機電工程學院，新疆 烏魯木齊 830052）

0 前言

油葵，向日葵屬菊科。油葵利用價值高，主要用于食用、醫(yī)療、化工，為我國的五大油料作物之一[1]。榨油后的油餅、脫籽后的葵盤和秸稈含有豐富營養(yǎng)物質，加工成飼料，供家禽、家畜食用[2～3]，需求量大，因經濟性好，深受人們的種植喜愛。油葵的生產中，收獲是生產作業(yè)中的重要組成部分，而脫粒及清選工序是收獲的關鍵[4～5]，直接影響葵籽的脫凈率、破碎率及清潔率。人工脫粒的方式主要有用手搓擦、棍棒敲擊、石磙碾壓等，勞動強度大、生產效率低、含雜率高，若遇到陰雨天，又易發(fā)霉，直接影響油葵籽的品質[6]。針對人工脫粒清選存在的問題，機器脫粒清選可解決這些問題，脫凈率、破碎率及含雜率是脫粒清選機的關鍵性能指標[7]，其試驗鑒定能否滿足國標，直接影響市場的推廣銷售。因此，較好脫粒清選性能的油葵脫粒清選機為我國油葵收獲機械的發(fā)展奠定基礎。油葵收獲機械的分類如圖1所示。

圖1 油葵收獲機械的分類Fig.1 The classification of the oil harvester

1 國內外發(fā)展現(xiàn)狀

1.1 國外發(fā)展現(xiàn)狀

國外的油葵收獲機只脫粒，清選生產的機械較少，大多為自走式聯(lián)合收割機，一次性完成收割、輸送、脫粒、清選、存儲及卸料等工序，具有的共同特點是外形尺寸大、功率大、作業(yè)速度快、生產效率高、自動化、智能化水平高、適應性強，脫凈率高、含雜率低、損失少。代表性的聯(lián)合收割機有John Deere9670 STS、Claas Lexion570、Fendt6335CPL等。

JohnDeere9670STS[8]聯(lián)合收割機（圖2）配置FantiniG03型12個分禾器的油葵割臺，能收割倒伏及斜坡的油葵，割茬低且整齊，左右螺旋攪龍輸送葵盤至脫粒系統(tǒng)，經脫粒清選；切—縱流的脫粒系統(tǒng)，脫凈率高；斜坡自動調節(jié)的清選裝置，保證高的清潔率。該收割機的破碎率低、總損失率小、卸糧及作業(yè)速度快，生產效率高。

圖2 John Deere 9670 STS聯(lián)合收割機Fig.2 John Deere 9670 STS Combine harvester

圖3 Claas Lexion 570聯(lián)合收獲機Fig.3 Claas Lexion 570 Combine harvester

ClaasTucano系列570[9]型油葵聯(lián)合收割機（圖3）與Lexion 560[10]型的總體結構相一致，將Lexion的核心部件APSHybrid系統(tǒng)引入其中，使脫粒和分離更加高效。其撥禾輪由靜液壓驅動，割臺對地面自動仿形效果好，且能適應斜坡地形，配套不同割臺可收獲對應作物，適用性強、利用率高；寬敞的駕駛室人性化設計，操作舒適，選配ClaasCebis信息顯示屏系統(tǒng)，可精細生產；切-縱軸流的脫粒裝置共4級，可調節(jié)的機械式滾筒擋板，分離雜余，6個滾筒凹板分離效果高，沒有配置逐稿分離裝置；3D調平清選裝置持續(xù)動態(tài)調平，優(yōu)化清選能力；莖稈粉碎器配置80把刀片，高效的粉碎率和更短的粉碎秸稈，由莖稈撒布器拋撒田間；240 kW的發(fā)動機中央帶有2個靜液壓馬達全輪驅動軸，牽引力提高30%。

Fendt 6335CPL聯(lián)合收割機配套Zaffrani公司研制的油葵割臺即可收獲。該收割機脫粒系統(tǒng)配置3級切流和雙縱軸流的脫粒滾筒，加設逐稿器，拋出較大塊雜料；清選系統(tǒng)布置4層清選篩，風機可吹出上下兩股氣流，籽粒輸送系統(tǒng)有2個輸送攪龍，前1個輸送雜料再次清選，后1個輸送葵籽至存儲室，可折疊的存儲封板，儲量更大，265kW的收割機作業(yè)效率高。

1.2 國內發(fā)展現(xiàn)狀

山東濟寧曲阜潤豐機械有限公司研制的5TK-1150型油葵脫粒清選機（圖4），該機主要由機架、喂料斗、滾筒頂蓋、脫粒裝置、清選裝置、傳動系統(tǒng)、卸料槽等組成。傾斜狀的喂料槽和卸料槽有利于投喂及排料；脫粒裝置設計成軸流式滾筒，滾筒表面焊接2根螺旋狀的紋桿，有利于葵盤的脫粒、輸送，以揉搓、碾壓脫粒為主，脫凈率達98%，破碎率0.1%，滾筒下部設置柵條凹板，凹板由弧形狀柵條并與兩端的橫桿焊接而成，結構簡單、調節(jié)方便、靈活；清選裝置主要由振動篩篩箱和上下兩層網篩組成，上層篩選較大的雜料，下層篩出油葵籽，篩選后的葵籽含雜率高，但品質高。該機具的滾筒前部設置牽引架，與拖拉機懸掛并傳輸動力，能于場地流動作業(yè)，此外，該整機結構緊湊、質量輕、制造容易、維修方便等優(yōu)點，但不便于田間作業(yè)，適用于小種植戶。

圖4 5TK-1150型油葵脫粒清選機Fig.4 5TK-1150 threshing and cleaning machine

河北邢臺圣豪農機具廠針對5TK-1150型油葵脫粒機進行了改進：①增大功率至7.5kW，提高轉速，增大喂入量，生產率達3 000～4 000 kg/h；②脫粒裝置改為縱軸流式；③在被脫葵盤出口處加設柵條式撥板，使被脫葵盤切向拋出，分離性能好，提高了葵籽的潔凈度，如圖5所示。

黃曉鵬[11]等人主要針對葵盤邊緣部分難以脫凈、破碎率高而研制的油葵脫粒機，該機主要由機架、脫籽輥、頂蓋、拉伸彈簧、篩網、集糧裝置、電機等組成。進料口設置掛架及擋簾，避免脫?？P與葵籽的飛濺，進一步降低損失；脫粒裝置由脫籽輥和弧形柵條凹板組成，脫籽輥由中間的輥軸及均布于輥軸外的5根擊禾桿組成，其端部焊接于輥軸兩端；弧形篩網置于凹板下部，雜料從篩網端部排出；集糧裝置設有葵籽出料槽，便于收集。該機具結構簡單、脫凈率高、破碎率低、經濟適用性強，但該機具脫粒后的葵籽和葵籽的花混在一起，葵籽含雜率進一步降低。

圖5 縱軸流油葵脫粒清選機Fig.5 Vertical axis threshing and cleaning machine

李心平[12]等人研制一種脫粒間隙自調、低破碎率、高生產率的油葵脫粒機，并獲得國家實用新型專利。葵盤由喂料口喂入，經攪龍輸送至脫粒滾筒脫粒，4排圓柱形釘齒均布于滾筒表面，頂部為圓弧狀；弧形沖孔式凹板以分離籽粒，葵籽最后由出料口排出。為減小葵盤破碎多、葵籽破損較嚴重等問題，在凹板底部與機架用彈簧連接，使脫粒間隙自調。該機具結構簡單、操作方便、實用性強、脫凈率高等優(yōu)點，但缺少清選裝置，葵籽含雜率較高。

徐文[13]研制的具有離合裝置的油葵脫粒機，花費勞力少、勞動強度低等特點。該機主要由機架、喂料斗、脫粒裝置、清選裝置、離合裝置、傳動機構等組成。螺旋式的脫粒紋桿筋焊接在滾筒上，揉搓、碾壓脫粒，同時也有助于葵盤的輸送，以充分脫粒；圓弧形的柵條凹板四角裝設螺栓以調節(jié)脫粒間隙；振動篩箱內有兩層網篩，上層網篩孔隙大，下層小，振動篩箱通過擺桿機構連接，用軸承作為轉動副的零件，減小磨損；該脫粒機的動力由拖拉機提供，并通過傳動機構傳輸，可于田間進行作業(yè)。不脫粒作業(yè)時，按下離合裝置，減少功率消耗，確保人員安全。該機具易安裝、故障少等優(yōu)點。

李書儒[14]等人針對人工投料勞動強度大，脫粒后的油葵籽需人工分揀、清雜、裝袋的工序，費時費力，脫凈率低等問題，設計田間油葵脫粒機，該機可一次完成喂料、脫粒、清選、裝袋等工序的機械化流程作業(yè)。該機具主要由機架、集料裝置、輸送裝置、脫粒裝置、清選裝置、卸料裝置、傳動系統(tǒng)等組成。脫粒滾筒有四條均勻排列撥片，兩邊呈螺旋狀，中間呈傾斜狀，滾筒上的螺旋撥片軸向輸送葵盤，同時搓擦、碾壓脫粒，柵條式的凹板于滾筒下方；振動篩箱內部有上下兩層網篩，上網篩篩孔較大，下網篩孔較??；倒V型的卸料裝置有兩個卸料口，卸料口處裝有擋片，當一個卸料口卸料裝袋時，另一個卸料口被堵住，依次輪流卸料，提高卸料效率；機具所需功率由拖拉機提供。徐奎山[15]等人對其進行改進，降低集料裝置的高度，加寬喂料口的寬度，多人同時投喂；在喂料斗輸送槽中加裝攪龍，以便輸送葵盤；脫粒裝置改進成雙滾筒，多級脫粒來增大脫凈率；此外，該機具機架上加裝離合器，制動離合器即可停止作業(yè)。改進后的整機結構緊湊、可靠度高、生產效率高、機械化程度高等特點。

對于油葵脫粒清選作業(yè)機具，除分段式的脫粒清選機之外，還有集收割、輸送、脫粒、清選、存儲、卸料于一體的聯(lián)合收獲機，其特點為外形尺寸大、功率大、行走速度快、機械化程度高、生產效率高等特點。

托克托縣宏昌機械制造有限公司研制的4ZXRKS-4型自走式油葵收割機[16]（圖6），集摘盤、輸送、脫粒、清選、分類收集、自動卸料為一體。割臺摘盤裝置使葵盤與莖稈碗狀纖維部分離，針對葵籽掉落問題而專設收集輸送裝置，減少葵籽田間損失；脫粒裝置設計3級，有較高的生產率和脫凈率；風篩式清選裝置，含雜率較低，吹出型風機使籽粒表面摩擦小，葵籽品質高；增大葵籽輸送及卸糧裝置的尺寸及功率，卸糧快，被脫葵盤集于液壓卸料倉，工作效率高。

圖6 5704ZXRKS-4型聯(lián)合收割機Fig.6 5704ZXRKS-4 Combine harvester

2 油葵脫粒清選機存在的問題

2.1 工作性能低

油葵脫粒清選機的脫粒裝置對葵籽的脫凈率低，清選裝置的含雜率高。含雜率過高又需揚場機清選作業(yè)，增加清選機具的使用，延長收獲時間；脫粒清選后的葵籽再一次與雜料混合，有的用擋板隔開，當移動機具時，又需重新支架擋板，工序繁瑣；田間作業(yè)時，籽粒飛濺損失和夾帶損失較多。

2.2 附加裝置少

現(xiàn)有油葵脫粒清選機的附加裝置少，除個別類型加裝離合器之外，沒有其他的附加裝置。現(xiàn)有的油葵脫粒清選機不能測定籽粒的生產率，不能判斷集糧倉是否已滿，以便及時卸糧，這是目前機具欠缺之處；機具田間作業(yè)，若遇田地不平，又不能確保葵籽清選中的清潔率。

2.3 適用性不強

葵花分食葵和油葵，若只對單一作物作業(yè)，機具的利用率不高、適用性不強。油葵盤平均直徑和厚度都比食葵盤小，必需調節(jié)脫粒間隙，以提高脫凈率；因油葵籽的平均三軸尺寸比食葵籽的平均三軸尺寸小，食葵籽若不能透過篩孔時，隨雜質一起篩出，造成浪費或重新篩選。

3 油葵脫粒清選機的發(fā)展對策

3.1 增強工作性能

脫粒裝置設置組合式軸流脫粒滾筒、多級脫粒及可調的脫粒間隙可提高脫凈率；多層的振動篩可降低含雜率，根據(jù)篩選物的物理特性，實現(xiàn)振動篩不同的振動方向，加強清選效果；油葵脫粒清選機集分段作業(yè)工序于一體，降低勞動強度，提高生產效率。

3.2 增加輔助裝置

油葵脫粒清選機在現(xiàn)有脫粒清選技術裝置的基礎上，增加一些輔助裝置。比如現(xiàn)有的機具增加了離合裝置，將減小功率的消耗；卸料裝置都加強了機具的工作特性，減輕裝袋等帶來的勞動強度。油葵脫粒清選機將會再增加一些解決投喂堵塞的裝置，被脫葵盤拋出裝置，比如對軸流脫粒裝置增設逐稿輪；增加一些檢測裝置，比如葵籽含水率檢測裝置，確保油葵較佳的脫粒性能和葵籽的品質；籽粒產量檢測裝置，直接獲得葵籽的產量，為油葵的測產評估及生產作業(yè)提供參考。

3.3 提高適用性

提高油葵脫粒清選機的適用性，增加利用率，模塊化的零部件是一個選擇。模塊化的零部件更換容易、維修簡單，適當調節(jié)機具的工作參數(shù)，即可對其它作物作業(yè)。模塊化的零部件還可提高機具的使用年限。

4 結語

總結了國內外油葵收獲機械研發(fā)現(xiàn)狀，分析國內油葵收獲機存在的問題，針對這些問題提出了發(fā)展建議。以提高籽粒脫凈率，降低破碎率及含雜率為目的，研究油葵收獲機械的脫粒清選裝置。油葵脫粒清選機將向聯(lián)合式收獲機方向發(fā)展，重點以模塊化、高效化、自動化、智能化方向發(fā)展，油葵收獲機械關鍵技術的研究將逐漸走向成熟。研究油葵的脫粒及清選裝置，為提高油葵收獲機械的理論研究提供參考，提高我國油葵機械化收獲程度，保障油葵產業(yè)的健康發(fā)展奠定基礎。

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