小型全喂入聯(lián)合收獲機(jī)無級(jí)調(diào)速脫粒設(shè)計(jì)

戴素江 周彥春 王金雙 熊永森 胡華東

摘 要：小型全喂入滾筒聯(lián)合收割機(jī)雖適應(yīng)南方丘陵山區(qū)，但常規(guī)的小型單速滾筒脫粒分離效果不良，脫不凈率與夾帶損失率偏高，采用無級(jí)調(diào)速脫粒與單速滾筒相比，可適應(yīng)不同脫粒難易程度作物脫粒。結(jié)果表明：單速滾筒脫不凈率為0.16%，夾帶損失率為0.64；而無級(jí)調(diào)速滾筒脫不凈率0.07%，其夾帶損失率平均值0.45%；其2項(xiàng)指標(biāo)比單速滾筒降低了0.09% 與0.19%，無級(jí)調(diào)速脫粒能有效地解決脫不凈與夾帶損失等問題，更好地適應(yīng)與促進(jìn)南方丘陵山區(qū)收獲機(jī)械化。

關(guān)鍵詞：水稻；收獲機(jī)；無級(jí)調(diào)速；滾筒；設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào)：S225 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.11974/nyyjs.20180233070

我國南方丘陵及山區(qū)受田塊小、泥腳深與水稻種植大多數(shù)是農(nóng)戶經(jīng)營等問題，水稻聯(lián)收機(jī)機(jī)收率較低，不適應(yīng)大中型收獲機(jī)[1]。國內(nèi)現(xiàn)有生產(chǎn)小型水稻聯(lián)合收割機(jī)存在著脫粒分離不凈和夾帶損失大等問題，雙滾筒橫置軸流收獲[2]及縱軸流聯(lián)合收獲[3，4]能解決上述問題，而研究設(shè)計(jì)小型無級(jí)變速滾筒裝置，以較好地適應(yīng)脫粒分離難易程度的不同的水稻品種收獲。

1 無級(jí)變速滾筒脫粒收獲機(jī)主要參數(shù)驗(yàn)算

1.1 主要參數(shù)設(shè)計(jì)計(jì)算

1.1.1 割幅B

式中：q——設(shè)計(jì)喂入量，kg/s，取q=1.5；β——割下作物谷粒率（籽粒重量和總重量之比），取β=0.5；A——作物平均產(chǎn)量，kg/hm2，取A=7500；Vm——機(jī)器平均作業(yè)速度，m/s，取Vm=0.7。將上術(shù)參數(shù)代入得B=1420（mm）。

1.1.2 機(jī)器速度V

機(jī)器田間速度影響工作生產(chǎn)率，根據(jù)在撥禾輪結(jié)構(gòu)，主要考慮撥禾彈齒對(duì)籽粒損失，要求撥禾輪線速度難脫作物小于1.8m/s和對(duì)易脫作物處于1.3～1.5m/s，

再參考撥禾輪速比λ等因素，選用機(jī)器田間速度為Vm=0.7～1.1m/s.

1.1.3 生產(chǎn)率W

W=0.36ηBVm （hm2/h）式中，η——作業(yè)時(shí)間利用系數(shù)（取0.4～0.8）η取0.6，Vm取0.7，B=1.5代入得W=0.218 （hm2/h）；η取0.8，Vm取0.7，B=1.5代入得W=0.292（hm2/h）。

考慮到推廣鑒定的要求較高，故W=0.10～0.21hm2/h （0.1～0.2hm2/h）。

1.2 主要技術(shù)指標(biāo)的確定

根據(jù)上述1.1的參數(shù)計(jì)算，確定指標(biāo)：割幅：1500mm；純小時(shí)生產(chǎn)率0.15hm2/h；總損失率水稻≤2.5%；含雜率≤1.5%；破碎率≤1.0%。

2 無級(jí)調(diào)速滾筒傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

2.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

在繼承現(xiàn)有的市場化的收獲機(jī)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)基本結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計(jì)，本傳動(dòng)機(jī)構(gòu)主要有風(fēng)機(jī)軸、脫粒滾筒軸、HST輸出軸、HST輸入軸、碎草刀軸等組成。結(jié)構(gòu)示意，見圖1。

1.風(fēng)機(jī)軸；2.脫粒滾筒軸；3.排草輪軸；4.HST輸出軸；5.HST輸入軸；6.碎草刀軸。

圖1 無級(jí)調(diào)速滾筒傳動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖

無級(jí)調(diào)速滾筒傳動(dòng)路線：風(fēng)機(jī)輸出軸經(jīng)1經(jīng)碎草刀軸6，傳至HST輸入軸5；HST輸出軸4輸出至排草輪3，最后傳到脫粒滾筒2，實(shí)現(xiàn)脫粒滾筒的無級(jí)調(diào)速。

2.2 工作參數(shù)與結(jié)構(gòu)參數(shù)

2.2.1 脫粒線速度與轉(zhuǎn)速

參考水稻脫粒速度為18～28m/s[1]，而本機(jī)采用無級(jí)調(diào)速脫粒滾筒，可從最低脫粒速度18 ～28m/s無級(jí)調(diào)速，滾筒轉(zhuǎn)速n可從600～1000r/min無級(jí)調(diào)速，以滿足不同脫粒難易程度水稻脫粒要求。

2.2.2 凹板包角

為有利于作物順利喂入并達(dá)到更好的脫粒分離效果，滾筒包角為186°，符合脫粒分離要求。

2.2.3 滾筒配置與桿齒式滾筒

本機(jī)可根據(jù)作物特性，可無級(jí)調(diào)節(jié)滾筒轉(zhuǎn)速，提高滾筒抓取作物能力和脫粒能力。本機(jī)滾筒直徑D550mm，凹板間距30mm。

3 對(duì)比試驗(yàn)

3.1 試驗(yàn)條件

試驗(yàn)水稻品種為540雜交稻，植株自然高度0.98m，單產(chǎn)8000㎏/hm2，籽粒含水率18.8%。無級(jí)調(diào)速裝置與常規(guī)脫粒裝置對(duì)比試驗(yàn)，脫分選后含雜質(zhì)情況見下圖2與圖3。

3.2 試驗(yàn)分析

在相同的作物品種、株高、產(chǎn)量、含水率、喂入量、前進(jìn)速度與脫粒間隙等脫粒條件下，通過常規(guī)單速滾筒脫粒裝置與無級(jí)調(diào)速滾筒脫粒裝置進(jìn)行了對(duì)比試驗(yàn)。試驗(yàn)表明，無級(jí)調(diào)速滾筒脫粒裝置含雜率0.90%低于常規(guī)單速滾筒脫粒裝置1.61%；無級(jí)調(diào)速滾筒未脫凈率與夾帶損失分別為0.07%與0.45%，低于單速滾筒脫粒未脫凈率（0.16%）0.09%與夾帶損失率（0.64%）0.19%，具體見表1與表2所示。

4 結(jié)語

通過試驗(yàn)證明，無級(jí)調(diào)速脫粒能有效地解決脫不凈與夾帶損失等問題，是解決脫粒不凈與夾帶損失又一有效方法，較好適應(yīng)脫粒分離難易不同的作物收獲，無級(jí)調(diào)速脫粒聯(lián)合收獲機(jī)將更好地促進(jìn)南方丘陵山區(qū)水稻收獲機(jī)械化水平。

參考文獻(xiàn)

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作者簡介：戴素江，教授，現(xiàn)在供職于金華職業(yè)技術(shù)學(xué)院，研究方向：機(jī)械工程和測(cè)試技術(shù)。