水稻收獲打捆一體機(jī)影響因素研究*

張立國，曲洪潮，衣淑娟，李衣菲，孫殿棋

（1.北大荒農(nóng)墾集團(tuán)有限公司建三江分公司農(nóng)業(yè)發(fā)展部，黑龍江 佳木斯154000；2.平安惠普，黑龍江 哈爾濱150010；3.黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)工程學(xué)院，黑龍江 大慶163319）

為了減少機(jī)械進(jìn)地次數(shù)，提高水稻秸稈回收率，在傳統(tǒng)的全喂入水稻聯(lián)合收割機(jī)的基礎(chǔ)上增加了水稻秸稈打捆裝置，對安裝水稻秸稈打捆裝置的水稻聯(lián)合收割機(jī)進(jìn)行試驗(yàn)研究，得出水稻打捆裝置的最佳打捆效果，為順利進(jìn)行后續(xù)工作做好鋪墊。實(shí)踐證明，水稻秸稈打捆裝置對環(huán)境保護(hù)及副業(yè)發(fā)展有著重要的意義。

1 虛擬樣機(jī)整體結(jié)構(gòu)

水稻收獲打捆一體機(jī)打捆裝置的三維結(jié)構(gòu)如圖1所示，打捆裝置主要由五部分組成：壓縮裝置、輸草裝置、打結(jié)裝置、草捆長度控制裝置以及草捆密度調(diào)節(jié)裝置。機(jī)器的動力來源于脫離滾筒，由水稻聯(lián)合收割機(jī)的鏈輪將動力傳動到壓縮裝置的減速器[1]。

圖1 水稻收獲打捆一體機(jī)打捆裝置結(jié)構(gòu)示意圖Fig.1 Schematic structure of rice harvest tying unity machine’tying device

2 田間試驗(yàn)結(jié)果與分析

2.1 單因素試驗(yàn)結(jié)果分析

2.1.1 喂入量對性能指標(biāo)的影響

喂入量對三個性能指標(biāo)的影響如表1、圖2所示。由圖2可知，喂入量對性能指標(biāo)中的草捆密度的影響較大，對規(guī)則捆率的影響不大[2]。

表1 喂入量對性能指標(biāo)的影響Table 1 The effect of feed quantity on performance index

圖2 單因素喂入量試驗(yàn)結(jié)果圖Fig.2 The results of factor test of feed quantity

2.1.2 草捆長度對性能指標(biāo)的影響

草捆長度對三個性能指標(biāo)的影響如表2、圖3所示。由圖3可知，草捆長度為600 mm~700 mm時，草捆規(guī)則捆率較好。隨著草捆長度的增加，草捆密度比逐漸增大。

表2 草捆長度對性能指標(biāo)的影響Table 2 The ffect of straw bale length on performance index

圖3 單因素草捆長度試驗(yàn)結(jié)果圖Fig.3 The results of factor test of bale length

2.1.3 出口高度對性能指標(biāo)的影響

出口高度對三個性能指標(biāo)的影響如表3、圖4所示。由圖4可知，出口高度與草捆密度成反比例關(guān)系，出口高度與規(guī)則捆率成正比例關(guān)系。

表3 出口高度對性能指標(biāo)的影響Table 3 The effect of outlet height on performance index

圖4 單因素出口高度試驗(yàn)結(jié)果圖Fig.4 The results of factor test of outlet height

2.2 三種因素分別對性能指標(biāo)的影響試驗(yàn)結(jié)果分析

2.2.1 三種因素對成捆率的影響

正交試驗(yàn)下三因素對成捆率的影響如圖5所示，由圖5可知，在正交試驗(yàn)下喂入量和出口高度對成捆率的影響均大于85%。通過水稻的成捆率可知打捆效果較好[3]。成捆率的方差分析結(jié)果如表4所示，由表4可知，影響水稻成捆率的三個因素的主次順序?yàn)锳喂入量（kg/s）＞D出口高度（mm）＞C草捆長度（mm）＞B空列。當(dāng)喂入量為3.0 kg/s、草捆長度為500 mm、出口高度為240 mm時，為成捆率的較優(yōu)組合，即A3D1C2B1。

表4 成捆率的方差分析結(jié)果表Table 4 The variance analysis results table of bundling rate

圖5 正交試驗(yàn)下三因素對成捆率的影響Fig.5 The effect of three factors on the rate of bundle formation under orthogonal test

2.2.2 三種因素對規(guī)則捆率的影響

正交試驗(yàn)下三因素對規(guī)則捆率的影響如圖6所示，由圖6可知，在正交試驗(yàn)下喂入量和草捆長度對規(guī)則捆率的影響較大，出口高度對規(guī)則捆率的影響較小。規(guī)則捆率的方差分析結(jié)果如表5所示，由表5可知，影響水稻規(guī)則捆率的三個因素的主次順序?yàn)锳喂入量（kg/s）＞D出口高度（mm）＞C草捆長度（mm）＞B空列。當(dāng)喂入量為3.0 kg/s、草捆長度為600 mm、出口高度為240 mm時，為規(guī)則捆率的較優(yōu)組合，即A3D1C2B1。

表5 規(guī)則捆率的方差分析結(jié)果表Table5 The variance analysis results table of regular bale rate

圖6 正交試驗(yàn)下三因素對規(guī)則捆率的影響Fig.6 The effect of three factors on the rate of rule bundle formation under orthogonal test

2.2.3 三種因素對草捆密度的影響

正交試驗(yàn)下三因素對草捆密度的影響如圖7所示，由圖7可知，在正交試驗(yàn)下草捆密度受喂入量和出口高度的影響比較明顯，受草捆長度的影響不明顯。草捆密度的方差分析結(jié)果如表6所示，由表6可知，影響水稻草捆密度的三個因素的主次順序?yàn)锳喂入量（kg/s）＞D出口高度（mm）＞C草捆長度（mm）＞B空列。當(dāng)喂入量為2.5 kg/s、草捆長度為700 mm、出口高度為250 mm時，為草捆密度的較優(yōu)組合，即A2C3D2B1。

表6 草捆密度的方差分析結(jié)果表Table 6 The variance analysis results table of bale density

圖7 正交試驗(yàn)下三因素對草捆密度的影響Fig.7 The effect of three factors on bale density formation under orthogonal test

2.2.4正交試驗(yàn)結(jié)果分析

正交試驗(yàn)結(jié)果分析如表7所示，由表7可知，影響三項(xiàng)性能指標(biāo)的主次因素和較優(yōu)水平為：成捆率A1C1B2；規(guī)則捆率C1B2A3；草捆密度C1A3B3。經(jīng)綜合分析，最終確定較優(yōu)水平組合為A1B3C3；在該組合下，成捆率為96.7%，規(guī)則捆率為87.7%，草捆密度為96.6 kg/m3。

表7 正交試驗(yàn)結(jié)果分析表Table 7 The orthogonal test results and analysis

綜合分析正交試驗(yàn)得出，喂入量為2.5 kg/s、草捆長度為700 mm、出口高度為240 mm的組合為較優(yōu)組合[4]。

2.2.5 正交試驗(yàn)驗(yàn)證結(jié)果分析

由單因素及正交試驗(yàn)的分析結(jié)果可知，較優(yōu)組合為：喂入量2.5 kg/s、草捆長度700 mm、出口高度240 mm。對較優(yōu)組合值進(jìn)行了5次驗(yàn)證試驗(yàn)，獲得相應(yīng)的試驗(yàn)數(shù)據(jù)如表8所示。獲得的驗(yàn)證試驗(yàn)數(shù)據(jù)有5組，取其平均值進(jìn)行對比分析得出，正交試驗(yàn)獲得的較優(yōu)組合較為合理。

表8 驗(yàn)證試驗(yàn)數(shù)據(jù)表Table 8 The parameter of verification test

3 結(jié)論

1）單因素喂入量對性能指標(biāo)中的草捆密度的影響較大，對規(guī)則捆率的影響不大。草捆長度為600 mm~700 mm時，草捆規(guī)則捆率較好。隨著草捆長度的增加，草捆密度比逐漸增大。出口高度與草捆密度成反比例關(guān)系，與規(guī)則捆率成正比例關(guān)系。

2）綜合分析正交試驗(yàn)得出，喂入量為2.5 kg/s、草捆長度為700 mm、出口高度為240 mm的組合為較優(yōu)組合。

3）通過正交驗(yàn)證試驗(yàn)得出，正交試驗(yàn)獲得的較優(yōu)組合較為合理。