分段收獲割曬后的脫粒清選特性研究

分段收獲割曬后的脫粒清選特性研究

不同立地條件下小麥植株的生長特性油菜機化收割有兩種主要方式：聯(lián)合收獲和分段收獲。我國目前主要依靠人工分段收獲或人工與機械結(jié)合的分段收獲,其中人工割鋪、晾曬幾天后人工撿拾、喂入稻麥聯(lián)合收獲機進行脫粒、清選是最主要的收獲形式。機械分段收獲具有適收期長、收獲損失率小、對油菜植株形態(tài)(株型、株高、分支、抗裂角性等)不敏感、對氣候條件適應(yīng)性強等聯(lián)合收獲所不具備的優(yōu)勢。我國南方11個省油菜種植面積占全國的90%以上,其全部是秋種次年夏收的越冬油菜,而且主要采用育苗移栽的方式種植,種植密度小、植株高、莖稈粗壯、分枝多、角果層厚度(離地400～1700mm)大,使得油菜的植株形態(tài)以及油菜成熟、收獲期間的氣候條件均與我國北方和歐洲等國家春種秋收的直播油菜有很大差異。分段收獲撿拾脫粒的作業(yè)對象是經(jīng)過割鋪、晾曬幾天以后的油菜,與聯(lián)合收獲時站立在田間的油菜在秸稈和籽粒的含水率、角果抗裂性、植株形態(tài)等方面顯著不同。已有的油菜分段收獲、聯(lián)合收獲機械在脫粒、清選部件形式、參數(shù)上不可能很好地適應(yīng)我國南方油菜的分段收獲要求。因此,本文針對我國南方油菜分段收獲脫粒清選進行試驗研究,探索適宜的部件形式、工作參數(shù),以期對分段收獲的撿拾脫粒機設(shè)計和使用提供有益的參考。1單株分布及含水率(1)品種為雙低雜交油菜鎮(zhèn)油-3,種植方式為育苗移栽,在接近完熟時人工收割,而后運到場地上晾曬3～5d后進行室內(nèi)臺架試驗。(2)植株高度平均1684mm,莖稈直徑14～29mm,角果層厚度480～750mm,平均單株分枝數(shù)(一次分枝)8～10個,分枝點位500mm(離地),平均單株角果數(shù)390～400個,平均單只角果籽粒數(shù)20粒。(3)谷草比1∶5.2。測試期間莖稈含水率如表1所示。(4)油菜籽平均直徑(濕)2.25mm,籽粒含水率19.16%(晾曬3d)、15.31%(晾曬4d),千粒質(zhì)量4.05g。2影響分段收獲的主要因素及組合試驗?zāi)康氖峭ㄟ^測試和觀察不同結(jié)構(gòu)型式軸流滾筒的脫粒損失率、脫出物沿滾筒軸向分布、清選含雜率和清選損失率等指標,分析確定影響分段收獲脫粒、清選的主要因素以及合理的工作參數(shù)組合。(1)脫粒分離性能的正交試驗油菜脫粒分離試驗在DF-1.5型橫軸流式脫粒分離試驗臺上進行,試驗臺結(jié)構(gòu)如圖1所示。選擇3排齒的釘齒脫粒滾筒(釘齒3排)、6排齒的釘齒脫粒滾筒(釘齒6排)和紋桿與板齒組合脫粒滾筒(紋桿-板齒),以脫粒滾筒形式、喂入量、脫粒滾筒線速度、凹板間隙為影響因素,按正交表L9(34)進行油菜脫粒分離性能的四因素三水平的正交試驗。試驗安排如表2所示。(2)影響因素的篩選油菜清選試驗在DF-1.5型物料清選試驗裝置上進行,清洗試驗裝置如圖2所示。以篩片結(jié)構(gòu)形式(?8mm沖孔篩,開度10mm魚鱗篩,方孔12mm編織篩)、振動篩曲柄轉(zhuǎn)速、離心風機轉(zhuǎn)速和離心風機傾角為影響因素按正交表L9(34)進行正交試驗。試驗安排如表3所示。3試驗結(jié)果與分析(1)夾層損失率特性試驗結(jié)果如表4所示。其中,總質(zhì)量為分離物質(zhì)量(包括雜余和籽粒等);籽粒質(zhì)量是分離物中的油菜籽質(zhì)量;脫粒損失由未脫凈損失和夾帶損失兩部分組成,由于分段收獲經(jīng)過晾曬后的油菜未脫凈損失非常少,以致于基本檢測不到,因此試驗中只取夾帶損失代替脫粒損失。夾帶損失率是指夾帶損失的籽粒質(zhì)量與籽?？傎|(zhì)量的比值。對于3種形式的脫粒滾筒,在滾筒軸向均勻分成7段,每段中總質(zhì)量、莖稈質(zhì)量和籽粒質(zhì)量如表5所示。表6為脫粒分離試驗夾帶損失極差分析結(jié)果。從表6可以看出,夾帶損失最小的優(yōu)選組合為A2B2C2D2,即優(yōu)選參數(shù)為:喂入量1.6kg/s、滾筒轉(zhuǎn)速750r/min、脫粒間隙15mm、釘齒6排。影響夾帶損失率的主次因素為D、A、C、B,即影響夾帶損失的主次因素為滾筒形式、喂入量、脫粒間隙和滾筒轉(zhuǎn)速。圖3為不同滾筒脫出物沿其軸向分布情況?？梢钥闯?莖稈質(zhì)量沿軸向分布均勻,各滾筒間無明顯差異;籽粒質(zhì)量沿軸向逐步增多,其中釘齒6排滾筒變化較快,但均呈線性變化;脫出物總質(zhì)量沿軸向變化趨勢一致,均呈曲線變化。因此,脫出物沿軸向分布與滾筒形式無顯著相關(guān)性。(2)油氣清選指標和模糊綜合評價值的確定清選試驗分別測定籽粒損失率和含雜率,試驗結(jié)果如表7所示。采用模糊綜合評價法對清選試驗結(jié)果進行分析處理。首先確定評價指標集和對象集,其次建立隸屬函數(shù)和確定權(quán)重分配集,最后計算模糊綜合評價值,并對模糊綜合評價值進行分析。以清選損失率Y1和清選含雜率Y2為評價指標,正交試驗設(shè)計的9組試驗確定評價對象集。其中,清選損失率Y1n和清選含雜率Y2n為偏小型指標,即越小越好,因此隸屬函數(shù)R(R=[r11r12r13?r19r21r22r23?r29])的元素為rin=Yinmax-YinYinmax-Yinmin(i=1,2;n=1,2,…,9);根據(jù)油菜收獲籽粒損失率和含雜率的重要性,本試驗確定權(quán)重分配集P=[0.7,0.3],即認為清選損失率的重要程度較清選含雜率高。由隸屬函數(shù)R和權(quán)重分配集確定模糊綜合評價值集W,其中W=P·R=[w1,w2,…,w9]。單指標的隸屬度和模糊綜合評價值如表8所示。對模糊綜合評價值進行直觀分析,直觀分析結(jié)果如表9所示。根據(jù)模糊綜合評價值進行直觀分析得最優(yōu)試驗方案為E2F1G2H1,由模糊綜合評價值的極差分析可得因素的主次排序為離心風機傾角、振動篩曲柄轉(zhuǎn)速、篩片結(jié)構(gòu)形式、離心風機轉(zhuǎn)速。4夾帶損失率的確定(1)脫粒分離夾帶損失最小的優(yōu)選組合為喂入量1.64kg/s、滾筒轉(zhuǎn)速750r/min、脫粒間隙15mm、釘齒6排;影響脫粒分離夾帶損失率的主次因素為滾筒形式、喂入量、脫粒間隙和滾筒轉(zhuǎn)速。(2)綜合考慮清選損失率和含雜率最小的優(yōu)選組合為E2F1G2H1,即開度10mm