作物分段收獲中禾稈輸送鋪放技術(shù)的研究綜述,農(nóng)業(yè)機(jī)械化論文

作物分段收獲中禾稈輸送鋪放技術(shù)的研究綜述,農(nóng)業(yè)機(jī)械化論文0、引言機(jī)械收獲方式主要分聯(lián)合收獲和分段收獲(二次收獲)兩種。分段收獲把割曬與撿拾脫粒、清選分成兩個(gè)階段完成，收獲經(jīng)過(guò)延長(zhǎng);但分段收獲前階段只進(jìn)行割曬，對(duì)作物的成熟度及其一致性、株型等不敏感，因而適應(yīng)性強(qiáng)、適收期長(zhǎng)，有利于提高單機(jī)收獲作業(yè)量，增加作業(yè)收入。分段收獲在割曬時(shí)的額外損失能夠被其潛在的產(chǎn)量所彌補(bǔ)，進(jìn)而總的損失少，產(chǎn)量較高，十分是碰到陰雨的天氣更明顯?，F(xiàn)前階段，我們國(guó)家很多作物種植制度多樣性及品種的不適宜性決定了分段收獲具有廣泛的市場(chǎng)。在作物分段收獲技術(shù)中，割曬技術(shù)是基礎(chǔ)。對(duì)于植株高大、分枝多的作物，割曬技術(shù)是分段收獲的技術(shù)難點(diǎn)，華而不實(shí)的技術(shù)關(guān)鍵是作物禾稈的輸送與鋪放技術(shù)。國(guó)外實(shí)行分段收獲的國(guó)家都是采用大型的自走式專(zhuān)用割曬機(jī)實(shí)現(xiàn)割曬作業(yè)。這些機(jī)型主要合適于大面積作物割曬作業(yè)。在輸送系統(tǒng)上，采用抗穿刺和撕裂的V型帶作為輸送帶。為了保證作物的流動(dòng)性和鋪條的形狀，采用特大鋪條開(kāi)口，外加后面割臺(tái)面板的后退設(shè)計(jì)，增加帶的深度及拖拉機(jī)地隙來(lái)實(shí)現(xiàn)作物更好的鋪放。當(dāng)前，我們國(guó)家分段收獲中輸送鋪放技術(shù)主要研究水稻、小麥、蘆葦、麻類(lèi)、玉米和甘蔗等作物的秸稈的輸送鋪放。通過(guò)文獻(xiàn)檢索，結(jié)合作物秸稈生物性狀，能夠?qū)F(xiàn)有實(shí)現(xiàn)分段收獲中輸送鋪放的作物秸稈分為兩類(lèi):一是矮、細(xì)、分枝少的秸稈，如:水稻、小麥秸稈;二是高大、粗、分枝多的秸稈，如:蘆葦、麻類(lèi)、玉米、油菜和甘蔗秸稈。為此，通過(guò)對(duì)近年來(lái)作物分段收獲中禾稈輸送鋪放技術(shù)的有關(guān)研究進(jìn)行綜述，將農(nóng)作物禾稈分為兩大類(lèi)，分別從輸送鋪放構(gòu)造方式研究、輸送鋪放機(jī)理研究、研究方式方法及手段3個(gè)方面進(jìn)行闡述;最后，對(duì)存在的問(wèn)題及將來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行總結(jié)，討論進(jìn)一步研究的技術(shù)領(lǐng)域。1、矮、細(xì)、分枝少作物秸稈輸送鋪放技術(shù)1．1輸送鋪放構(gòu)造方式的研究當(dāng)前，在水稻、小麥及牧草類(lèi)矮、細(xì)、分枝少的作物秸稈輸送方式上，主要采用輸送帶、輸送輥、輸送鏈的構(gòu)造方式實(shí)現(xiàn)割倒后禾稈的橫向輸送;為了加強(qiáng)輸送效果，在輸送帶上置有窄條帆布凸棱或安裝撥指，以增加輸送力。在鋪放方式上，主要在輸送帶末端接近排禾口處，安裝有撥禾星輪、弧形鋪放導(dǎo)板，實(shí)現(xiàn)禾稈按要求鋪放。這種輸送鋪放方式多采用臥式或立式割臺(tái)的形式來(lái)實(shí)現(xiàn)。馬成軍等研制了4SL－5．0型割曬臺(tái)，其輸送機(jī)構(gòu)采用輸送帶式，大小輸送帶均采用整體帆布式，其上橫向平行置有窄條帆布凸棱(壓膠構(gòu)造)。曹陽(yáng)等設(shè)計(jì)的4SZ－4．2型自走式割曬機(jī)，在割臺(tái)的兩側(cè)配置10根輸送輥，兩側(cè)的輸送輥分別向割臺(tái)的中心轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)作物輸送。藍(lán)文鋒研究了割前脫粒中禾稈的輸送，輸送器由若干組水平回轉(zhuǎn)輸送鏈構(gòu)成，輸送鏈上鉚有等間距的撥指，實(shí)現(xiàn)禾稈的輸送。潘家善等設(shè)計(jì)了南－303稻麥?zhǔn)崭顧C(jī)，輸送裝置由兩排長(zhǎng)短、寬窄不等的帆布輸送帶組成輸送鋪放裝置。楊天興研究了齒形鏈?zhǔn)侥敛菔崭顧C(jī)輸送系統(tǒng)，由上、下兩條輸送帶及右側(cè)的3個(gè)輔助星輪和導(dǎo)向板組成，完成切割后牧草的輸送。韓正晟等設(shè)計(jì)了4GG－170型高速收割機(jī)，采用側(cè)鋪放的形式，輸送鋪放機(jī)構(gòu)由輸送帶、撥禾星輪及弧形鋪放導(dǎo)板構(gòu)成，實(shí)現(xiàn)禾稈鋪放與機(jī)器前進(jìn)方向成90給出了弧形鋪放導(dǎo)板曲率半徑以及撥禾星輪與輸送帶速度之間的關(guān)系。張建民等研究設(shè)計(jì)了小麥割曬機(jī)放鋪器，在懸掛式割曬機(jī)的割臺(tái)上加裝多滾式放鋪器技術(shù)，放鋪器由5個(gè)輸送滾組成，解決了小帆布放鋪小麥鋪放質(zhì)量差的問(wèn)題。姜文研究了一種稻禾鋪放質(zhì)量好的割曬機(jī)，在中間多設(shè)了一個(gè)傳送帶，速度比兩邊高出30%，能夠使稻禾均勻地鋪開(kāi)，而且與前進(jìn)方向呈45角，解決了順壟割曬水稻時(shí)，稻禾鋪放質(zhì)量不好，穗頭落地問(wèn)題。楊天興分析了前懸掛牧草收割機(jī)輸送系統(tǒng)，該牧草收割機(jī)的輸送鋪放機(jī)構(gòu)由上、下兩條輸送帶及右側(cè)的3個(gè)輔助星輪和導(dǎo)向板組成，在輸送帶速度、星輪速度和導(dǎo)向板曲率半徑上進(jìn)行了計(jì)算。1．2輸送鋪放機(jī)理的研究在輸送鋪放機(jī)理的研究上，主要進(jìn)行下面3方面研究:1)對(duì)輸送經(jīng)過(guò)中禾稈進(jìn)行了力學(xué)研究。主要對(duì)禾稈在輸送帶上進(jìn)行了受力分析;在理論分析的基礎(chǔ)上，給出了作物禾稈順利輸送的數(shù)學(xué)表示出式。2)對(duì)條鋪構(gòu)成經(jīng)過(guò)進(jìn)行研究。林景堯等研究了條鋪構(gòu)成的一般經(jīng)過(guò):利用莖稈染色法對(duì)割臺(tái)上作物運(yùn)動(dòng)狀態(tài)進(jìn)行了測(cè)定，得知單輸送帶拋擲谷物流分做翻轉(zhuǎn)、不翻轉(zhuǎn)與其斷面著地3種情況;研究了被切割作物在割臺(tái)上轉(zhuǎn)角、割臺(tái)上谷物流的穗幅差。研究表示清楚，在收割臺(tái)上莖稈下層轉(zhuǎn)角大于上層轉(zhuǎn)角，這種轉(zhuǎn)角在輸送帶輸送經(jīng)過(guò)中逐步增大;割臺(tái)上莖稈穗幅差增大時(shí)，可提高條鋪中莖稈穗頭暴露的數(shù)目。3)對(duì)鋪放質(zhì)量相關(guān)因素進(jìn)行研究。分析了放鋪質(zhì)量與株高及產(chǎn)量、作物成熟度、撥禾輪轉(zhuǎn)速、輸送帶轉(zhuǎn)速和前進(jìn)速度、放鋪窗口大小及割臺(tái)傾角等因素相關(guān)。對(duì)撥禾輪轉(zhuǎn)速、輸送帶轉(zhuǎn)速和前進(jìn)速度之間的互相關(guān)系，很多學(xué)者作了大量的研究，針對(duì)不同的輸送鋪放機(jī)構(gòu)形式，計(jì)算了切割速度比和輸送速度比;研究分析了被切割作物在輸送帶上的轉(zhuǎn)角和輸送帶上谷物流的穗幅差等參數(shù)。馬成軍等以為影響割曬機(jī)放鋪質(zhì)量的關(guān)鍵在于作業(yè)速度、大小輸送帶的輸送速度、小輸送帶放鋪窗口大小及割臺(tái)傾角。采取高作業(yè)速度、高輸送速度(比一般割曬機(jī)輸送帶速度高20%－30%)、大放鋪窗口和小割臺(tái)傾角的方案能夠獲得較好的放鋪效果。林景堯研究了割曬機(jī)前進(jìn)速度與輸送帶速度之間的關(guān)系，給出了上下限值，推導(dǎo)了相關(guān)公式。李萬(wàn)英等討論了立式割臺(tái)割曬機(jī)前進(jìn)速度的選擇與作業(yè)質(zhì)量關(guān)系，計(jì)算了切割速度比和輸送速度比。1．3研究方式方法與手段在研究方式方法上，主要以稻麥割曬機(jī)為基礎(chǔ)，結(jié)合輸送鋪放裝置，采用田間試驗(yàn)，利用單因素實(shí)驗(yàn)和正交實(shí)驗(yàn)方式方法，分析輸送鋪放裝置構(gòu)造參數(shù)、運(yùn)動(dòng)參數(shù)對(duì)鋪放構(gòu)成經(jīng)過(guò)、鋪放質(zhì)量的影響。2、高、粗、分枝多作物秸稈輸送鋪放技術(shù)2．1輸送鋪放構(gòu)造方式的研究在蘆葦、麻類(lèi)、玉米、甘蔗等作物秸稈輸送方式上，當(dāng)前國(guó)內(nèi)外常用的輸送裝置有4種:1)柔性?shī)A持輸送方式，夾持輸送鏈由鏈條和柔性?shī)A持元件組成。柔性?shī)A持元件材料為帆布簾橡膠帶，切成長(zhǎng)條對(duì)折后固定在滾子鏈鏈板上，利用皮帶的彈性到達(dá)柔性?shī)A持功能，利用鏈條運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)輸送。楊然兵等設(shè)計(jì)了花生聯(lián)合收獲機(jī)柔性?shī)A持裝置，提出了三夾持帶柔性?shī)A持技術(shù)，并設(shè)計(jì)了三夾持帶夾持輸送裝置。陳連飛等研究分析了整稈式甘蔗收割機(jī)柔性?shī)A持輸送裝置，夾持輸送鏈由鏈條和柔性?shī)A持元件組成，鏈條由托板及鏈輪支撐，通過(guò)張緊裝置調(diào)節(jié)鏈條張緊力;柔性?shī)A持元件材料為帆布簾橡膠帶，切成長(zhǎng)條對(duì)折后固定在滾子鏈鏈板上，安裝間距為兩個(gè)鏈條節(jié)距，利用皮帶的彈性到達(dá)柔性?shī)A持功能。高立輝等設(shè)計(jì)了4FZ－140型自走式亞麻拔麻機(jī)，采用裝有間隔U形彈齒的輸送帶來(lái)實(shí)現(xiàn)亞麻從收獲臺(tái)輸送到鋪放臺(tái)的亞麻原莖撥成薄厚均勻的亞麻線(xiàn)性有序條放鋪。2)撥齒桿式。撥齒能在輸送始端自動(dòng)伸出，然后保持一定夾持角，實(shí)現(xiàn)撥動(dòng)作物秸稈輸送;待撥齒運(yùn)動(dòng)到輸送末端時(shí)，夾持角逐步增大，放開(kāi)秸稈，實(shí)現(xiàn)鋪放。舒彩霞等設(shè)計(jì)了4WG－1．5型高稈蘆葦收割機(jī)，輸送機(jī)構(gòu)由輸送鏈和輸送撥齒組成，由橫向輸送撥齒撥送到左側(cè)，借助弧形擋桿的作用將切割的蘆葦連續(xù)鋪放在田間，完成蘆葦?shù)那懈钿伔抛鳂I(yè)。3)鏈齒式。在輸送鏈上鉚接有撥齒，撥齒的夾持角在輸送經(jīng)過(guò)中保持不變，靠撥齒對(duì)秸稈的撥送作用實(shí)現(xiàn)輸送。張偉等設(shè)計(jì)的4W－2．2型蘆葦收割機(jī)和陳東耀等設(shè)計(jì)的小型大豆割曬機(jī)，采用立式割臺(tái)，帶有雙排橫向輸送鏈的輸送裝置，實(shí)現(xiàn)大豆橫向連續(xù)鋪放在田間。張連奇設(shè)計(jì)了手扶油菜割曬機(jī)，輸送裝置由輸送鏈條和滑板組成，將切割下來(lái)的作物輸送到割臺(tái)的右端窗口，均勻地散鋪在作物割茬上。為了得到良好的鋪放效果，采用了獨(dú)創(chuàng)的輸送鏈組少齒差技術(shù)，即在主動(dòng)輸送軸上安裝齒數(shù)呈遞減的驅(qū)動(dòng)鏈輪，每個(gè)單元根據(jù)設(shè)計(jì)的速比轉(zhuǎn)動(dòng)，使輸送鏈組的各個(gè)輸送單元以不同的輸送速度運(yùn)轉(zhuǎn)，在前進(jìn)速度與輸送速度的合成下，到達(dá)作物鋪放構(gòu)成魚(yú)鱗鋪效果。4)雙螺旋輸送式。莖稈在壓緊裝置作用下引導(dǎo)至螺旋輸送器并被壓緊于螺旋輸送器上實(shí)現(xiàn)橫向有序立姿輸送。耿令新等研究高稈作物立式割臺(tái)雙螺旋輸送器:高稈作物立姿輸送割臺(tái)裝置工作時(shí)，首先在行進(jìn)狀態(tài)下使螺旋輸送器旋轉(zhuǎn)，割臺(tái)前方的莖稈在立姿狀態(tài)下先被對(duì)應(yīng)的引導(dǎo)裝置引至割臺(tái)切割裝置的對(duì)應(yīng)位置并從根部被切斷;被切斷的莖稈經(jīng)所述壓緊裝置被引導(dǎo)至螺旋輸送器并被壓緊于螺旋輸送器上依次向左側(cè)輸送，進(jìn)而方便了對(duì)高稈作物莖稈的后續(xù)加工處理工序，實(shí)現(xiàn)了對(duì)切斷后的高稈作物莖稈的有序立姿輸送。5)輥式輸送，由一系列旋轉(zhuǎn)輥構(gòu)成輸送裝置。董世平等研究設(shè)計(jì)了自走式棉稈撿拾收獲機(jī)，設(shè)計(jì)了適用于冠狀交織木質(zhì)化秸稈的3輥式輸送過(guò)橋，主要由張緊彈簧、綜述將農(nóng)作物秸稈按物理性狀分為兩類(lèi)，分別從輸送鋪放構(gòu)造方式、輸送鋪放機(jī)理、研究方式方法與手段等幾個(gè)方面總結(jié)和梳理了當(dāng)前的研究現(xiàn)在狀況。通過(guò)對(duì)現(xiàn)有技術(shù)分析，能夠發(fā)現(xiàn)下面問(wèn)題:1)分枝多、高大作物秸稈生物性狀建模方式方法研究當(dāng)前還是空白。水稻等第一類(lèi)作物秸稈、油菜等第二類(lèi)作物秸稈生物性狀有很大差異不同，對(duì)于高大、分枝多的作物秸稈的生物性狀模型建模方式方法研究當(dāng)前還是空白;而作物生物性狀模型的建立，有利于輸送、鋪放機(jī)理研究，對(duì)于機(jī)械化分段收獲仿真研究有重要作用。2)輸送機(jī)理研究不充分。在輸送鋪放機(jī)理的研究上，部分學(xué)者借鑒水稻等第一類(lèi)作物秸稈的研究方式方法對(duì)第二類(lèi)作物秸稈輸送特性作了一些分析，但沒(méi)有考慮到第二類(lèi)作物秸稈分枝多、冠層直徑大的特點(diǎn)，在輸送裝置中運(yùn)動(dòng)學(xué)與動(dòng)力學(xué)特性有很大差異不同。3)鋪放機(jī)理研究還是空白。從文獻(xiàn)能夠看出，無(wú)論針對(duì)哪一種作物莖稈，所做的研究都在輸送技術(shù)上，對(duì)于鋪放機(jī)理研究還是空白，現(xiàn)有的研究?jī)H僅只在輸送裝置末端加一些簡(jiǎn)單機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)禾稈離開(kāi)輸送裝置后自然鋪放。作物禾稈離開(kāi)輸送裝置后成自然狀態(tài)，鋪放效果不佳，對(duì)于第二種