sg800摘脫機復(fù)脫分離后性能試驗研究

sg800摘脫機復(fù)脫分離后性能試驗研究

1u3000落脫式聯(lián)合收獲機工藝本文描述的脫耕栽培是指用帶編撰齒的旋轉(zhuǎn)元件直接從田間植物中移除果穗和各種粒，并剝皮收獲。近十多年來,國外對這一技術(shù)的研究和應(yīng)用進展較快。我國自80年代末以來,也先后進行了多種摘脫式聯(lián)合收獲機的研制。其中,有與中型拖拉機配套的懸掛式和背負式、小型手扶式*以及中型自走式**等。上述機型的工藝流程中,在摘穗和初步脫粒后,均需進行復(fù)脫、分離、清選等“后處理”。而進入后處理裝置的物料(摘脫后混合物),與全株喂入或半喂入脫粒分離裝置的物料,其組成存在較大差異。因此,有必要對與摘脫收獲工藝配套的復(fù)脫分離工作部件,進行較系統(tǒng)的試驗研究,為有關(guān)結(jié)構(gòu)和運動參數(shù)的選擇設(shè)計提供依據(jù)。2試驗設(shè)備、材料和方法2.1頂蓋導(dǎo)向板及復(fù)脫概念試驗裝置組成見圖1。復(fù)脫分離機構(gòu)由軸流指桿式滾筒、柵格篩式凹板和導(dǎo)向蓋板組成。滾筒有效脫粒長度為600mm,沿徑向有8排圓柱形指桿,每排5個,指桿伸出基筒外的長度可從86至90mm之間調(diào)整,相應(yīng)改變了脫粒間隙d。凹板為柵格篩式,沿軸向篩條間距在喂入端較密(18～20mm),約占全長的1/3,其余較稀(28～30mm);試驗中更換柵板分布周向間距l(xiāng)不同的3種凹板。頂蓋導(dǎo)向板導(dǎo)程為140～70mm。膠帶輸送器和復(fù)脫滾筒分別由YCT132—4B型和YCT—160—4A型電磁調(diào)速電機驅(qū)動,均配有JDI1A—40型控制器,使物料喂入輸送帶速度和滾筒線速度,實現(xiàn)無級調(diào)整。測試儀表工具按《GB5982—86》的要求配備。2.2含水率、莖桿、含雜率、性能指標的測定試驗收獲時水稻品種:華山粘,自然株高84.8cm,產(chǎn)量5267kg/hm2,草谷比1.67。采用英國silsoe研究所(SRRI)和國際水稻研究所(IRRI)新研制的SG—800摘脫收獲機,在田間摘脫,收集并測得其“摘脫后混合物”的重量組成如下:已脫出谷粒(平均含水率18.2%)61.93%,未脫凈的斷穗23.18%,莖桿平均含水率39%,長于30cm的8.58%,10～30cm短莖桿1.82%,雜余4.49%;已脫出籽粒和斷穗中籽粒分別占摘后混合物中籽?？傊氐?9.8%和20.21%;非谷粒物料與谷粒之重量比為0.28。試驗設(shè)計因目的不同分成兩部分:1)為研究復(fù)脫滾筒轉(zhuǎn)速、凹板柵板間距、脫粒間隙和喂入量等因素對未脫凈損失率、破碎率、夾帶損失率、單位功率生產(chǎn)率等性能指標的影響并優(yōu)選有關(guān)參數(shù),采用4因素3水平正交試驗設(shè)計(方案見表1),試驗時在凹板下方和排草口兩處接取分離物和排出物樣品。2)為考察脫出物和排出物的組成及其性能指標(斷穗率、破碎率、帶柄率、含雜率)沿軸向分布狀況,從喂入端至排出端分五區(qū)(每區(qū)段長125mm,見圖1b),分別收集并分析樣品。試驗方法參照GB5892—86,借助計算機進行試驗數(shù)據(jù)直觀分析、方差分析和圖形處理。3試驗結(jié)果及分析3.1主要參數(shù)對脫粒分離性能的影響及其選定多因素正交試驗結(jié)果見表1。3.1.1脫粒的性能指標多因素正交試驗結(jié)果見表1,由表中數(shù)據(jù)通過直觀分析,得出全部試驗各指標的總平均值為:未脫凈損失率0.167%,破碎率1.40%,夾帶損失率0.86%,含雜率11.94%,單位功率生產(chǎn)率521.18kg/(kW·h)(折算單位喂入量功耗為5.28kW/(kg·s)。與文獻中報道的一般釘齒式軸流滾筒對全株喂入的水稻脫粒的性能指標相比,未脫凈損失率、含雜率和單位喂入量功耗小得多,而莖桿夾帶損失率(即分離損失率)相近。(中以上指標分別為:0.59%～1.9%,36%,8.1～8.8kW/(kg·s),0.63%～1.08%)。3.1.2提高轉(zhuǎn)速、格局變化及生產(chǎn)率由圖2a、b可見:1)喂入量與未脫凈率,夾帶損失率和單位功率生產(chǎn)率等指標均呈正相關(guān)。2)復(fù)脫滾筒轉(zhuǎn)速,與未脫凈損失率、夾帶損失率和含雜率均成負相關(guān)(即提高滾筒轉(zhuǎn)速有利于改善復(fù)脫分離性能),與破碎率基本正相關(guān)。在低速段,功耗與轉(zhuǎn)速正相關(guān),當轉(zhuǎn)速達800r/min(相當于線速度15.6m/s)以上繼續(xù)提高時,由于谷物沿軸向流動的加快,脫粒分離作用的提前強化和谷層密度減少,均使阻力矩降低,而單位功率生產(chǎn)率隨之提高。3)隨著柵板間距的增加,更易于脫出物的分離,使物料層迅速減薄,因而夾帶損失減少,并有助于脫粒和提高生產(chǎn)率;但若間距過大,則谷穗碰撞脫粒次數(shù)減少,且穗頭易從凹板漏出,因而使未脫凈率略有增加。3.1.3各因素的綜合排序通過對正交試驗取得的數(shù)據(jù)的直觀分析和方差分析,可得出各因素對性能影響的顯著程度和較優(yōu)組合,匯總于表2。各因素對五個性能指標的影響顯著程度綜合排序為:1)喂入量,2)滾筒轉(zhuǎn)速,3)凹板柵板間距,4)脫粒間隙?？紤]到適當降低轉(zhuǎn)速可減少破碎,而對其它性能的影響不明顯,因此選擇的綜合較優(yōu)參數(shù)組合為:轉(zhuǎn)速1000～800r/min,凹板柵板間距為35mm,脫粒間隙為12～10mm。3.2脫粒分離性能參數(shù)沿軸向長度的分布3.2.1排草口排出物之重量比q試驗時,設(shè)定滾筒轉(zhuǎn)速n為800r/min,凹板刪板間距l(xiāng)為32mm,脫粒間隙d為12mm,喂入量q為42.6kg/min。實測得:1)從凹板下方收集的全部分離物混合物與排草口排出物之重量比為4.37;2)主要性能綜合指標為:未脫凈損失率Sω=0.15%,夾帶損失率Sj=0.66%,斷穗率Zd=2.92%,破碎(殼)率Zp=3.01%,帶柄率Zb=10.46%,含雜率Zz=13.32%。3.2.2斷穗率、破碎率以喂入端為第1區(qū)段,分五區(qū)依次測定各區(qū)的Zd、Zp、Zb、Zz等指標,繪成圖3。各區(qū)的斷穗率和破碎率無明顯差異;帶柄率向后遞增;而含雜率則呈加速增長趨勢,這是由于凹板軸向篩條距在后段加大,且脫粒過程產(chǎn)生的細碎雜物漸次增多所致。3.2.3復(fù)脫分離性能的改善測定和數(shù)據(jù)分析結(jié)果匯集于圖4。圖4中:分離物比率Fy(%)、籽粒比率Fz(%)、斷穗比率Qd(%)、破碎比率Qp(%)、帶柄比率Qb(%)、雜余比率Qz(%)為各區(qū)段的分離物、籽粒、斷穗籽粒、破碎籽粒、帶柄籽粒和雜余分別占凹板篩下全部的分離物、籽粒、斷穗粒、破碎籽粒、帶柄籽粒和雜余的重量百分比。后四個“比率”,實際上是分離物比率或籽粒比率與對應(yīng)的區(qū)內(nèi)質(zhì)量指標所綜合決定的。因此由圖示各比率的分布,可更全面和確切地分析各區(qū)內(nèi)性能對全局性能影響的顯著程度,并由此探討改善復(fù)脫分離性能的途徑:分離物、籽粒、斷穗、破碎等比率,均以第1、2區(qū)最高,向后漸次加速衰減;此二區(qū)內(nèi),其比率累計均在54%以上;至第3區(qū),分離物比率累計達78.52%,其余三者均超過80%。而帶柄比率累計為73.9%。因此前三區(qū)的性能對全局性能影響極為顯著。由此可見,在復(fù)脫室內(nèi),物料層和工作負荷的軸向分布是極不均衡的,為改善這一狀況,可供選擇的措施有:1)采用“變間隙”結(jié)構(gòu),即滾筒與凹板之間的間隙沿軸向由大向小變化。2)擴大滾筒上蓋導(dǎo)向板導(dǎo)程的前后差,即前段導(dǎo)程更大些,而后段導(dǎo)程更小些,使物料層流速沿軸向遞減,使其停留時間在前段縮短,而在后段延長。3)前段采用稀柵板上下雙層加密鋼絲柵條。4)摘脫后混合物在向復(fù)脫機輸送喂入過程中采取預(yù)分離裝置(如外殼帶篩孔的螺旋輸送器)。這些措施,也有利于減少破碎和斷穗。含雜比率沿軸向從1至4區(qū)遞增,第3至4區(qū)累計為51%,因此在凹板中后段適當加密柵條,以減少分離物的含雜率。4因素參數(shù)組合1)測定了摘脫后混合物的組成,并通過試驗分析,得出在試驗條件下,影響復(fù)脫粒分離性能主要因素的顯著性