sg800摘脫機(jī)復(fù)脫分離后性能試驗(yàn)研究

sg800摘脫機(jī)復(fù)脫分離后性能試驗(yàn)研究

1u3000落脫式聯(lián)合收獲機(jī)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(lái),國(guó)外對(duì)這一技術(shù)的研究和應(yīng)用進(jìn)展較快。我國(guó)自80年代末以來(lái),也先后進(jìn)行了多種摘脫式聯(lián)合收獲機(jī)的研制。其中,有與中型拖拉機(jī)配套的懸掛式和背負(fù)式、小型手扶式*以及中型自走式**等。上述機(jī)型的工藝流程中,在摘穗和初步脫粒后,均需進(jìn)行復(fù)脫、分離、清選等“后處理”。而進(jìn)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(duì)與摘脫收獲工藝配套的復(fù)脫分離工作部件,進(jìn)行較系統(tǒng)的試驗(yàn)研究,為有關(guān)結(jié)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)參數(shù)的選擇設(shè)計(jì)提供依據(jù)。2試驗(yàn)設(shè)備、材料和方法2.1頂蓋導(dǎo)向板及復(fù)脫概念試驗(yàn)裝置組成見(jiàn)圖1。復(fù)脫分離機(jī)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(zhǎng)度為600mm,沿徑向有8排圓柱形指桿,每排5個(gè),指桿伸出基筒外的長(zhǎng)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(zhǎng)的1/3,其余較稀(28～30mm);試驗(yàn)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(jī)驅(qū)動(dòng),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(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)整。測(cè)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(biāo)的測(cè)定試驗(yàn)收獲時(shí)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(guó)silsoe研究所(SRRI)和國(guó)際水稻研究所(IRRI)新研制的SG—800摘脫收獲機(jī),在田間摘脫,收集并測(cè)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(zhǎng)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(yàn)設(shè)計(jì)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(duì)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(biāo)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(yàn)設(shè)計(jì)(方案見(jiàn)表1),試驗(yàn)時(shí)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(biāo)(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(zhǎng)125mm,見(jiàn)圖1b),分別收集并分析樣品。試驗(yàn)方法參照GB5892—86,借助計(jì)算機(jī)進(jìn)行試驗(yàn)數(shù)據(jù)直觀分析、方差分析和圖形處理。3試驗(yàn)結(jié)果及分析3.1主要參數(shù)對(duì)脫粒分離性能的影響及其選定多因素正交試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表1。3.1.1脫粒的性能指標(biāo)多因素正交試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表1,由表中數(shù)據(jù)通過(guò)直觀分析,得出全部試驗(yàn)各指標(biāo)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(xiàn)中報(bào)道的一般釘齒式軸流滾筒對(duì)全株喂入的水稻脫粒的性能指標(biāo)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(biāo)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(jiàn):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(biāo)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(fù)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(dāng)轉(zhuǎn)速達(dá)800r/min(相當(dāng)于線速度15.6m/s)以上繼續(xù)提高時(shí),由于谷物沿軸向流動(dòng)的加快,脫粒分離作用的提前強(qiáng)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(guò)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(guò)對(duì)正交試驗(yàn)取得的數(shù)據(jù)的直觀分析和方差分析,可得出各因素對(duì)性能影響的顯著程度和較優(yōu)組合,匯總于表2。各因素對(duì)五個(gè)性能指標(biāo)的影響顯著程度綜合排序?yàn)?1)喂入量,2)滾筒轉(zhuǎn)速,3)凹板柵板間距,4)脫粒間隙。考慮到適當(dāng)降低轉(zhuǎn)速可減少破碎,而對(duì)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(zhǎng)度的分布3.2.1排草口排出物之重量比q試驗(yàn)時(shí),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(shí)測(cè)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(biāo)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(cè)定各區(qū)的Zd、Zp、Zb、Zz等指標(biāo),繪成圖3。各區(qū)的斷穗率和破碎率無(wú)明顯差異;帶柄率向后遞增;而含雜率則呈加速增長(zhǎng)趨勢(shì),這是由于凹板軸向篩條距在后段加大,且脫粒過(guò)程產(chǎn)生的細(xì)碎雜物漸次增多所致。3.2.3復(fù)脫分離性能的改善測(cè)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(gè)“比率”,實(shí)際上是分離物比率或籽粒比率與對(duì)應(yīng)的區(qū)內(nèi)質(zhì)量指標(biāo)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(duì)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(jì)均在54%以上;至第3區(qū),分離物比率累計(jì)達(dá)78.52%,其余三者均超過(guò)80%。而帶柄比率累計(jì)為73.9%。因此前三區(qū)的性能對(duì)全局性能影響極為顯著。由此可見(jiàn),在復(fù)脫室內(nèi),物料層和工作負(fù)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(kuò)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(shí)間在前段縮短,而在后段延長(zhǎng)。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(jī)輸送喂入過(guò)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(jì)為51%,因此在凹板中后段適當(dāng)加密柵條,以減少分離物的含雜率。4因素參數(shù)組合1)測(cè)定了摘脫后混合物的組成,并通過(guò)試驗(yàn)分析,得出在試驗(yàn)條件下,影響復(fù)脫粒分離性能主要因素的顯著性