油菜機(jī)械收獲基礎(chǔ)理論及裝備研究,農(nóng)業(yè)機(jī)械化論文

油菜機(jī)械收獲基礎(chǔ)理論及裝備研究,農(nóng)業(yè)機(jī)械化論文0、引言油菜作物是我們國(guó)家主要油料作物之一,在我們國(guó)家食用植物油供應(yīng)中占有非常重要的地位。21世紀(jì)以來(lái),由于農(nóng)村勞動(dòng)力構(gòu)造變化、油菜耕種收環(huán)節(jié)勞動(dòng)強(qiáng)度大、種植效益較低等原因,在2007年我們國(guó)家油菜種植面積開場(chǎng)出現(xiàn)下滑。國(guó)家為了穩(wěn)定油料作物生產(chǎn),保障國(guó)家食用油的供應(yīng)安全,相應(yīng)出臺(tái)了一系列加快油料作物生產(chǎn)措施,從政策和技術(shù)上進(jìn)行引導(dǎo)、集中攻關(guān),不斷加大油料作物生產(chǎn)的扶持力度,近年來(lái)油菜的種植面積和產(chǎn)量得以逐步回升。油菜耕、種、收環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)機(jī)械化作業(yè)是加快發(fā)展油菜生產(chǎn)的根本途徑,油菜機(jī)械化收獲作為油菜機(jī)械化生產(chǎn)經(jīng)過(guò)中的一個(gè)重要環(huán)節(jié),其生產(chǎn)水平的高低對(duì)油菜種植面積、油菜籽總產(chǎn)、油菜籽品質(zhì)優(yōu)劣等有顯著影響。國(guó)內(nèi)外在油菜機(jī)械化收獲方面開展了積極研究,包括對(duì)油菜收獲特點(diǎn)、收獲方式詳細(xì)運(yùn)用、收獲裝備開發(fā)、基礎(chǔ)理論研究、機(jī)械收獲損失率、油菜機(jī)收農(nóng)機(jī)農(nóng)藝結(jié)合等方面開展了詳細(xì)研究。本文綜述了國(guó)內(nèi)外油菜機(jī)械收獲經(jīng)過(guò)中主要環(huán)節(jié)的裝備及理論研究成果,以減少勞動(dòng)強(qiáng)度、提高生產(chǎn)率、降低收獲損失、節(jié)約收獲作業(yè)時(shí)間等為目的,分析討論了今后油菜機(jī)械化收獲經(jīng)過(guò)中有效的方式和途徑,為開展油菜機(jī)械化收獲作業(yè)提供參考。1、油菜收獲方式方法研究當(dāng)前,油菜收獲主要采用兩種方式進(jìn)行收獲分段收獲和聯(lián)合收獲,且主要是在對(duì)不同收獲方式方法各自作業(yè)特點(diǎn)、作業(yè)對(duì)象、作業(yè)環(huán)境等方面的比擬研究,在追求最低損失量的前提下尋求最佳收獲方式方法?，F(xiàn)有種植的油菜主要有甘藍(lán)型油菜(B.napus)和白菜型油菜。甘藍(lán)型油菜由于氣候條件等因素往往出現(xiàn)成熟不一致和角果極易碎裂的現(xiàn)象,適宜采用割曬(分段)收獲;白菜型(B.rapa)油菜因其成熟較早且抗裂,多采用聯(lián)合收獲。1.1分段收獲法分段收獲是指在對(duì)油菜進(jìn)行田間收獲時(shí),采用兩段收獲方式方法進(jìn)行:首先對(duì)油菜進(jìn)行割曬作業(yè)或割捆作業(yè);然后進(jìn)行晾曬,待籽粒后熟時(shí),再用帶撿拾器的聯(lián)合收獲機(jī)或其他脫粒機(jī)械進(jìn)行脫粒清選作業(yè),完成對(duì)油菜的分段收獲。1.1.1割曬作業(yè)時(shí)間1)成熟期判定。割曬作業(yè)時(shí)為減少綠粒菜籽和脫粒時(shí)掉粒損失,最佳割曬作業(yè)時(shí)間以籽粒平均含水率在30%~35%為宜,由于該水分條件下作業(yè)能夠獲得較優(yōu)的品質(zhì)和較高的產(chǎn)量。作物在成熟期時(shí),通過(guò)觀察籽粒的顏色變化來(lái)判定籽粒含水率比觀察田塊作物的整體顏色要可靠。一般油菜植株上所有角果中的籽粒到達(dá)生理成熟和完全長(zhǎng)實(shí)時(shí),水分大約在40%。生理上成熟的種子,天天損失水分大約為1%~3%。因而,從生理成熟時(shí)下降到最佳水分作業(yè)時(shí)一般只需要3~5天,其快慢取決于當(dāng)?shù)貧夂蚝推贩N,高溫和枯燥的環(huán)境下變化速率會(huì)加快。當(dāng)籽粒含水率在30%~35%時(shí),主莖稈上的籽粒顏色變化范圍為30%~40%,對(duì)于甘藍(lán)型油菜,變色籽粒位于莖稈底部至向上1/3處,而白菜型油菜在莖稈中部和上部部分。油菜籽粒顏色變化經(jīng)過(guò)很緩慢,變化順序?yàn)榫G色─淺黃色(紅褐色)─褐色。2)成熟度判定。同一田塊的油菜其成熟度不一定一致,成熟度主要遭到地形、土壤、濕度等條件的影響。因而,在收獲時(shí),對(duì)于小面積田塊應(yīng)該分時(shí)間段進(jìn)行,從山脊到斜坡道再到低洼地。但是,實(shí)際操作上收割期的判定來(lái)自于產(chǎn)量的最優(yōu)化,能夠選擇最大區(qū)域產(chǎn)量最大的部分開場(chǎng)收割;對(duì)于大面積收獲時(shí),能夠選擇在20%籽粒顏色發(fā)生變化時(shí)開場(chǎng)作業(yè),假如碰到有黑斑病菌的角果,提早割曬能夠減少潛在的碎裂損失。另外,要避免在30℃以上的高溫和枯燥天氣下進(jìn)行割曬作業(yè),由于清理葉綠素的酶需要在一定濕度條件下進(jìn)行。因而,在高溫枯燥的環(huán)境下,籽粒水分含量過(guò)低可能會(huì)造成葉綠素?zé)o法去除,最終導(dǎo)致割曬后的籽粒無(wú)法成熟。3)輔助手段。收割時(shí)還能夠采用化學(xué)枯燥劑和角果密封劑來(lái)輔助收割?；瘜W(xué)枯燥劑能夠枯燥所有綠色營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)素,使得作物成熟愈加一致,能夠減少收割時(shí)的角果碎裂和籽粒損失。另外,在籽粒成熟角果變干和碎裂之前,角果密封劑的使用能夠減緩角果的枯燥和防止水分在角果內(nèi)外流動(dòng),進(jìn)而減少角果碎裂損失。1.1.2割曬作業(yè)時(shí)間對(duì)品質(zhì)的影響割曬作業(yè)時(shí)間對(duì)油菜品質(zhì)的影響:如表1中數(shù)據(jù)顯示,隨籽粒顏色變化比率的增加,割曬作業(yè)后菜籽品質(zhì)和產(chǎn)量在20%變化范圍時(shí)有較大改變,隨著顏色變化范圍的增加,產(chǎn)量和品質(zhì)改變不大。研究表示清楚,油菜籽粒一旦被收割后,籽粒就不再充實(shí),即籽粒在油份和蛋白質(zhì)充實(shí)之前被收割后其組分不會(huì)再增加,進(jìn)而造成潛在的產(chǎn)量損失?！颈?】1.2聯(lián)合收獲法聯(lián)合收獲法是在油菜的角果成熟后期,采用聯(lián)合收獲機(jī)械對(duì)田間油菜一次完成切割、脫粒、清選等作業(yè)的聯(lián)合收獲方式。聯(lián)合收獲作業(yè)應(yīng)該選擇油菜處于已經(jīng)枯燥或成熟期一致,相對(duì)無(wú)綠色雜草或黑斑病的情形下。在成熟期油菜籽的顏色變?yōu)樯詈稚梁谏螯S色(品種不同顏色不同),當(dāng)角果已干且搖動(dòng)發(fā)出響聲時(shí),表示清楚油菜籽粒已成熟。其特點(diǎn)是效率高、省工省時(shí),尤其在氣候條件不好的情況下,有利于進(jìn)行搶收。但這種方式對(duì)收獲機(jī)會(huì)要求較嚴(yán),既不能偏早,也不能偏晚。收獲過(guò)早,籽粒含水量高,品質(zhì)差,出油率低收獲過(guò)遲,因過(guò)于成熟,菜籽易炸裂脫落,造成損失,影響產(chǎn)量。聯(lián)合收獲時(shí)一般要根據(jù)油菜的長(zhǎng)勢(shì)和倒伏情況,將撥禾輪的撥禾桿調(diào)整到被切割處以上2/3高度,撥禾輪的位置盡量后移以減少?zèng)_擊損失,割茬高度約為30cm。作業(yè)時(shí)間一般選擇在上午8:00-12:00和下午3:00-7:00,陰天時(shí)選擇中午進(jìn)行。收獲時(shí)行駛擋位采用中、低擋進(jìn)行收獲,行駛速度約為2.5km/h。作業(yè)時(shí)首先要對(duì)地塊做前期準(zhǔn)備,要根據(jù)收獲機(jī)械本身的外形尺寸在田間四周角落里預(yù)留機(jī)身下田的空間,一般能夠事祖先工收割來(lái)留出空地,便于機(jī)組順利下田作業(yè)。2、油菜機(jī)械收獲基礎(chǔ)理論及裝備研究。2.1油菜莖稈理化特性研究田保明(2005)等建立了油菜植株的力學(xué)模型,給出了油菜莖稈抗倒伏性的參數(shù)關(guān)系式Pcr=8E/2。根據(jù)此參數(shù)關(guān)系式,可對(duì)油菜的抗倒伏能力進(jìn)行綜合分析和評(píng)價(jià):莖稈系數(shù)()小、彈性模量大者,抗倒伏能力強(qiáng);對(duì)于同一油菜品種,莖稈系數(shù)越小,抗倒伏能力越強(qiáng)。為進(jìn)一步研究了油菜莖稈理化特性與倒伏之間的關(guān)系,解釋莖稈理化特性的內(nèi)在原因,張建(2006)等試驗(yàn)測(cè)定了9種田間表現(xiàn)不同類型材料的木質(zhì)素含量、粗纖維含量等理化性狀。結(jié)果表示清楚,木質(zhì)素含量、機(jī)械組織面積在抗倒材料和不抗倒材料間存在顯著差異,不倒伏材料分別為倒伏材料的1.2倍和1.5倍。木質(zhì)素和粗纖維的密度在不同表現(xiàn)類型間沒(méi)有顯著差異,講明其與植株莖稈倒伏相關(guān)性不大。劉兆朋(2018)等對(duì)油菜莖稈詳細(xì)物料特性參數(shù)進(jìn)行了測(cè)試,以湘雜油743成熟期莖稈為試驗(yàn)材料,分別測(cè)定其彈性模量E、剪切彈性模量G、剪切力F和含水率。試驗(yàn)結(jié)果表示清楚:成熟期油菜莖稈彈性模量E穩(wěn)定在160MPa,剪切彈性模量G穩(wěn)定在11kPa;油菜莖稈的彈性模量和剪切彈性模量隨莖稈含水率的減小而增大。吳曉強(qiáng)等(2020)對(duì)油菜莖稈進(jìn)行軸向壓縮試驗(yàn),得出隨著莖稈距地高度的增加,油菜莖稈最大載荷基本呈線性減小的趨勢(shì),最大值在距地50cm下面。4個(gè)品系的莖稈的最大抗壓強(qiáng)度和彈性模量均沿著距地高度而增加,但彈性模量基本不變;干油菜莖稈的最大承載力、最大抗壓強(qiáng)度和彈性模量都高于濕莖稈。這講明油菜莖稈的含水率顯著影響其抗壓力學(xué)性能。2.2油菜收獲機(jī)械裝備研究2.2.1分段撿拾裝置研究針對(duì)分段收獲的需求,石磊等(2018)設(shè)計(jì)了一種齒帶式油菜分段收獲裝置,進(jìn)行了齒帶式油菜撿拾裝置參數(shù)優(yōu)選試驗(yàn),得到機(jī)組前進(jìn)速度、齒帶輸送速度和齒帶輸送傾角與損失率的關(guān)系,找出合適齒帶撿拾器收獲油菜的最佳參數(shù)組合。3個(gè)影響因素按重要性排序?yàn)?機(jī)組作業(yè)速度輸送帶速輸送傾角。同時(shí),確定了一組最優(yōu)的參數(shù)組合:機(jī)組前進(jìn)速度0.71m/s,輸送帶速0.9m/s,輸送傾角12。在該基礎(chǔ)上,吳崇友等(2018)采用響應(yīng)面分析方式方法對(duì)撿拾脫粒機(jī)撿拾部件的參數(shù)進(jìn)行試驗(yàn),確定了一組最優(yōu)的參數(shù)組合:機(jī)組前進(jìn)速度0.80m/s,輸送帶速0.78m/s,輸送傾角11.19,優(yōu)化后撿拾損失率的理論值為2.91%。2.2.2割臺(tái)研究割臺(tái)在切割經(jīng)過(guò)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)會(huì)對(duì)植株產(chǎn)生較大振動(dòng),進(jìn)而造成油菜掉粒損失增加,因而對(duì)割刀的振動(dòng)經(jīng)過(guò)進(jìn)行研究對(duì)提高割刀的工作性能有積極的意義。李青林等(2018)用ADAMS軟件建立了4LYZ-2油菜聯(lián)合收獲機(jī)橫割刀驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(擺環(huán)機(jī)構(gòu))的運(yùn)動(dòng)模型和豎割刀驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(曲柄滑塊機(jī)構(gòu))的虛擬樣機(jī)模型。通過(guò)仿真測(cè)量得到橫、豎割刀驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)在運(yùn)動(dòng)時(shí)對(duì)機(jī)架的激振力。仿真結(jié)果表示清楚:橫割刀往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí),作用在擺環(huán)箱上的載荷為簡(jiǎn)諧載荷,Fx的幅值為3200N,且遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于Fy;豎割上下運(yùn)動(dòng)時(shí)作用在割臺(tái)框架上的激振力呈余弦變化Fy遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于Fx,且Fy的幅值為2637N。該仿真結(jié)果為割臺(tái)框架的動(dòng)力學(xué)分析提供了根據(jù)。2.2.3脫粒清選系統(tǒng)研究脫粒清選是油菜收獲經(jīng)過(guò)的關(guān)鍵環(huán)節(jié),脫粒滾筒的轉(zhuǎn)速是影響脫粒質(zhì)量的關(guān)鍵因素。D.M.Bruce等(2001)對(duì)油菜抗裂莢角果的脫粒性能進(jìn)行了研究。結(jié)果表示清楚:脫粒滾筒在600r/min轉(zhuǎn)速下能夠完成98%的脫粒,有1%的種子被傷害;滾筒線速度到達(dá)800r/min時(shí)有2.2%種子受傷害。對(duì)于未成熟的角果,就算轉(zhuǎn)速到達(dá)1520r/min時(shí)還不能完全將籽粒脫掉,而種子傷害率增加到14%。為了找出分段收獲撿拾脫粒機(jī)脫粒、清選部件形式和兩組合理的工作參數(shù),吳崇友等(2018)對(duì)我們國(guó)家南方油菜分段收獲割曬后的脫粒清選特性和脫粒清選參數(shù)進(jìn)行了研究,并在試驗(yàn)臺(tái)上進(jìn)行脫粒和清選正交試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果表示清楚:脫粒分離夾帶損失最小的優(yōu)選參數(shù)組合為喂入量1.6kg/s、滾筒轉(zhuǎn)速750r/min、脫粒間隙15mm、滾筒形式釘齒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。綜合考慮清選損失率和含雜率最小的優(yōu)選參數(shù)組合為開度10mm魚鱗篩、振動(dòng)篩曲柄轉(zhuǎn)速260r/min、離心風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速860r/min、離心風(fēng)機(jī)傾角15由模糊綜合評(píng)價(jià)值的極差分析可得因素的主次排序?yàn)殡x心風(fēng)機(jī)傾角、振動(dòng)篩曲柄轉(zhuǎn)速、篩片構(gòu)造形式和離心風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速。喂入量對(duì)脫粒滾筒的工作性能也有一定影響,李耀明等(2005)對(duì)紋桿、鋸齒型滾筒和柵格、沖孔式組合凹板的脫粒分離裝置進(jìn)行了不同喂入量和滾筒轉(zhuǎn)速下的脫粒試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果表示清楚,該裝置脫分損失不超過(guò)0.5%。分析表示清楚,脫分率主要與油菜的喂入量、滾筒構(gòu)造、滾筒線速度和滾筒長(zhǎng)度有關(guān),華而不實(shí)滾筒線速度和喂入量對(duì)脫分率影響最大,通過(guò)試驗(yàn)找到了脫粒分離裝置的最佳工作參數(shù)。在最高脫分率目的值為99.6%對(duì)應(yīng)下的最佳喂入量為1.4798kg/s,滾筒線速度29.716m/s,滾筒長(zhǎng)度為1580mm。清選經(jīng)過(guò)大部分是采用氣流振動(dòng)挑選方式方法,因而篩面上的氣流場(chǎng)分布規(guī)律對(duì)篩分經(jīng)過(guò)有較大的影響。唐倫等(2018)對(duì)油菜清選裝置振動(dòng)篩篩面上的氣流場(chǎng)分布規(guī)律進(jìn)行了研究。結(jié)果表示清楚:沿篩面橫向方向氣流基本保持穩(wěn)定,沿縱向方向各行風(fēng)速?gòu)拇蟮叫∨帕袨榈?行、第3行、第2行和第4行。氣流分布大致呈前高、中部略有下降和尾部再次上升的趨勢(shì),風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速是影響通過(guò)篩面的氣流速度的主要因素,而對(duì)篩面上氣流場(chǎng)的分布無(wú)影響。篩分經(jīng)過(guò)主要是通過(guò)篩面上的顆粒碰撞拋離的作用實(shí)現(xiàn)篩分,李耀明(2007)等對(duì)油菜脫出物振動(dòng)篩分運(yùn)動(dòng)進(jìn)行了分析及試驗(yàn)研究,通過(guò)分析振動(dòng)篩拋射強(qiáng)度對(duì)篩面物料運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的影響,以顆粒的碰撞理論為基礎(chǔ),建立單個(gè)物料顆粒在篩面上的運(yùn)動(dòng)模型,并通過(guò)運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性分析,得到不同拋射強(qiáng)度下物料顆粒的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。通過(guò)試驗(yàn)得出對(duì)應(yīng)拋射強(qiáng)度下的清選損失率,試驗(yàn)結(jié)果發(fā)如今拋射強(qiáng)度kv=1.937時(shí),清選損失率最低,清選效果較好。為找出影響清選性能的主要關(guān)鍵因素,李耀明等(2006)對(duì)油菜脫出物清選性能進(jìn)行了試驗(yàn),通過(guò)正交試驗(yàn)和綜合平衡法發(fā)現(xiàn)油菜脫出物的特性、清選裝置的曲柄半徑、曲柄轉(zhuǎn)速、離心風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速等對(duì)清選性能影響較大。油菜脫出物清選的最佳參數(shù)組合為:曲柄半徑為18mm,曲柄轉(zhuǎn)速為310r/min,離心風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速為900r/min。為進(jìn)一步分析油菜籽在篩分經(jīng)過(guò)的透篩機(jī)理,李耀明等(2007)針對(duì)單個(gè)油菜籽的透篩經(jīng)過(guò),建立了單風(fēng)道風(fēng)機(jī)單層振動(dòng)篩清選裝置的虛擬樣機(jī)模型,在不同工作參數(shù)下,對(duì)油菜籽在清選裝置中的運(yùn)動(dòng)規(guī)律進(jìn)行了仿真實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表示清楚,對(duì)于油菜籽的清選,曲柄長(zhǎng)度為35mm,清選損失率較小,清選效率也較高;當(dāng)曲柄長(zhǎng)度增至40mm,清選經(jīng)過(guò)中的損失率會(huì)隨著篩面振幅的加大而增加;曲柄轉(zhuǎn)速低于270r/min時(shí),物料在清選篩篩面跳動(dòng)次數(shù)減少,清選效率降低。風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速較之其傾角,對(duì)清選經(jīng)過(guò)有著更為顯著的影響:當(dāng)風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速到達(dá)1050r/min時(shí),清選損失率急劇增加,清選效果也較差。現(xiàn)有清選篩經(jīng)過(guò)一段時(shí)間運(yùn)行后經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)大面積篩孔堵塞的情形,影響了清選質(zhì)量增加清選損失。李耀明等(2018)進(jìn)一步分析了油菜篩面粘附物的主要成分及構(gòu)造,得出了油菜篩面粘附物的尺度分布:77%集中在0.3~2.5mm范圍內(nèi),且不同尺度范圍內(nèi)篩面粘附物的主體成分明顯不同。同時(shí),對(duì)油菜角果皮、主莖稈、枝莖稈和篩面粘附物與篩面基體間的摩擦特性進(jìn)行了測(cè)定。結(jié)果表示清楚:油菜莖稈、角果摩擦因數(shù)普遍隨含水率的提高而增大,篩面粘附物與金屬間的摩擦因數(shù)到達(dá)0.71。3、油菜收獲損失率研究3.1不同收獲方式及品種對(duì)損失率影響研究RalphE.H.Sims(1979)對(duì)油菜不同收獲方式進(jìn)行了比擬研究,采用新西蘭春油菜為研究對(duì)象,以獲取最大油菜籽產(chǎn)量和最高油菜籽含油量為目的,選取下面4種典型收獲方式方法進(jìn)行研究:先對(duì)角果(菜籽含水率40%時(shí))施行化學(xué)劑脫水后,含水率降至12%再進(jìn)行脫粒;角果處于高水分(20%~30%)進(jìn)行一次低速脫粒,水分降到12%后進(jìn)行第二次脫粒;先對(duì)油菜進(jìn)行條鋪割曬(菜籽含水率40%),待水分降到安全脫粒水分時(shí)進(jìn)行二次脫粒;等到油菜成熟(菜籽含水率12%)時(shí)直接收獲。研究結(jié)果顯示:條鋪割曬后收獲相比直接收獲能夠獲得高的菜籽產(chǎn)量和菜籽油產(chǎn)量;但作業(yè)成本偏高,而直接收獲能夠獲取高含油量的菜籽。采用脫水劑操作能夠明顯縮短烘干時(shí)間,但碰到惡劣天氣時(shí)菜籽掉粒損失增加,最終導(dǎo)致菜籽油產(chǎn)量較大幅度減產(chǎn)。兩次脫粒技術(shù)及條鋪割曬加兩次脫粒組合形式同樣降低了菜籽油產(chǎn)量。除了作業(yè)方式對(duì)損失有影響,作物的含水率大小也對(duì)收獲損失有影響。劉德軍等研究了不同含水率條件下不同環(huán)節(jié)損失率的變化規(guī)律,研究表示清楚分段收獲總損失大于聯(lián)合收獲總損失,隨含水率的降低,脫粒損失和清選損失降低。這是由于含水率高的情形下不成熟籽粒比成熟籽粒輕會(huì)連同雜質(zhì)被吹走,且不容易脫粒等原因造成的;但過(guò)低的含水率會(huì)使得割臺(tái)損失增加,聯(lián)合收獲含水率在10%、分段收獲在12%為最佳收獲時(shí)期,一般能夠在18%~25%進(jìn)行分段收獲和15%~20%進(jìn)行聯(lián)合收獲比擬適宜。同時(shí),應(yīng)用了回歸分析法建立了油菜籽粒含水率與損失率的相關(guān)函數(shù)。在收獲期判定作物含水率一般采用經(jīng)歷體驗(yàn)法則,通過(guò)觀察作物顏色變化狀況來(lái)確定收獲時(shí)間。馬霓(2020)等開場(chǎng)研究了不同田間作業(yè)期(顏色變化狀態(tài))對(duì)損失率的影響規(guī)律。在機(jī)械化播種的前提下,以田間菜籽產(chǎn)量、損失量及菜籽品質(zhì)作為評(píng)價(jià)指標(biāo),對(duì)3種不同機(jī)械化收獲作業(yè)時(shí)間與人工在油菜成熟期收獲作業(yè)進(jìn)行比擬研究:CHA油菜主莖稈和80%分枝上的角果呈黃色、所有主莖稈和60%分枝上的菜籽粒呈黑色時(shí)進(jìn)行機(jī)械化收獲;CHB油菜主莖稈和90%分枝上的角果呈黃色、所有主莖稈和80%分枝上的菜籽粒呈黑色時(shí)進(jìn)行機(jī)械化收獲;CHC油菜主莖稈呈深黃色和所有分枝上的角果呈黃色、所有菜籽粒呈黑色時(shí)進(jìn)行機(jī)械化收獲;MH在主莖稈和分枝上的角果呈黃色和淺黃色時(shí)進(jìn)行人工收獲。結(jié)果表示清楚:當(dāng)油菜主莖稈和90%分枝上的角果呈黃色、所有主莖稈和80%分枝上的菜籽粒呈黑色時(shí)進(jìn)行機(jī)械化收獲其產(chǎn)量最高,顯著高出人工收獲產(chǎn)量,且田間掉粒損失僅為人工收獲的50%;相比人工收獲時(shí)勞動(dòng)力成本占據(jù)了總成本的70%,極大程度上降低了油菜的生產(chǎn)效益。因而,把握適宜油菜機(jī)械化收獲時(shí)間是減少油菜籽損失的關(guān)鍵因素。不同的作物品種其本身物理特性有差異,比方抗裂角能力的差異等,因而有學(xué)者開場(chǎng)對(duì)不同品種進(jìn)行比擬研究。樂(lè)秋歆(2018)等對(duì)不同油菜品種進(jìn)行機(jī)械化收獲損失率比擬,結(jié)果表示清楚:不同品種間損失率大小有差異,主要分布在8%~9%;裂果率和青果率越高導(dǎo)致?lián)p失率越大,講明抗裂角能力強(qiáng)的品種,收獲損失率偏低。3.2不同環(huán)節(jié)對(duì)損失率分布研究油菜收獲損失詳細(xì)包括田間自然掉粒損失、切割損失、脫粒損失、清選損失4個(gè)部分;而不同環(huán)節(jié)其損失率大小也有差異,國(guó)內(nèi)外學(xué)者就詳細(xì)作業(yè)環(huán)節(jié)進(jìn)行了比擬研究。J.S.Price等(1996)就油菜商業(yè)化收獲損失進(jìn)行了研究,主要針對(duì)冬油菜和春油菜進(jìn)行田間自然掉粒損失及機(jī)械收獲經(jīng)過(guò)產(chǎn)生的碰撞損失(切割損失)研究,收獲方式分為直接收獲和割曬后收獲,損失測(cè)試不包括脫粒清選經(jīng)過(guò)的損失。研究結(jié)果顯示:對(duì)于冬油菜當(dāng)采用直接收獲選擇適當(dāng)?shù)臋C(jī)會(huì)或稍晚時(shí)間范圍內(nèi),總損失率在11%左右,華而不實(shí)4.7%~6.4%屬于自然掉粒損失;而采用割曬后再進(jìn)行收獲時(shí)其損失率變化范圍10.7%~24.8%,但自然掉粒損失非常少低于1.8%,最大的損失來(lái)自于割曬作業(yè)。對(duì)于春油菜直接收獲總損失率在1.7%~4.9%,華而不實(shí)自然掉粒損失1.2%~2.0%,而割曬后收獲損失率為2.6%~4.6%,自然掉粒損失為0~0.9%,在適宜的時(shí)間段內(nèi)收獲能夠得到最低損失率。這講明直接收獲由于選擇在成熟期收獲自然損失偏大,但相比擬分段收獲其總損失率要低,且冬油菜與春油菜有差異,春油菜由于植株本身物理特性較合適機(jī)械收獲,因而整體損失率偏低。但該研究?jī)H僅對(duì)掉粒和切割損失進(jìn)行了研究,因而有必要對(duì)4個(gè)主要環(huán)節(jié)進(jìn)行詳細(xì)分析研究。朱云才(2002)等以桂林-3號(hào)全喂入聯(lián)合收割機(jī)為研究對(duì)象,配套安裝蘇U(B)型油菜收割裝置進(jìn)行了油菜田間收獲損失試驗(yàn),試驗(yàn)時(shí)油菜成熟度為95%。研究結(jié)果表示清楚,脫粒損失1.4%,清選損失0.4%,自然掉粒和割臺(tái)損失為8.9%。石劍飛等(2018)研究了4個(gè)油菜品種在機(jī)械收獲經(jīng)過(guò)中各部位損失量的差異。結(jié)果表示清楚:4個(gè)油菜品種機(jī)械收獲損失率在8%~10%,損失主要發(fā)生在脫粒和清選經(jīng)過(guò)中,占總損失量的80%左右;抗裂角性強(qiáng)的油菜品種可減少自然脫落和割臺(tái)的損失,但增加了脫粒經(jīng)過(guò)的損失;高產(chǎn)品種固然機(jī)械化收獲的損失量最高,但總收獲損失率卻最低。該研究中割臺(tái)損失率降低的主要原因是割臺(tái)的設(shè)計(jì)上有了較大的改良,提高了機(jī)械收獲的效率及效益。3.3不同裝備收獲對(duì)損失率的影響研究同一時(shí)間采用不同機(jī)械裝備對(duì)同一品種進(jìn)行收獲時(shí),其結(jié)果也有變化,因而不少學(xué)者在詳細(xì)施行經(jīng)過(guò)中分析了不同裝備條件下?lián)p失率的變化。MohammadRezaAlizadeh等(2007)對(duì)一種簡(jiǎn)易的機(jī)收作業(yè)進(jìn)行了評(píng)估研究,詳細(xì)對(duì)耕整機(jī)掛接水稻收割裝置進(jìn)行油菜收割和人工用鐮刀收割進(jìn)行比擬。結(jié)果表示清楚:收割機(jī)有效田間作業(yè)效率為0.17hm2/h,人工收割作業(yè)效率為0.008hm2/h,勞動(dòng)力消耗分別為:5.88人工/hm2和128人工/hm2,而收割損失率分別為7.33%和6.83%,顯然兩種不同的方式方法在損失率上沒(méi)有明顯的差異不同。作業(yè)成本比擬:人工收割成本需要88.88$/hm2,收割機(jī)收割成本為15.20$/hm2,機(jī)器作業(yè)的盈虧平衡點(diǎn)為4.83hm2/年,當(dāng)收割面積低于該平衡點(diǎn)時(shí)能夠采用或租用機(jī)械作業(yè)。割臺(tái)是油菜收獲經(jīng)過(guò)中首先接觸作業(yè)對(duì)象的裝置,因而割臺(tái)構(gòu)造的變化對(duì)收獲損失率有著較大的影響。R.N.Hobson等(2002)對(duì)兩種不同類型割臺(tái)收獲油菜時(shí)的損失率進(jìn)行了研究:一種標(biāo)準(zhǔn)割臺(tái),另外一種在割刀和攪龍間配套輸送器的割臺(tái)。試驗(yàn)發(fā)現(xiàn),收獲前的田間掉粒損失為11kg/hm2,該損失率較小且與當(dāng)?shù)貧夂驐l件有關(guān)。采用兩種不同割臺(tái)進(jìn)行收獲時(shí)損失率有顯著性差異,來(lái)自側(cè)面刀片的損失率一樣,由于割臺(tái)寬度的不同因而收獲時(shí)損失變化范圍為18.4~34.6kg/hm2,十分是隨著割臺(tái)寬度的增加損失率逐步減少。除了自然掉粒損失和側(cè)刀損失,配套輸送器割臺(tái)的損失為59kg/hm2,相反標(biāo)準(zhǔn)割臺(tái)的損失到達(dá)104kg/hm2,對(duì)于帶輸送器割臺(tái)因割刀原因?qū)е碌膿p失為27%,缺乏標(biāo)準(zhǔn)割臺(tái)割刀帶來(lái)的損失的50%,在加長(zhǎng)割臺(tái)加裝中間輸送器顯示出明顯的作業(yè)效果。以2001年的價(jià)格計(jì)算,加裝帶輸送器的割臺(tái)只要在5年內(nèi)每年收獲171hm2油菜即可回收附加成本。R.Zimmer等(2006)還應(yīng)用割臺(tái)改裝后的小麥?zhǔn)斋@機(jī)進(jìn)行油菜收獲作業(yè)比擬試驗(yàn)研究,得到安裝小麥割臺(tái)聯(lián)合收獲機(jī)機(jī)收損失率為10.35%,加裝油菜割臺(tái)聯(lián)合收割機(jī)(在原有割臺(tái)長(zhǎng)度基礎(chǔ)上加長(zhǎng)100cm+豎直割刀)收獲后總損失率為7%。華而不實(shí),割臺(tái)損失2.7%,分禾損失4.0%,脫粒分選損失0.3%;單純加裝割刀收獲后總損失率為12.85%,華而不實(shí)割臺(tái)損失10.8%,分禾損失1.7%,分選篩損失0.35%(油菜產(chǎn)量2602kg/hm2)。結(jié)果表示清楚,加長(zhǎng)割臺(tái)長(zhǎng)度和加裝適宜的豎直割刀能夠減少收獲損失,另外撥禾輪的安裝位置和線速度的選擇及機(jī)手的操作方式方法及熟練程度也對(duì)收獲損失有影響。由于油菜植株分枝多穿插多的特殊性,使得在收獲作業(yè)時(shí)分禾處理困難,因而有學(xué)者重點(diǎn)研究割臺(tái)分禾位置的損失率變化規(guī)律。LuigiPari等(2020)采用紐荷蘭CX8090聯(lián)合收獲機(jī)(割幅6.18m),裝配小麥用割臺(tái)和油菜用割臺(tái)兩種不同割臺(tái),對(duì)油菜田間收獲損失進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試,測(cè)試時(shí)采用托盤放置在油菜行間空隙里,收集田間收獲損失。結(jié)果表示清楚:田間自然損失(來(lái)自自然氣候、油菜成熟等自然原因)為6.94%,采用小麥割臺(tái)和油菜專用割臺(tái)進(jìn)行收獲時(shí)田間損失分別為6.1%和3.46%。華而不實(shí),割臺(tái)的右側(cè)分禾處位置損失率占總損失的1/3多,機(jī)收經(jīng)過(guò)中脫粒和分選損失占總損失的1/4,收獲機(jī)因?qū)τ筒饲o稈的碰撞和振動(dòng)產(chǎn)生的掉粒損失占總損失的1/4,而割臺(tái)內(nèi)損失比率不到10%。試驗(yàn)表示清楚,油菜專用割臺(tái)能夠較大幅度減少機(jī)收損失,而機(jī)收損失大部分來(lái)自于分禾經(jīng)過(guò)中的拉扯、沖擊作用。為此,LuigiPari等專門對(duì)分禾處進(jìn)行了兩側(cè)對(duì)稱收集田間掉粒損失,如此圖1所示。圖1顯示:在分禾處掉粒損失最大,左側(cè)割臺(tái)位置下方的掉粒損失隨著間距分禾處越遠(yuǎn)損失越小,相比擬右側(cè)田間損失呈減少趨勢(shì);小麥割臺(tái)和油菜割臺(tái)兩者拉開的差距離分禾處越近表現(xiàn)越大,且右側(cè)差距總體大于左側(cè),表示清楚左側(cè)的部分掉粒掉落在割臺(tái)被回收,因而遺留田間損失變少。由于油菜莖稈的分枝纏繞等原因,表示清楚油菜機(jī)械收獲時(shí)分禾處是影響掉粒損失的關(guān)鍵部位。4、油菜機(jī)收農(nóng)機(jī)農(nóng)藝研究影響油菜全程機(jī)械化發(fā)展的技術(shù)因素主要有品種特點(diǎn)、種植方式及收獲工藝等。吳崇友等(2007)研究了該因素與機(jī)械化的關(guān)系,得出油菜全程機(jī)械化是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)工程,必須從品種培育、規(guī)范農(nóng)藝技術(shù)、改良和開發(fā)機(jī)械裝備等3方面協(xié)調(diào)地解決;必須針對(duì)各主產(chǎn)區(qū)品種特點(diǎn)、自然條件和經(jīng)濟(jì)條件,集成并融合單項(xiàng)技術(shù),建立油菜機(jī)械化的區(qū)域技術(shù)形式和技術(shù)體系,系統(tǒng)地推進(jìn)油菜機(jī)械化發(fā)展。同時(shí),提出我們國(guó)家油菜全程機(jī)械化技術(shù)道路:直播優(yōu)先,能播不栽;當(dāng)栽則栽,栽而高效;兩種收獲方式并舉,因地制宜正確選擇;挑選和培育合適機(jī)械化作業(yè)的品種,優(yōu)化和規(guī)范栽培技術(shù);盡快研究開發(fā)復(fù)式高效直播機(jī)、稻坂田移栽機(jī)、分段收獲的割曬機(jī)和撿拾脫粒機(jī)、改良聯(lián)合收割機(jī)。由于收獲方式的選擇受油菜種植方式、氣候條件、適宜的收獲期等條件的影響,盧晏等(2008)在全面考慮收獲條件及適應(yīng)性、經(jīng)濟(jì)性、作業(yè)質(zhì)量等影響因素的基礎(chǔ)上,對(duì)分段收獲和聯(lián)合收獲進(jìn)行了優(yōu)、缺點(diǎn)比擬研究,進(jìn)而對(duì)我們國(guó)家南、北方油菜產(chǎn)區(qū)機(jī)械化收獲方式進(jìn)行了選擇:分段收獲方式具有適應(yīng)性強(qiáng)等多種優(yōu)勢(shì),我們國(guó)家油菜機(jī)械化收獲需要因地制宜地采取適當(dāng)?shù)氖斋@方式,而不應(yīng)是全部采用聯(lián)合收獲。多功能油菜聯(lián)合收獲機(jī)是解決現(xiàn)有油菜生產(chǎn)的重要裝備,吳福良等(2007)從機(jī)械裝備方面開展研究指出多功能油菜聯(lián)合收獲機(jī)的發(fā)展方向:實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)江流域油菜機(jī)械化收獲應(yīng)以聯(lián)合收獲工藝為主,重點(diǎn)研制多功能油菜聯(lián)合收割機(jī)。有利于提高機(jī)具的使用效率和農(nóng)業(yè)機(jī)械化水平,提高勞動(dòng)生產(chǎn)率和減輕勞動(dòng)強(qiáng)度,提高種植油菜的經(jīng)濟(jì)效益。根據(jù)油菜生物學(xué)特性,研制多功能油菜聯(lián)合收割機(jī)應(yīng)解決油菜機(jī)收時(shí),分禾、脫粒分離困難和炸角損失這3大關(guān)鍵問(wèn)題。通過(guò)對(duì)多功能油菜收獲機(jī)的關(guān)鍵技術(shù)的優(yōu)化設(shè)計(jì),有效地解決了油菜機(jī)械化收獲的難題,機(jī)器能夠收割油菜、水稻、小麥等不同作物,實(shí)現(xiàn)一機(jī)多用功能。另外,油菜植株本身物料特性也對(duì)機(jī)械收獲產(chǎn)生互相影響,劉建毅等(2018)對(duì)油菜機(jī)械化收獲對(duì)品種特性需求進(jìn)行了研究,結(jié)果表示清楚合適機(jī)械化收獲油菜品種應(yīng)該具備下面特點(diǎn):早熟、植株矮、株型緊湊、抗性好和分枝短。5、結(jié)論1)聯(lián)合收獲方式方法是一種比擬合適的作業(yè)方式方法,該方式方法雖效率高,損失率也偏高。隨著割臺(tái)的技術(shù)改良,損失率能夠逐步降低,還能夠獲得含油率高的菜籽;但是作業(yè)遭到地理位置、地形地貌的限制及當(dāng)?shù)氐氖杖胨降人拗?。分段收獲能夠獲得較高的產(chǎn)量,由于作業(yè)環(huán)節(jié)增加因而損失率較聯(lián)合收獲高,且作業(yè)成本有所增加。不過(guò)增加的產(chǎn)量能夠彌補(bǔ)增加的成本。分段收獲最重要的是能夠提早作業(yè)時(shí)間,縮短大田生長(zhǎng)期,為后茬作物多熟制提供保障。2)不同收獲方式方法和收獲時(shí)間對(duì)油菜菜籽品質(zhì)的影響不大,在籽粒顏色變化比率20%時(shí)變化較大,因而該比率為收獲的安全臨界點(diǎn),超過(guò)該點(diǎn)收獲對(duì)蛋白質(zhì)和含油率等影響不大。