釘齒間距對(duì)脫粒與分離裝置脫粒性能的影響

釘齒間距對(duì)脫粒與分離裝置脫粒性能的影響

水稻是我國(guó)最大、產(chǎn)量最高、產(chǎn)量最高的糧食。種植面積約3000萬(wàn)公頃，占全國(guó)糧食種植面積的27%，種植面積占全國(guó)糧食總面積的37%。水稻生產(chǎn)在我國(guó)的糧食生產(chǎn)中發(fā)揮著極其重要的作用。黑龍江省作為我國(guó)重要的商品糧生產(chǎn)基地之一,水稻種植面積呈逐年增長(zhǎng)趨勢(shì),受無(wú)霜期短、生產(chǎn)農(nóng)時(shí)緊、季節(jié)性強(qiáng),生產(chǎn)率低,水稻易發(fā)霉變質(zhì)等諸多客觀現(xiàn)實(shí)因素的影響和制約,糧食產(chǎn)量要想得到進(jìn)一步提高,就必須加快發(fā)展水稻收獲機(jī)械化。因此,研制一種生產(chǎn)效率高、功耗消耗低、脫粒性能好的聯(lián)合收獲機(jī)械,將為推進(jìn)水稻生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化和規(guī)?；?加快水稻全程機(jī)械化生產(chǎn)進(jìn)程起到至關(guān)重要的作用。脫粒分離裝置是聯(lián)合收獲機(jī)械的核心部件之一,它直接影響到整機(jī)的性能和其它部件的正常工作。脫粒分離裝置根據(jù)作物沿脫粒滾筒的流向可分為切流式和軸流式兩種。傳統(tǒng)切流脫粒裝置脫麥類作物較為適合,對(duì)其他谷物卻不太適合;而軸流脫粒裝置因其將脫粒與分離裝置合二為一,脫粒時(shí)谷物流在脫粒空間內(nèi)作螺旋運(yùn)動(dòng),脫粒柔和且時(shí)間較長(zhǎng),脫粒和分離比較充分,在脫凈率、分離率、破碎率等各項(xiàng)指標(biāo)方面均優(yōu)于切流裝置,所以在實(shí)際生產(chǎn)中應(yīng)用越來(lái)越廣泛。因此,對(duì)軸流脫粒分離裝置進(jìn)行深入研究十分必要。目前,國(guó)內(nèi)對(duì)軸流釘齒式脫粒分離裝置的研究多集中在喂入量、滾筒線速度、導(dǎo)向板導(dǎo)角等參數(shù)相互作用對(duì)脫粒性能指標(biāo)的影響、脫出物沿軸向分布規(guī)律、影響脫粒裝置作業(yè)質(zhì)量因素等方面,而對(duì)釘齒間距變化對(duì)脫分裝置性能影響方面的研究較為少見(jiàn),本試驗(yàn)以縱置單軸流釘齒式脫粒與分離裝置為研究對(duì)象,針對(duì)寒地水稻特點(diǎn),在前人研究的基礎(chǔ)上,采用理論分析與試驗(yàn)研究相結(jié)合的方法,重點(diǎn)研究釘齒間距變化對(duì)脫分裝置性能的影響,為確定釘齒間距的合理取值,研究和改進(jìn)適應(yīng)寒地水稻大面積種植條件的新型軸流收獲裝置奠定基礎(chǔ),同時(shí)也為國(guó)外機(jī)型國(guó)產(chǎn)化和傳統(tǒng)機(jī)型改造提供可靠的理論依據(jù)。1計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)試驗(yàn)采用的裝置是自行研制的縱置單軸流釘齒式脫粒與分離試驗(yàn)臺(tái),結(jié)構(gòu)示意如圖1。試驗(yàn)臺(tái)由輸送帶、過(guò)橋、軸流脫粒與分離裝置、接料車、動(dòng)力臺(tái)、電控柜,計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng)7個(gè)部分組成。配套動(dòng)力40kW,喂入量0~4kg·s-1,滾筒轉(zhuǎn)速0~800r·min-1,輸送帶線速度0~4m·s-1。本試驗(yàn)以目前軸流聯(lián)合收割機(jī)脫粒滾筒上釘齒結(jié)構(gòu)尺寸為參考依據(jù),試驗(yàn)過(guò)程中將試驗(yàn)臺(tái)脫粒滾筒上的釘齒間距依次調(diào)整為8、12和16cm,分別進(jìn)行脫粒試驗(yàn),得出不同釘齒間距下脫分裝置的各項(xiàng)性能指標(biāo),并對(duì)其進(jìn)行對(duì)比分析。釘齒滾筒結(jié)構(gòu)示意如圖2。2試驗(yàn)條件和方法2.1試驗(yàn)時(shí)間和地點(diǎn)試驗(yàn)于2009年3月在黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)工程學(xué)院收獲實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行。2.2子豐原2號(hào)試驗(yàn)時(shí)所用水稻為當(dāng)?shù)刭?gòu)買的粳稻,種子為豐原2號(hào),籽粒千粒重為24.57g,草谷比為1.18,莖稈水分為28.58%,籽粒水分為14.25%。2.3大學(xué)生受教育過(guò)線接料車根據(jù)喂入量要求將稱好的水稻均勻鋪放在輸送帶上,由過(guò)橋輸送進(jìn)入脫粒滾筒,經(jīng)過(guò)不同釘齒間距的脫粒滾筒脫粒分離后,莖稈從排草口排出,其余脫出物經(jīng)凹板篩落入接料車。接料車共有23×13個(gè)接料盒,通過(guò)對(duì)接料盒內(nèi)承接物料的稱量,可完成斷穗、糙米、含雜等多項(xiàng)性能指標(biāo)的試驗(yàn)研究。為了保證試驗(yàn)測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性,每次試驗(yàn)均重復(fù)3次,且對(duì)各接料盒中的脫出混合物以及脫粒損失全部采用人工處理。3脫粒試驗(yàn)研究結(jié)果在喂入量2kg·s-1、滾筒轉(zhuǎn)速650r·min-1、導(dǎo)向板導(dǎo)角45°、凹板間隙30mm、凹板柵格尺寸16×50mm、凹板包角180°、頂距30mm的條件下,對(duì)不同釘齒間距的單軸流脫粒與分離裝置進(jìn)行脫粒試驗(yàn),試驗(yàn)研究結(jié)果如下:3.1釘齒間距的影響不同釘齒間距的單軸流脫粒與分離裝置功率消耗如圖3所示:由圖3可以看出,釘齒間距變化對(duì)功耗的影響比較顯著。隨著釘齒間距的不斷增加,功率消耗逐漸降低。釘齒間距為8cm時(shí)功耗為20.97kW,當(dāng)釘齒間距增加至16cm時(shí)功耗下降至12.66kW,功耗下降率為39.63%。3.2釘齒間距和損失率由圖4可以看出,釘齒間距變化對(duì)未脫損失率和總損失率影響較為顯著,對(duì)夾帶損失率有一定影響,但不十分明顯。隨著釘齒間距的不斷增加,未脫損失率和總損失率逐漸下降,釘齒間距為8cm時(shí),未脫損失率為0.78%,當(dāng)釘齒間距增加至16cm時(shí)未脫損失率下降至0.08%,下降了0.7%;釘齒間距為8cm時(shí),總損失率為0.96%,當(dāng)釘齒間距增加至16cm時(shí)總損失率下降至0.27%,下降了0.69%;而夾帶損失率隨著釘齒間距的增加,先由0.18%增加至0.31%,后減少至0.19%,夾帶損失率總體增加0.01%,增加幅度不十分明顯。3.3釘齒間距對(duì)斷穗率的影響由圖5可以看出,隨著釘齒間距的逐漸增加,斷穗率略有增加,而含雜率、糙米率有所降低,但變化幅度均不十分明顯。釘齒間距由8cm增加至16cm,斷穗率由2.47%增加至3.18%,增加了0.71%,主要是因?yàn)獒旪X間距增大,谷物在脫分空間內(nèi)受到的打擊作用有所減弱,使得斷穗率略有增加;含雜率由24.6%減少至23.9%,下降了0.7%,主要是因?yàn)獒旪X間距增大,滾筒上釘齒的數(shù)量減少,釘齒對(duì)谷物的打擊次數(shù)減少,莖稈的破碎程度減輕,因此含雜率略有下降;糙米率由0.49%下降至0.15%,下降了0.34%,是因?yàn)殡S著釘齒間距的增大,釘齒對(duì)谷物的打擊次數(shù)減少,子粒的損傷程度減輕,因此糙米率略有降低。3.4脫粒螺釘上脫粒部件釘齒間距的影響由圖6可以看出,釘齒間距變化對(duì)莖稈破碎程度的影響比較顯著。隨著釘齒間距的逐漸增加,長(zhǎng)莖稈的質(zhì)量百分比隨之增加,短莖稈的質(zhì)量百分比則逐漸減少,而中長(zhǎng)莖稈質(zhì)量百分比的變化相對(duì)比較平緩。這是因?yàn)殡S著釘齒間距的逐漸增加,對(duì)應(yīng)脫粒滾筒上脫粒部件釘齒的數(shù)量逐漸減少,在滾筒轉(zhuǎn)速一定的條件下,谷物莖稈在脫分空間內(nèi)受釘齒打擊的次數(shù)隨之減少,受到的作用有所減弱,因此出現(xiàn)釘齒間距增大時(shí)莖稈破碎程度減輕的現(xiàn)象。在試驗(yàn)過(guò)程中當(dāng)調(diào)整釘齒間距值為20cm時(shí),脫粒滾筒出現(xiàn)纏繞、堵塞現(xiàn)象,脫粒裝置無(wú)法完成正常脫粒工作,主要是因?yàn)殡S著釘齒間距的增加,脫粒滾筒對(duì)水稻的打擊能力不斷下降,水稻莖稈進(jìn)入脫分空間后不能及時(shí)被打碎,同時(shí)脫粒滾筒的軸向螺旋輸送能力也不斷下降,致使脫分空間內(nèi)水稻莖稈和雜余的混合物也不能及時(shí)有效地被排空,隨著喂入口水稻的不斷喂入,最終導(dǎo)致脫粒滾筒纏繞、堵塞的情況出現(xiàn),因此通過(guò)試驗(yàn)得出:釘齒間距最大值不應(yīng)超過(guò)20cm。4釘齒間距的影響綜上分析表明:在喂入量、滾筒轉(zhuǎn)速、導(dǎo)向板導(dǎo)角、凹板間隙、凹板柵格尺寸、凹板包角、頂距、稻谷水分等條件一定的條件下:(1)脫粒滾筒功耗隨釘齒間距的增加而降低;(2)未脫損失率、總損失率隨釘齒間距的增加而降低;夾帶損失隨釘齒間距的增加稍有增加,但增加幅度不明顯;(3)斷穗率隨釘齒間距的增加略有增加;而含雜率、糙米率略有降低,但變化幅度不十分明顯;(