谷物聯(lián)合收割機(jī)清選技術(shù)與適應(yīng)性分析

吳萍

摘 要：谷物聯(lián)合收割機(jī)是水稻、小麥等糧食作物的重要收獲機(jī)械，在現(xiàn)階段農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用十分廣泛。通過(guò)對(duì)現(xiàn)階段谷物聯(lián)合收割機(jī)應(yīng)用特點(diǎn)與重要結(jié)構(gòu)和功能的研究，分析了清選裝置主要原理與技術(shù)優(yōu)化的方向，并總結(jié)了影響清選裝置適應(yīng)性能的關(guān)鍵因素，希望能以此提高清選裝置的工作能力。

關(guān)鍵詞：谷物聯(lián)合收割機(jī);清選技術(shù);適應(yīng)性

中圖分類號(hào)：S225??????? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

doi：10.14031/j.cnki.njwx.2020.09.015

0 引言

隨著我國(guó)農(nóng)業(yè)機(jī)械化技術(shù)快速發(fā)展，農(nóng)業(yè)機(jī)械在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的各個(gè)方面發(fā)揮了巨大的作用，不僅提高了農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)效率，而且增加了農(nóng)民收入，有效改善了農(nóng)民的生活質(zhì)量。谷物聯(lián)合收割機(jī)在我國(guó)使用和推廣已有20多年，其機(jī)械的成熟度已經(jīng)很高，尤其是近幾年大量的先進(jìn)技術(shù)應(yīng)用到谷物聯(lián)合收割機(jī)的設(shè)計(jì)和產(chǎn)品功能之中，使谷物收割機(jī)的工作能力和作業(yè)品質(zhì)進(jìn)一步提高，但總體來(lái)看我國(guó)自主生產(chǎn)的谷物聯(lián)合收割機(jī)仍然存在中小機(jī)型偏多，先進(jìn)技術(shù)應(yīng)用不足的問(wèn)題，需要繼續(xù)加強(qiáng)相關(guān)研究與產(chǎn)品開(kāi)發(fā)，進(jìn)而保證農(nóng)業(yè)生產(chǎn)對(duì)高效率收獲的迫切需求。

1 谷物聯(lián)合收割機(jī)應(yīng)用特點(diǎn)

1.1 應(yīng)用情況

按照谷物聯(lián)合收割機(jī)作業(yè)形式的不同，可將現(xiàn)階段我國(guó)使用的收割機(jī)分為牽引式、背負(fù)式和自走式三種，牽引式和背負(fù)式收割機(jī)是傳統(tǒng)的機(jī)械形式，主要優(yōu)點(diǎn)是能與拖拉機(jī)進(jìn)行配套，購(gòu)機(jī)成本低，但也存在結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、技術(shù)落后、效率低等缺點(diǎn)。自走式收割機(jī)不需要與拖拉機(jī)進(jìn)行配套，其結(jié)構(gòu)更為合理，生產(chǎn)效率更高，逐漸成為現(xiàn)階段的主要機(jī)型。

1.2 重要結(jié)構(gòu)與功能

谷物聯(lián)合收割機(jī)的主要功能部件包括割臺(tái)、輸送裝置、脫粒裝置、清選裝置。割臺(tái)位于整機(jī)的最前方，包括了撥禾輪、割刀、傳動(dòng)結(jié)構(gòu)等。割臺(tái)的主要作用是將農(nóng)作物割斷并喂入到收割機(jī)中，撥禾輪主要用來(lái)將農(nóng)作物有序的送至割刀，再通過(guò)割刀的往復(fù)運(yùn)動(dòng)將秸稈割斷;割斷后的秸稈進(jìn)入輸送裝置，通過(guò)螺旋推運(yùn)器將割下來(lái)的作物推送至輸送槽入口，再利用輸送槽中的播齒將谷物送入脫粒裝置中;脫粒裝置主要包括軸流滾筒、柵格凹版、頂蓋等部件，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)進(jìn)入谷物的脫粒、籽粒分離、莖稈拋送任務(wù)。脫粒過(guò)程依靠滾筒與凹板之間的間隙完成，在脫粒過(guò)程中，谷物的籽粒以及振動(dòng)過(guò)程產(chǎn)生的碎屑等雜物一同在柵格凹版的空隙掉落，秸稈主體則由滾筒的另一側(cè)排出。經(jīng)脫粒后的谷物籽粒和雜質(zhì)一同進(jìn)入清選裝置，清選裝置的主要功能是去除糧食中的雜質(zhì)，確保糧食質(zhì)量。清選性能是衡量整機(jī)作業(yè)性能的重要指標(biāo)，下面就谷物聯(lián)合收割機(jī)清選裝置的技術(shù)特點(diǎn)與研究方向進(jìn)行論述。

2 清選結(jié)構(gòu)及技術(shù)優(yōu)化

要想實(shí)現(xiàn)谷物聯(lián)合收割機(jī)工作能力的提升，優(yōu)化清選裝置的性能是未來(lái)研究工作的重要方面，清選質(zhì)量的主要評(píng)價(jià)指標(biāo)包括含雜率和損失率兩大部分，就目前而言，谷物收獲后的含雜率不應(yīng)高于2%，糧食損失率中小麥不應(yīng)高于1.2%，水稻不應(yīng)高于3%。但就目前的谷物收獲情況來(lái)看，含雜率和損失率普遍存在偏高問(wèn)題，這需要在清選裝置的技術(shù)上進(jìn)一步加強(qiáng)研究。

2.1 清選裝置主要原理

目前，我國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用的谷物聯(lián)合收割機(jī)清選裝置多采用風(fēng)篩式清選技術(shù)，其主要結(jié)構(gòu)包括振動(dòng)篩與風(fēng)機(jī)兩部分，當(dāng)風(fēng)機(jī)處于工作狀態(tài)，葉輪轉(zhuǎn)動(dòng)會(huì)將空氣從進(jìn)風(fēng)口吸入，并被葉輪加速后由出風(fēng)口排出，由于葉輪與外殼的配合作用，分級(jí)內(nèi)部會(huì)形成連續(xù)的真空度，以便于將空氣不斷吸入并為系統(tǒng)提供穩(wěn)定的流動(dòng)氣流。振動(dòng)篩多選用曲柄連桿機(jī)構(gòu)形式的往復(fù)式振動(dòng)形式，通過(guò)帶傳動(dòng)帶動(dòng)曲柄運(yùn)動(dòng)，推動(dòng)篩面在擺臂的作用下形成連續(xù)的振動(dòng)。

當(dāng)風(fēng)機(jī)吹出的風(fēng)到達(dá)振動(dòng)篩時(shí)，加強(qiáng)了谷物籽粒與秸稈碎屑及雜物的分離度，加之脫粒后的谷物在篩面上受到振動(dòng)作用，籽粒會(huì)通過(guò)篩面上的小孔落下，谷物中的雜物則會(huì)被推動(dòng)至振動(dòng)篩尾部而掉落。

2.2 清選技術(shù)的優(yōu)化方向

（1）提高谷物在振動(dòng)篩上分布的均勻性。谷物的分布均勻度主要受到谷物進(jìn)入振動(dòng)篩前抖動(dòng)板均布能力的影響，因此，應(yīng)著重研究抖動(dòng)板的抖動(dòng)形式對(duì)物料分布均勻性的影響，只有解決了谷物分布不均勻的問(wèn)題，才能顯著提高清選質(zhì)量。

（2）提高送風(fēng)的均勻性。現(xiàn)階段清選裝置使用的風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)多為單一風(fēng)機(jī)工作形式，這就存在著振動(dòng)篩不同位置受到的風(fēng)力不一致的問(wèn)題。因此，可考慮選用多風(fēng)機(jī)布置的結(jié)構(gòu)（如圖2所示），以提高送風(fēng)的均勻性，給振動(dòng)篩的抖動(dòng)板、篩片前中后部提供充足的氣流，保證足夠氣流用于雜質(zhì)分離。

（3）利用傳感器技術(shù)改善清選工作性能。通過(guò)應(yīng)用多種傳感器技術(shù)感知谷物的顆粒大小、含水率等參數(shù)，并通過(guò)檢測(cè)損失率和清選后含雜率，實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)篩片開(kāi)度、振動(dòng)頻率、風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速等工作狀態(tài)，及時(shí)優(yōu)化工作方案，保證實(shí)現(xiàn)良好的清選效果，并降低糧食損失率。

（4）加強(qiáng)清選裝置的適應(yīng)能力?，F(xiàn)階段，很多谷物聯(lián)合收割機(jī)的清選裝置都存在適應(yīng)性不良的缺點(diǎn)，例如對(duì)于含水率較高的谷物及秸稈碎屑的混雜物料，存在不易分離，與篩面粘連等問(wèn)題，這需要加強(qiáng)對(duì)復(fù)雜物料的適應(yīng)能力，并提供更多的清選作業(yè)方案，以提高清選裝置的適應(yīng)能力。

3 清選裝置的適應(yīng)性影響因素

3.1 自身結(jié)構(gòu)功能的影響

現(xiàn)階段使用的谷物聯(lián)合收割機(jī)由于機(jī)械結(jié)構(gòu)布置限制，導(dǎo)致存在脫粒機(jī)械結(jié)構(gòu)所占尺寸過(guò)大，限制了清選機(jī)構(gòu)的尺寸進(jìn)一步擴(kuò)展。由于振動(dòng)篩的尺寸受到限制，在物理學(xué)上來(lái)說(shuō)就難以進(jìn)一步提高清選能力，加之水稻、小麥等農(nóng)作物的品種多樣，會(huì)導(dǎo)致作物產(chǎn)量、籽粒大小等存在較大差異，清選結(jié)構(gòu)的機(jī)械可變性有限，不利于提高適應(yīng)能力。

3.2 谷物品種產(chǎn)生的影響

不同地區(qū)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，谷物品種存在較大差異，尤其是南北方的地域性差異，導(dǎo)致清選的環(huán)境條件差異很大。如我國(guó)北方地區(qū)，小麥種植以春小麥為主，相對(duì)而言春小麥的清選更難，其中含雜率高，不易分離。南方地區(qū)的冬小麥更易于清選，若只采用相同的工作模式，則會(huì)造成北方冬小麥清選含雜率過(guò)高或南方冬小麥清選糧食損失大的問(wèn)題。

3.3 谷物含水率產(chǎn)生的影響

谷物的含水率對(duì)清選工作質(zhì)量影響很大，通常情況下，谷物收獲應(yīng)在含水率12%～20%時(shí)進(jìn)行，但對(duì)于實(shí)際的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，很多情況下為爭(zhēng)搶農(nóng)時(shí)，常常存在收獲期含水率過(guò)高的問(wèn)題，這導(dǎo)致清選過(guò)程無(wú)法實(shí)現(xiàn)最初的設(shè)計(jì)效果，易產(chǎn)生篩網(wǎng)堵塞、糧食運(yùn)動(dòng)緩慢等問(wèn)題，影響實(shí)際的清選質(zhì)量。

3.4 谷物喂入量對(duì)清選的影響

谷物喂入量對(duì)清選工作影響很大，實(shí)際情況下谷物的喂入量受到多種因素的影響，例如作業(yè)速度、種植密度、谷物產(chǎn)量等，可能導(dǎo)致很多地區(qū)存在谷物喂入量超過(guò)實(shí)際設(shè)計(jì)上限，在很大程度上影響風(fēng)機(jī)的氣流通過(guò)性和振動(dòng)篩的工作能力，導(dǎo)致含雜率過(guò)高等問(wèn)題。

4 結(jié)語(yǔ)

谷物聯(lián)合收割機(jī)是現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中必不可少的農(nóng)機(jī)裝備，其清選裝置的技術(shù)性能直接影響到農(nóng)作物的收獲品質(zhì)和農(nóng)民的經(jīng)濟(jì)收益。因此積極推廣高效先進(jìn)的機(jī)型十分必要，且應(yīng)當(dāng)重視谷物聯(lián)合收割機(jī)機(jī)械技術(shù)的提升，從而進(jìn)一步保證收割品質(zhì)，減少糧食損失。谷物聯(lián)合收割機(jī)的使用者也應(yīng)當(dāng)重視機(jī)具的合理使用，保證在合理的含水率、喂入量、氣候條件下進(jìn)行作業(yè)，以達(dá)到最佳的收獲質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)：

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