一種水稻單穗脫粒工作裝置研制與試驗(yàn)

李秀娟

（遼寧省農(nóng)業(yè)機(jī)械化研究所，沈陽 110161）

水稻育種過程繁瑣、工作量大[1]，需要對(duì)大量單株單穗水稻種子進(jìn)行脫粒。水稻育種脫粒不同于普通脫粒，其質(zhì)量要求損傷小、雜質(zhì)少[2-3]，但目前使用的脫粒機(jī)普遍存在種子易破損、易混雜、難清理等問題，導(dǎo)致勞動(dòng)強(qiáng)度增大、種子純度難以保證，影響育種質(zhì)量和效果。針對(duì)上述問題，設(shè)計(jì)一種水稻單穗脫粒工作裝置，介紹機(jī)具設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)、工作原理和試驗(yàn)方法，分析樣機(jī)試驗(yàn)結(jié)果，為水稻育種機(jī)械化提供裝備支撐。

1 水稻單穗脫粒機(jī)總體設(shè)計(jì)

1.1 機(jī)具結(jié)構(gòu)

機(jī)具主要由上箱體、下箱體、合頁、把手組成，如圖1所示。

圖1 機(jī)具結(jié)構(gòu)示意圖Figure 1 Structural diagram of the machine

通過合頁連接上箱體和下箱體，組成脫粒室。上箱體、下箱體前開合端設(shè)有脫粒間隙，上箱體內(nèi)等間距設(shè)置多個(gè)脫粒板，脫粒板下端伸入下箱體。脫粒板下端面與下方箱體鋼絲表面相切，脫粒板長度方向和鋼絲軸向平行且在同一豎直面內(nèi)。脫粒板與鋼絲共同組成脫粒工作部件。

1.2 工作原理

脫粒作業(yè)時(shí)，向上拉動(dòng)上箱體的拉手，打開脫粒室，將稻穗放入后將上箱體合上。關(guān)閉脫粒室，上箱體、下箱體間的開合端面間設(shè)有脫粒間隙，稻穗主莖稈通過脫粒間隙伸出脫粒室外。拉動(dòng)稻穗主莖桿，在脫粒板與鋼絲對(duì)稻穗的夾緊力作用下，莖稈被拉出，稻谷被捋下落入下箱體，最終完成脫粒作業(yè)。作業(yè)時(shí)，上箱體和下箱體所組成的脫粒室應(yīng)與外界隔離，以確保稻谷純度和避免飛濺損失。

1.3 主要技術(shù)參數(shù)

水稻單穗脫粒機(jī)主要技術(shù)參數(shù)見表1。

表1 主要性能指標(biāo)Table 1 Main performance indicators

2 主要部件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

2.1 脫粒室機(jī)構(gòu)

脫粒室由上箱體、下箱體、上拉手、下拉手、合頁等組成，如圖2 所示。上箱體、下箱體的一側(cè)通過合頁連接，另一側(cè)的結(jié)合部位設(shè)有1～1.2 mm脫粒間隙，可讓稻穗主莖稈通過。上箱體、下箱體另一側(cè)分別安裝上拉手、下拉手，拉動(dòng)上箱體把手可使上箱體與下箱體自由開合。上箱體、下箱體組成脫粒室，脫粒作業(yè)時(shí)脫粒室處于封閉狀態(tài)，以防止稻粒飛濺而出。

圖2 脫粒室機(jī)構(gòu)示意圖Figure 2 Schematic diagram of threshing chamber mechanism

2.2 脫粒部件設(shè)計(jì)

脫粒部件由脫粒板、鋼絲、脫粒間隙組成，如圖3所示。設(shè)置多個(gè)脫料板，等間距安裝在上箱體上。脫料板由聚氨脂橡膠板制成，可減少稻谷損傷。脫粒板下端伸出上箱體底面10～15 mm。脫粒鋼絲與脫料板對(duì)應(yīng)設(shè)置，脫粒鋼絲通過鋼絲輔助件安裝在下箱體內(nèi)，脫粒鋼絲的預(yù)緊力可調(diào)。

圖3 脫粒板安裝結(jié)構(gòu)示意圖Figure 3 Structural mechanism of threshing plate installation

2.3 鋼絲調(diào)節(jié)裝置設(shè)計(jì)

鋼絲調(diào)節(jié)裝置包括螺柱、墊圈及螺母，如圖4 所示。鋼絲端部固定在螺柱上，螺柱套置墊圈后安裝螺母，通過螺母調(diào)節(jié)鋼絲張緊力，即可達(dá)到提高脫粒效果的目的。

圖4 脫粒鋼絲安裝結(jié)構(gòu)示意圖Figure 4 Structural mechanism of threshing steel wire installation

3 性能試驗(yàn)與結(jié)果分析

水稻品種選用沈農(nóng)9903，穗長210～230 mm，籽粒含水量18%～23%，籽粒千粒質(zhì)量21～25 g，莖稈含水率45%～55%，小穗含水率41%～50%。通過生產(chǎn)性能試驗(yàn)，測(cè)定水稻單株單穗脫粒機(jī)主要性能指標(biāo)，包括生產(chǎn)率、破損率、脫凈率、含雜率、飛濺率等。

按照《脫粒機(jī)試驗(yàn)方法》（GB/T 5982-2017）進(jìn)行水稻單株單穗脫粒機(jī)性能測(cè)試。試驗(yàn)共4次，每次取水稻單穗數(shù)量30穗，性能測(cè)試結(jié)果見表2。

表2 性能測(cè)試結(jié)果Table 2 Performance test results

由表2可知：水稻單株單穗脫粒機(jī)采用手持單株（穗）捋穗式脫粒方式，測(cè)定生產(chǎn)率平均值為1 819.25穗/h，生產(chǎn)率出現(xiàn)差異是由操作人員熟練程度及水稻本身性能不同而引起；脫凈率、破損率分別為99.55%,0，脫凈率高、破損率小，達(dá)到人工脫粒脫凈水平，能夠滿足水稻考種要求；脫粒時(shí)只對(duì)莖稈進(jìn)行處理，余下稻穗部分含雜率極小；脫粒室為封閉式結(jié)構(gòu)，脫粒作業(yè)后飛濺率為0。

4 結(jié)論

樣機(jī)試驗(yàn)結(jié)果表明：在籽粒含水量18%～23%、籽粒千粒質(zhì)量21～25 g、莖稈含水率45%～55%、小穗含水率41%～50%條件下，脫凈率＞99.00%，破損率為0，含雜率為0.0 875%，飛濺率為0。這說明該機(jī)能實(shí)現(xiàn)水稻育種脫粒作業(yè)，稻谷樣本損傷小、純度高，有助于解決稻谷破損與脫凈率之間的矛盾，能夠滿足水稻育種試驗(yàn)脫粒質(zhì)量要求。