微型联合收割机夹带损失的试验研究.doc

微型联合收割机夹带损失的试验研究李荣德，倪长安，徐云云（河南科技大学 车辆与动力工程学院，河南 洛阳 471003）摘要：以4L-0.2型谷物联合收割机为研究对象，通过改变其结构形式和运动参数，对夹带损失进行了适应性研究。经过试验与分析，收割机的滚筒转速、凹板间隙、喂入量对夹带损失影响显著。关键词：联合收割机；夹带损失；脱粒装置；滚筒转速；凹板间隙；喂入量Research on the Entraining loss of the Micro-combineLI Rong-de，NI Chang-an，XU Yun-yun(Vehicle and Power Engineering School, Henan University of Science & Technology, Luo Yang 471003,China)Abstract: Taking 4L-0.2 type grain combine as the research object, we have done some adaptability experiments on the entraining loss by changing its structure and kinematic parameters. Through the experiments and analysis, the rollers rotation speed, concave clearance and feeding quantity affect the entraining loss very much.Key words: Combine, Entraining loss, Threshing mechanism, Rollers rotation speed, Concave clearance, Feeding quantity0 前言 近几年来，一些研究单位推出了适合于山区小地块作业的微型联合收割机，由于微型机相对于小型机而言，在机身、结构、价格以及工作灵活等方面具有更加显著的优点，迅速成为研究单位和生产企业关注的焦点，己有不少文献对其研究进行了相关报道1-3。对微型联合收割机研究的关键是要解决其与小型手扶拖拉机相配套的问题，即在基本不改变原手扶拖拉机结构的前提下，其结构和布局能满足收获性能要求，且与手扶拖拉机的传动可靠，功率适应，结构简单、紧凑。但目前推出的微型联合收割机普遍存在一些问题4，如:动力配备不足，连续作业中堵塞，清选系统含杂过大，损失过高以及清选系统的适应性差等问题，使得该产品真正走向市场还有一定的难度，尤其是夹带损失率（又称分离损失率）问题，得不到研究单位及生产厂家重视，而成为总损失率中的重要组成部分。因此，就微型联合收割机而言，对夹带损失的试验研究将成为一项的重要研究内容。1 影响夹带损失的因素条件夹带损失是指联合收割机经脱粒后所排出茎秆中夹带的籽粒。影响夹带损失的因素是多方面的5，如机器本身的结构参数、运动参数，以及作物的生长情况；另外，与机手对机器操作的熟练程度也有很大的关系，甚至天气也直接影响到收割时的夹带损失。在此，以河南科技大学研制的4L-0.2微型联合收割机为试验样机，在改变结构型式，结构参数，运动参数的情况下进行小麦收割试验，对微型联合收割机的夹带损失进行了适应性研究。2 试验与分析2.1 试验条件与方法 2008年6月在河南省孟津县对样机进行了田间试验，配套动力为沭河牌手扶拖拉机，型号为SH101-2型，试验条件如表1所示。表1 试验条件Table.1 The test conditions天气情况环境温度（）单位产量（kg/亩）平均麦高（cm）麦茬高度（cm）茎杆含水率（%）草谷比（%）测试距离（m）多云1420334651528411.0418 以夹带损失为试验指标来分析微型联合收割机的工作性能，并同时测出谷物的含杂率，用作联合收割机的参考指标。夹带损失率和含杂率分别定义为： （1） （2）式中为单次试验粮箱中所接全部物料质量； 为单次试验粮箱中去杂后的籽粒质量排出茎秆中所夹带的籽粒质量。试验时，由机手驾驶收割机在测试区内进行收割，记录行走时间，并接收从排草口中排出所有物料，再去杂，得出所含的夹带损失量，然后称出粮箱中的所有物料质量及去杂后的谷物质量，根据得到的试验数据计算实验指标，然后改变脱粒系统的结构参数或者运动参数进行下一次试验。2.2 设定影响夹带损失的主要因素夹带损失主要是由脱粒装置（如图1）的结构型式、结构参数及运动参数引起的，因此，设定本试验的确定如下几个因素：（1）凹板间隙凹板的间隙可以通过改变滚筒的直径来调节，也可以改变栅格筛式凹板的半径来调节，由于条件的局限性和改变滚筒直径的复杂性，在此，选择改变栅格筛式凹板的半径R，对凹板间隙进行调节。本试验分别取凹板间隙10mm，13mm，16mm三个参数。图1 脱粒装置简图Fig.1 Working diagram of axial flow type threshing equipment1. 顶盖 2. 螺旋导向板 3. 喂入口 4. 纹杆和滚齿组合滚筒 5. 排出口 6. 栅格式凹板（2）滚筒的转速4L-0.2型收割机在进行收获作业时，发动机输出功率恒定，转速一致。因此，只有通过改变带轮直径尺寸，改变传动比来得到所需的转速。为使脱净率和破碎率等指标均在允许的范围之内6，在试验中确定滚筒转速分别为800r/min 、850r/min、950r/min。（3）导向板的数量导向板设置于顶盖内侧，引导物料作轴向运动。导向板的数量的多少直接影响物料在脱粒装置内的停留时间，如果数量过少，物料在脱粒装置内的停留时间短，不利于籽粒脱净，如果过多，则会增加碎草的数量，增大清选负荷。因此，考虑到联合收割机的其它性能指标，导向板的数量分别选取为4和5。通过更换顶盖对导向板数量进行调节。（4）导向板的高度确定导向板高度分别为40mm、46mm和52mm。在多次试验中，导向板的高度对夹带损失率的影响并不显著，因此在试验数据的处理及分析中，本文不再列出。2.3 试验结果与分析 试验过程中，对凹板间隙、滚筒转速和导向板数量三个因素进行试验，试验安排及结果如表2所示：表2 试验结果Table.2 Test results序号凹板间隙(mm)导向板数量滚筒转速(r/min)用时(s)粮箱物料总重(g)清洁籽粒重(g)夹带损失量(g)含杂率(%)夹带损失率(%)113585020.542594037695.491.68280026.1247844523635.771.37395019.6843644194724.051.694495027.1846074214605.291.41580024.2551524944674.211.33685024.5052645022584.821754535.54274.5706.011.61880022.1545254347674.091.52995022.141844068742.851.7810495018.2245804426893.471.971180023.6554925257904.471.681285021.50562053831014.401.861310585020.05606557851424.842.391495019.4852305090.51422.742.7115800246670638899.54.411.5316480023.9966236446952.751.451785022.6498748731002.342.011895020.1241814048863.312.08由表2 中的试验数据，运用Origin专业函数绘图软件7，对数据进行处理和分析，结果表明：对夹带损失率影响较大的主要因素有滚筒转速，凹板间隙、和行走的时间（喂入量），与导向板的数量关系并不明显。图2为夹带损失率和上述四个因素的关系:图2 影响夹带损失的因素Fig.2 Factors that affect the entraining losses3 结论（1）与10-12马力（7.35-8.8kW）手扶拖拉机配套的4L-0.2型谷物联合收割机的夹带损失符合农业技术要求。该机配置合理，操作轻快、方便，收获效果良好，适合广大山区、丘陵和麦、棉套作地区，且性能优良、可靠性高，市场前景广阔，可为我国农业机械化水平的进一步提高等方面发挥作用。（2）田间试验表明，滚筒转速为800r/min ，凹板间隙为13mm，喂入量为0.25kg/s时，该机的夹带损失率最小，但考虑到其它的主要性能，如生产率、清洁率、破碎率，该机的结构型式和运动参数最优组合为：滚筒转速为850r/min，凹板间隙为13mm，喂入量为0.2kg/s。参考文献：1 农业部农机化管理司.2007年全国农业机械化发展情况J.农机科技推广，2007，（12）：14-16.2 刘师多，毛鹏军，师清翔，等.微型小麦联合收割机的研制J.农业机械，2006，（9下）：66.3 张巧莲.4LW-80型微型联合收割机的研究与设计J.河北农机，2005，（3）：14-15.4 韩 抗，安俊杰，刘淑霞.小型联合收割机的发民现状及设计中几个问题的探讨J.河北农业大学学报，1997，20（2）：90-92.5 宠兴原.小麦联合收获作业损失分析及对策J.河北北方学院学报,2007,23（4）：35-36.6 高春艳，师清翔，刘师多，等.结构和运动参数对微