玉米联合收获机排杂装置的优化研究

玉米联合收获机排杂装置的优化研究

增设排杂机构目前，联合收获机的采样方法可分为采样辊法和采样板拉杆法。摘穗板拉茎辊式,果穗啃伤率小,籽粒破碎率低,但在摘穗过程中产生的断茎秆较多,不易排除,需要增设排杂机构进行处理。为解决摘穗板拉茎辊式含杂率高的缺点,以4YZ244型不分行玉米联合收获机为试验平台,对玉米排杂装置的工作参数进行优化设计和试验工作。1主要工作部件是排杂辊、水平面。为立地条件,表面上确定辊4YZ244型不分行玉米联合收获机排杂装置由4组排杂辊单元和压送器等组成,排杂辊是其主要工作部件,如图1所示。排杂辊轴线与水平面成15°倾角(顺时针),以利于果穗沿轴向下滑动。排杂装置工作时,压送器将果穗、断茎等压向排杂辊并向后推送,断茎、苞叶等被高速旋转的排杂辊抓取并向下排出。2试验计划与结果分析2.1排杂装置最佳工作参数的确定4YZ244型不分行玉米联合收获机采用星轮横向拨禾与输送,提高了对玉米行距的适应性,实现了玉米不对行收获。该机采用摘穗板拉茎辊式摘穗装置,并配有排杂装置,本试验以该机的排杂装置为研究对象,通过对试验数据的分析确定排杂装置的最佳工作参数。排杂装置主要有4个性能指标:籽粒损失率η1,籽粒破碎率η2,含杂率η3(杂质指果穗箱内残余断茎叶、苞叶等),果穗未剥净率η4。2.2排杂装置结构参数对性能指标的影响根据对4YZ244型不分行玉米联合收获机排杂装置的研究分析,排杂辊单元结构形式A和压送器与排杂辊间距D两个结构参数,以及排杂辊线速度B和压送器线速度C两个运动参数对排杂装置性能指标影响显著。试验以上述4个参数为试验因素,各因素取3个水平。试验因素与水平如表1所示。排杂辊由排茎段(前端)和排叶段(后端)组成,排茎段分为4棱和6棱,排叶段分为螺旋、光辊及光辊与胶皮段组合。a型为“4棱螺旋辊”与“4棱光辊”的组合单元;b型为“4棱螺旋辊”与“4棱光辊与胶皮辊”的组合单元;c型为“6棱螺旋辊”与“6棱光辊与胶皮辊”的组合单元,如图2所示。2.3测定秆质量和果穗直径生长情况2007年10月2日,在北京市通州区潞城镇甘棠村玉米地进行试验。玉米品种为农大80,测得株距30cm,行距70cm,茎秆自然高度269cm,茎秆直径21mm,结穗高度120.9cm,果穗长度为26.5cm,果穗直径55.9mm(以上数据均为随机测得30点数据的平均值)。以L9(34)正交表安排试验,将试验因素A、B、C、D分别确定在L9(34)正交表的列上构成试验方案,试验结果如表2所示。2.4a型组合单元的性能指标对试验结果进行极差分析,如表3所示。根据极差R大小排出因素A、B、C、D分别对各指标影响的主次顺序如下:籽粒损失率:A、D、B、C;籽粒破碎率:A、D、B、C;含杂率:C、D、A、B;果穗未剥净率:A、D、B、C。通过因素效应曲线(图3)分析各因素对性能指标的影响,确定每个因素的最佳水平,得出最优方案。因素A(排杂辊单元结构形式):试验结果显示,a型与b型相比,籽粒损失率及破碎率较低,含杂率、果穗未剥净率较高;a型与c型相比,籽粒损失率及破碎率略高,果穗未剥净率相当,含杂率较低。性能指标的重要性依次为籽粒损失率、籽粒破碎率、含杂率、果穗未剥净率,综合分析得出a型组合单元性能好于其他2种,故取A1为最佳水平。因素B(排杂辊的线速度):由图3可以看出,排杂辊线速度从B1上升到B2时,籽粒损失率、破碎率明显升高,含杂率、果穗未剥净率有所降低;排杂辊线速度升高到B3时,籽粒损失率、破碎率的变化不大,含杂率、果穗未剥净率下降。由各因素对性能指标影响的主次顺序可以看出,B因素不是籽粒损失率、破碎率的主要影响因素,综合考虑取B3为最佳水平。因素C(压送器线速度):由图3可以看出,压送器线速度上升时,损失率、破碎率有所降低,含杂率、未剥净率升高。综合考虑,取C3为最佳水平。因素D(压送器与排杂辊间距):由图3可以看出,压送器与排杂辊的间距从D1增大到D2时,籽粒损失率、破碎率明显降低,含杂率变化不大,果穗未剥净率明显升高;压送器与排杂辊间距增大到D3时,籽粒损失率、破碎率及果穗未剥净率变化不大,含杂率急剧升高。综合考虑,取D2为最佳水平。通过上述综合分析得出最优方案为A1B3C3D2。3最优方案试验验证为进一步考察优选参数的作业效果及稳定性,对最优方案A1B3C3D2进行试验验证,测得结果见表4。与表2对比可以看出,方案A1B3C3D2作业效果理想,性能稳定。4影响籽粒损失率的因素(1)排杂装置的最佳工作参数组合为A1B3C3D2。(2)排杂辊的结构形式是影响排杂装置性能的最主要因素。(3)排茎段是影响籽粒损失率、破碎率和含杂率的主要因素。排茎段采用6棱结构时,破碎率降低但含杂率升高,