劉　敏，張　明

(貴州省山地農(nóng)業(yè)機械研究所，貴陽　550000)

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5TG-100型油菜脫粒機的改進及性能測試

劉敏，張明

(貴州省山地農(nóng)業(yè)機械研究所，貴陽550000)

摘要：對5TG-100型油菜脫粒機進行了田間性能測試，分析了其脫粒時存在的問題，對其進行相應(yīng)的改進，并對改進后的脫粒機進行性能測試。結(jié)果表明：改進后的脫粒機總損失率為4.83%，破碎率為1.30%，清潔率為99.93%，總損失率與清潔率明顯優(yōu)于原機，破碎率與原機持平，脫粒、清選效果好。

關(guān)鍵詞：油菜脫粒機；改進；性能測試

0引言

油菜是我國重要的糧油作物，全國每年播種面積達700萬hm2多，總產(chǎn)1 200萬t，單產(chǎn)1 800kg/hm2，種植面積和總產(chǎn)量均居世界首位[1-3]。貴州是我國主要的油菜產(chǎn)業(yè)省份之一，油菜是冬季農(nóng)業(yè)的主要作物，常年播種面積40萬hm2余，其種植范圍廣、產(chǎn)品商品率高，對促進貴州經(jīng)濟發(fā)展，增加農(nóng)民收入有著重要的意義[4]。但是，油菜收獲具有季節(jié)性強、勞動強度大等特點，特別是貴州處于長江流域帶，油菜收獲季節(jié)又是梅雨季節(jié)，油菜籽極易霉爛變質(zhì)，所以研究油菜機械化收獲具有重要意義[5]。目前，已有許多學(xué)者對油菜的機械化收獲進行了試驗與研究：趙挺俊、劉鵬等對4LYZ-2型自走式稻麥聯(lián)合收割機進行改進，設(shè)計出一種能較好解決油菜在機收時因莖稈牽扯造成的豎切裝置；試驗表明，該機工作效率高，實際生產(chǎn)率可達0.27hm2/h[6]。羅文球、羅湘平將全喂入履帶式水稻聯(lián)舍收割機改裝成油菜籽收割裝置，主要改進為：加裝立刀分禾裝置、更換脫粒機的凹板篩、更換螺旋輸送器的輸送攪龍及重新設(shè)計清選裝置[7]。陳翠英、王新忠等針對谷物聯(lián)合收機收獲油菜時割臺部分存在因分禾拉扯和撥禾輪打擊而造成損失大的問題，提出了在未割邊加裝豎直切割器和改變撥禾輪參數(shù)的解決辦法，并通過試驗驗證了方案實施的效果[8]。徐立章、李耀明等闡述了4LYB1-2.0型油菜聯(lián)合收獲機伸縮割臺、脫粒分離、清選裝置等主要工作部件的設(shè)計，并對其進行田間測試，結(jié)果表明：4LYB1-2.0的總損失率為5.7%、破碎率為0.3%、含雜率為2%[9]。吳崇友、丁為民等對我國南方油菜分段收獲割曬后的脫粒清選特性和脫粒清選參數(shù)進行了研究，得出了分段收獲撿拾脫粒機脫粒、清選部件形式和兩組合理的工作參數(shù)[10]。石磊、吳崇友等設(shè)計了一種油菜撿拾脫粒聯(lián)合收獲機，該機可將油菜撿拾后輸送到聯(lián)合收獲機內(nèi)完成脫粒分離清選[11]。林連華、王建強等介紹了油菜聯(lián)合收割機收割、輸送、脫粒、清選及秸稈還田的設(shè)計過程，確定了液壓系統(tǒng)、電器系統(tǒng)和智能監(jiān)控系統(tǒng)的關(guān)鍵參數(shù)[12]。林宇鋼、張加清等闡述了 5TG-70 型水稻脫粒清選機的工作原理，介紹其主要部件的設(shè)計及結(jié)構(gòu)特點，并通過試驗得出5TG-70型水稻脫粒清選機可連續(xù)作業(yè)，具有生產(chǎn)效率高、勞動強度低等優(yōu)點[13]。本研究通過改進5TG-100油菜脫粒機，以減少脫粒損失、清選損失、破碎率及含雜率等，為加快油菜收獲機械化的實現(xiàn)提供一定的理論依據(jù)。

1材料與方法

1.1試驗地點

貴陽市開陽縣禾豐鄉(xiāng)馬頭村坪寨組。

1.2材料與儀器

計時器、鋼卷尺、轉(zhuǎn)速表、電子天平糧食水分測試儀、計算器、塑料彩條布5×10m 桿秤、竹篩及接樣品袋子等。

1.3機具簡介

5TG100型油菜脫粒機是四川省晨豐農(nóng)機公司的產(chǎn)品，為全喂入簡易式機動脫粒機，適用于小麥、水稻、大豆、油菜、高粱、芝麻等作物的脫粒。5TG-100型油菜脫粒機如圖1所示，技術(shù)參數(shù)如表1所示。

1.出渣口　2.滾筒　3.振動篩　4.輸送料鉸籠　5.出渣口1　6.柴油機　7.進料口　8.落料口　9.揚谷器　10.風機　11.出風口2

名稱參數(shù)動力電機:3~5kW,220V,2800r/min汽油機或柴油機:3.67~5.88kW滾筒轉(zhuǎn)速/r·min-1820尺寸/mm1650×1000×1450風機轉(zhuǎn)速/r·min-12450質(zhì)量/kg115效率/kg·h-1800~1000

1.4試驗方法

通過田間試驗，測定5TG-100型脫粒機及改進后的脫粒機的主要性能指標，包括損失率、破碎率及含雜率等。試驗方法按照《小型油菜脫粒機試驗大綱》執(zhí)行，本方法是在GB/T 5982-2005《脫粒機-試驗方法》基礎(chǔ)上編寫的，在試驗過程中，分別測量和記錄試驗獲得的各類數(shù)據(jù)，取3次試驗的平均值計算喂入量、籽粒質(zhì)量、清潔率，破碎率及脫粒損失率等。

其中，喂入量、樣品籽粒質(zhì)量、清潔率、破碎率和脫粒損失率的計算如下：

喂入量為

q=Q/t

(1)

其中，q為喂入量(kg/s)；Q為取樣時間內(nèi)各取樣口接取的樣品量之和(kg)；t為取樣時間(s)。

樣本籽粒質(zhì)量為

W=Wc+Wci+Ww+Wj+Wq+Wf+We

(2)

式中W—總籽粒質(zhì)量(g)；

Wc—出糧口籽粒質(zhì)量(g)；

Wci—次出糧口籽粒質(zhì)量(g)；

Ww—未脫凈損失籽粒質(zhì)量(g)；

Wj—夾帶損失籽粒質(zhì)量(g)；

Wq—清選損失籽粒質(zhì)量(g)；

Wf—飛濺損失籽粒質(zhì)量(g)；

We—二次處理籽粒質(zhì)量(g)。

清潔率為

Qj=Wx/Wxh×100%

(3)

式中Qj—清潔率(%)；

Wx—小樣籽粒質(zhì)量(g)；

Wxh—小樣混合籽粒質(zhì)量(g)。

破碎率為

Ep=Wp/Wx×100%

(4)

式中Ep—破碎率(%)；

Wp—小樣中的破碎籽粒質(zhì)量(g)；

Wx—小樣的籽粒質(zhì)量(g)。

脫粒損失率為

S=Sw+Sj+Sq+Sf

(5)

其中，S、Sw、Sj、Sq、Sf分別為總損失率、未脫凈率、夾帶損失率、清選損失率、飛濺損失率。

未脫凈損失率為

Sw=Ww/W×100%

(6)

夾帶損失率為

Sj=Wj/W×100%

(7)

清選損失率為

Sq=Wq/W×100%

(8)

飛濺損失率為

Sf=Wf/W×100%

(9)

2結(jié)果與討論

2.15TG-100油菜脫粒機性能測試

2013年5月13-15日，在貴陽市開陽縣禾豐鄉(xiāng)馬頭村坪寨組對四川省晨豐農(nóng)機公司的5TG-100型油菜脫粒機進行了性能測試，測試結(jié)果如表2所示。

表2　5TG-100油菜脫粒機改進前及改進后性能測試結(jié)果　 %

由表2可知：5TG-100型油菜脫粒機存在以下問題：

1)機具的損失率太高。總損失率達到16.67%，其中夾帶損失為1.25%、清選損失為11.84%、飛濺損失為3.59%。清洗損失占總損失的71%，是主要的損失來源。根據(jù)試驗情況，清洗損失高的原因可能有3個：一是振動篩的振幅太小，該機具振動篩的振幅僅為10mm，而振動篩孔的縱向間距為16mm，因此導(dǎo)致篩選的效果不佳，使籽粒隨籽夾殼一起排除。二是清選口的空間太窄，渣料容易堵塞，使振動篩無法發(fā)揮有效作用。三是振動篩篩孔的密度不夠和推送渣料的能力不足導(dǎo)致籽粒篩不下去及渣料不能有效排出，時間長容易造成清選口的堵塞。

2)機具的清潔率太低。該機清潔率僅為77.53%。造成清潔率低的主要原因有兩個：一是振動篩后方上面有一個寬度為25～30mm的縫隙，當清選發(fā)生渣料堵塞后，籽夾殼等渣料就從這個縫隙排除后進入集糧槽。二是排風口風扇的轉(zhuǎn)速過低，使籽夾殼不能有效吹出，從而導(dǎo)致清潔率下降。

3)秸稈粉碎合格率偏低。經(jīng)該機具粉碎后小于10cm的秸稈為74.9%，大于10cm的秸稈占25.1%。秸稈粉粹合格率偏低。導(dǎo)致秸稈粉粹合格率偏低的原因可能是脫粒機的定刀數(shù)量太少，且質(zhì)量很差，定刀數(shù)量，則秸稈不能充分粉碎；定刀質(zhì)量差，則在粉粹秸稈過程中會出現(xiàn)斷刀現(xiàn)象。

2.25TG-100油菜脫粒機的改進

根據(jù)試驗情況及對試驗數(shù)據(jù)的分析，對5TG-100型油菜脫粒機存在的問題進行以下改進：

1)解決分離篩出口夾帶大量油菜問題。

(1)改用曲柄搖桿機構(gòu)增加分離篩振動幅度，同時可減少機械疲勞和噪音；

(2)加寬振動篩延振動方向的寬度，從而增加分離面積；

(3)改變篩孔布局，采用錯位方式布局篩孔，減少分離篩的分離盲區(qū)；

(4)增加脫粒篩與振動篩之間的垂直距離，以減少夾殼穿插搭接阻礙分離。

2)解決飛濺損失問題?？s小機蓋圓弧半徑，并在喂料口上沿加設(shè)擋料板。

3)解決秸稈超長問題。

(1)增加定刀與動刀數(shù)量；

(2)合理布局定刀與動刀的位置，提高剪切效率。

2.3改進后的脫粒機性能測試

2014年5月24-27日，在貴陽市開陽縣禾豐鄉(xiāng)馬頭村坪寨組對改進后的5TG-100型脫粒機進行了性能測試，測試結(jié)果如表2所示。由表2中可以看出：改進后的脫粒機的總損失率為4.83%，清選損失率為3.31%，清潔率為99.93%，明顯優(yōu)于改進前的參數(shù)；總損失率小于7.5%(4LYB1-2.0型油菜聯(lián)合收獲及主要部件的設(shè)計)，達到油菜脫粒機的技術(shù)參數(shù)要求，高于國內(nèi)外油菜收獲機的平均水平。國內(nèi)外油菜聯(lián)合收獲機的平均水平為總損失率約為15%～20%，破損率約為2%～3%[14]。試驗結(jié)果表明：改裝后的5TG-100油菜脫粒機性能指標優(yōu)于原機，且基本符合技術(shù)參數(shù)要求。

3結(jié)論

通過對5TG-100油菜脫粒機進行田間油菜脫粒性能測試，得知該機具進行油菜脫粒時的損失率過高、清潔率過低、秸稈粉碎率偏低。針對上述問題，對5TG-100型油菜脫粒機進行相應(yīng)改進：通過改用曲柄搖桿機構(gòu)、加寬振動篩延振動方向的寬度、改變篩孔布局及增加脫粒篩與振動篩之間的垂直距離等措施，解決分離篩出口夾帶大量油菜問題；通過縮小機蓋圓弧半徑，并在喂料口上沿加設(shè)擋料板解決飛濺損失問題；通過增加定刀與動刀數(shù)量及合理布局定刀與動刀的位置，解決了粉碎秸稈超長問題。同時，對改進后的脫粒機進行性能測試，試驗結(jié)果表明：總損失率為4.83%，破碎率為1.30%，清潔率為99.93%，總損失率與清潔率明顯優(yōu)于原機，且基本符合油菜脫粒機性能指標要求。

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The Improving and Performance Test of the 5TG-100 Rape Thresher

Liu Min, Zhang Ming

(The Research Institute for mountainous region Agricultural Machinery of Guizhou Province，Guiyang 550000,China)

Abstract：This paper discussed the problems about the 5TG-100 rape thresher based on its performance test.And we modified the 5TG-100 rape thresher to solve the problems,the performance test of the improved rape thresher was also carried out.The test show that the total loss rate is 4.83%,broken rate is 1.30%,and the cleaning ability is 99.93%, the total loss rate and the cleaning ability of the improved rape thresher are better than the 5TG-100’s,and the broken rate is same.The improved rape thresher is more better at threshing and selecting.

Key words：rape thresher; improve; performance test

文章編號：1003-188X(2016)01-0155-04

中圖分類號：S225.99

文獻標識碼：A

作者簡介：劉敏(1973-)，女，四川內(nèi)江人，工程師，(E-mail)liumin971015@126.com。通訊作者：張明(1964-)，男，貴陽人，工程師，(E-mail)516810511@qq.com。

基金項目：貴州省科技計劃項目(黔科農(nóng)合G字[2013]4002號)

收稿日期：2015-03-24