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油菜联合收获机清选装置优化分析及试验研究

  1引言

  我国是油菜生产大国,己有两千多年的历史,是世界上种植面积最大的国家,种植面积和总产量均占世界的30%左右。《国家“十一五”科学技术发展规划》明确将油菜列为“粮食丰产科技工程”的六大主攻作物之一。据农业部统计,2.006年我国油菜种植面积720万公顷,产量1300多万吨,均超过世界总量的1/30同时,油菜还是世界上主要的油料作物之一,油菜的生产对于稳定食用植物油市场,满足消费需求,增加农民收入,促进经济社会发展具有重大意义。 长期以来,我国的油菜生产大都采用手工作业的方式,劳动强度大,生产率低,损失大,加上近年来受油料价格下降,生产成本偏高,以及金融危机等的影响,农民油菜种植的生产积极性下降,种植面积有所萎缩。近期我国出台了一系列的惠农政策,加大了油料生产的扶持力度,加快了油菜新品种的研究与推广,增加了农机具购置补贴项目资金规模,加强了科技支撑能力,开发研制了一些新机具,在一定程度上确保了油菜种植面积,对逐步实现油菜生产收获机械化水平做了积极的推动作用〔I-3]02研究的目的和意义 实现油菜机械化收获可提高劳动生产率,降低劳动强度,缓解油菜生产中用工多的矛盾,利于农村劳动力的转移,同时,还可提高抵御自然灾害的能力,做到适时种植、收获,提高油菜籽的商品价值和油菜种植的经济效益。 但从目前国内油菜生产机械化的发展和应用情况来看,还存在诸多问题,如现有的油菜联合收割机大都由稻麦联合收割机改装而成,大多采用参照、类比设计,甚至盲目追求一机多用,带有很多的经验性和人为性,基本原理和主要结构单一,性能难以达到理想的效果,普遍存在损失高、.清洁率低等问题,适应性和可靠性较差,难以广泛推广使用,而国外油菜联合收割机技术含量高、价格昂贵,难以大量引进,不适合我国国情。此外,我国现有的油菜品种,茎杆分支多,上下成熟度差异显著,且容易炸荚,机械化收获难度大.

  2油菜脱出物特性的测量与分析

  油菜脱出物的清选特性包括形态特性、物理机械特性和空气动力学特性等,这些特性对脱出物在筛面和气流场中的运动规律有很大的影响,因此对油菜脱出物基本特性的测量和分析是研究油菜脱粒清选的根本出发点。 在理想情况下,油菜植株在经过脱粒滚筒的打击作用后,长的油菜茎秆会经出草口排出,而其余的则经凹板筛落入振动筛,最后在振动筛和风机的联合作用下,短的油菜茎杆、角果壳和轻质杂物等从出风口排出,而油菜籽则经搅龙排出。一般来说,油菜脱出物的组成成份包括籽粒、短茎秆、角果壳和轻质杂物四种。 由于本文主要是对进入振动筛上的脱出物进行运动和动力学分析,后文中所测量和进行运动动力学分析的油菜脱出物的各组成成份均指从搅龙排出的油菜籽粒和从出风口排出的短茎杆、角果壳和轻质杂物。1脱出物含水率的测定 含水率影响脱出物的物理性质和清选效果,含水量的增加会使物料的密度增加,影响物料分层,且物料的含水量过大会堵塞清选筛筛孔,从而影响清选效果[9]。对脱出物含水率的测定会对试验结果的分析和后面各油菜脱出物的物理特性等的测量提供必要的数据参考。

  3上筛面气流场试验研究

  清选室内气流场的分布对清选效果有着重要的影响,研究风筛式清选装置内的气流分布和脱出物的运动规律对降低损失和提高清洁率有着重要的意义[[25]01上筛面风速的测定1.1基本假设 由于进行油菜清选时籽粒与杂物之间的空气动力学特性以及物理特性不同,单独依靠气流或振动筛的作用难以实现籽粒与杂物之间很好的分离[[16]。研究结果表明为了使籽粒与杂物有较好的分离,要求在振动筛的前部脱出物向后滑动和跃起应较大,而在筛面的后部跃起较小[[41];在气流分布上,由于振动筛前端物料层较厚,为了保证能将物料层吹散以及将轻质杂物直接吹出机外,则前部所需的气流量和风速也较大。在筛子中部,随着脱出物不断向后输送,物料层逐渐变薄,为避免中部风速过高将油菜籽粒吹出机外造成损失,中段风速应相应有所下降。在振动筛的尾部由于大部分都为大杂质,为避免风速降低杂质进入回收机构,因此筛子尾部风速应有所提高[22]。总的气流分布呈前端高,中部有所下降,尾部再次提高的趋势.

  4小结

  在其他结构和运动参数均保持不变的情况下,以清选损失率和含杂率为主要评价指标,考察了脱粒滚筒转速、离心风机转速和曲柄转速3个运动参数对清选效果的影响,以这3个运动参数分别进行了单因数试验和多因数正交试验,通过综合分析得出脱粒清选装置各运动参数的最优水平组合,并对脱粒滚筒、离心风机和振动筛的功率消耗情况作了计算。