田偉，衣淑娟，張麗

（1.黑龍江八一農(nóng)墾大學食品學院，大慶 163319；2.黑龍江八一農(nóng)墾大學信息學院；3.哈爾濱泰華科技開發(fā)有限公司）

傳統(tǒng)式聯(lián)合收割機在收獲水稻方面因損失大、破碎率高等一些缺點已難以滿足生產(chǎn)需要，自20世紀80年代以來，軸流式水稻聯(lián)合收割機以其優(yōu)良的性能指標受到廣大農(nóng)戶的青睞，并占據(jù)了市場主導地位[1]。近幾年，國內(nèi)外對縱軸流聯(lián)合收割機研制已經(jīng)取得了一定的成績，但對清選裝置的設計研究顯得匱乏，清選部分仍然采用老機型的裝置，造成脫粒性能強與清選負荷大之間的矛盾，清選效果不佳，影響了整機的性能。黑龍江八一農(nóng)墾大學在研究縱置式軸流脫粒與分離裝置的基礎上，研制了縱軸流風篩式清選裝置試驗臺[2]，通過試驗研究，確定合理的結(jié)構(gòu)參數(shù)和工作參數(shù)，為縱軸流風篩式清選裝置的進一步研究提供理論依據(jù)。

試驗臺采用離心式風機加振動篩結(jié)構(gòu)，利用氣流吹浮作用并輔以篩子的振動作用，將混雜在谷粒中的各種雜質(zhì)清除出機外。由于篩子尾部風力較弱，影響清選質(zhì)量，采用貫流風機改善篩子尾部風力，以獲得較好清選效果。影響清選效果的因素很多[3，4]，本文以篩面傾角、魚鱗篩開度、貫流風機轉(zhuǎn)速三個因素為研究對象，對水稻進行清選，探討這三個因素對清選效果的影響規(guī)律。

1 材料與方法

1.1 試驗條件

采用黑龍江八一農(nóng)墾大學工程學院研制的縱軸流風篩式清選裝置。該試驗臺由進料模擬裝置、離心風機、振動篩、貫流風機、接料箱、綜合操作柜、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、電機等組成。采用上、下兩層篩子，篩寬1000 mm，篩面傾角可通過吊桿調(diào)整，可調(diào)范圍為-15°～15°，魚鱗篩篩片的可調(diào)范圍為 5～30 mm，曲柄半徑可選擇 10、15、20、25、30、35、40 mm 七種規(guī)格，貫流風機的設計風量Q=1.6 m3·s-1，全壓P＞240 Pa。出風口寬度與振動篩寬度相同，即L=1000 mm，出風口高度H=200 mm，葉輪采用前向圓弧葉片，外徑D2=240 mm，葉輪內(nèi)徑D1=182 mm，葉片厚度t=1.2 mm，葉片數(shù)39片。

采用調(diào)速電機提供動力，實現(xiàn)轉(zhuǎn)速可調(diào)來滿足試驗需要，并通過計算機采集轉(zhuǎn)速、扭矩以及功耗等數(shù)據(jù)[5]。

1.2 試驗材料與方法

當?shù)刭徺I的粳稻，水分19%～21%。先用縱置式軸流脫粒與分離試驗臺將水稻脫粒，得到脫出物（籽粒、碎莖稈、穎糠等），將脫出物裝入給料模擬裝置，啟動清選試驗臺，物料由給料裝置按照縱置軸流脫粒時的實際落料情況撒落到階狀抖動板和振動篩上進行清選。通過電子天平稱量損失重和接料盒內(nèi)容物的總重、籽粒重和雜余重，功耗、轉(zhuǎn)速等由電氣控制和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)進行控制和記錄。

2 結(jié)果與分析

2.1 貫流風機轉(zhuǎn)速對清選性能的影響

在喂入量2 kg·s-1，曲柄半徑300 mm，曲柄轉(zhuǎn)速250 r·min-1，離心風機轉(zhuǎn)速 900 r·min-1，振動篩的篩面傾角9°等條件下，貫流風機轉(zhuǎn)速取700、800、900、100、1100 r·min-1進行試驗研究，得含雜率、損失率試驗結(jié)果如圖1。

由圖1可知，隨著貫流風機轉(zhuǎn)速的提高，損失率和含雜率逐漸降低，所以貫流風機轉(zhuǎn)速增大，有利于減少清選損失，提高清選質(zhì)量。但風機轉(zhuǎn)速超過1000 rpm時，機架振動較大，且損失率迅速增大。分析認為由于貫流風機位于篩箱的后部，風機轉(zhuǎn)速過高，將會使未及時漏入篩孔的籽粒被貫流風機所吸出，從而使損失率增大。根據(jù)以上分析，綜合考慮貫流風機轉(zhuǎn)速對兩因素的影響，確定本試驗的貫流風機轉(zhuǎn)速為900 r·min-1為宜。

2.2 振動篩篩面傾角對清選性能的影響

在喂入量2 kg·s-1、離心風機轉(zhuǎn)速800 rpm、離心風機出風口傾角25°、振動篩曲柄半徑30 mm、曲柄轉(zhuǎn)速 250 rpm 的條件下，篩面傾角取 3°、6°、9°、12 °、15°進行試驗研究，得含雜率、損失率的試驗結(jié)果如圖2所示。

由圖2可知，篩面傾角增大時，含雜率將上升，損失率基本上也呈上升趨勢。篩面傾角增大，增加篩上物料的拋擲強度，從而物料在篩面上向前的運動速度加快，使振動篩處理量提高，相應的，物料在篩面停留時間縮短，減少了顆粒透篩機會，從而使篩分效率降低，含雜率提高。隨著篩面傾角的增大，物料被送到篩子后部的能力增強，導致籽粒被甩出機外的幾率升高，從而使損失率增加。在本試驗條件下，篩面傾角以6°為宜。

2.3 魚鱗篩開度對清選性能的影響

在喂入量2 kg·s-1、離心風機轉(zhuǎn)速800 rpm、離心風機出風口傾角25°、振動篩曲柄半徑30 mm、曲柄轉(zhuǎn)速250 rpm、篩面傾角9°的條件下，魚鱗篩開度取6、8、10、12、14 mm 進行試驗研究，得含雜率、損失率的試驗結(jié)果如圖3所示。

由圖3可知，隨著魚鱗篩開度的增大，其清選含雜率迅速增加，清選損失率相應下降。開度過小，籽粒無法及時通過篩孔下落，導致?lián)p失率較高，開度增加，籽粒過篩能力提高，相應的含雜率也會明顯增加，清選效果變差。綜合考慮對兩因素的影響，魚鱗篩開度應控制在10 mm以下為宜，具體可在6～10 mm區(qū)間選擇。

3 結(jié)論

3.1 貫流風機轉(zhuǎn)速增大有助于提高清潔率，減少清選損失，本試驗條件下最佳貫流風機轉(zhuǎn)速為900 r·min-1。

3.2 篩面傾角增大時，含雜率和損失率均升高，故篩面角不宜太大，本試驗條件下篩面傾角以6°為最佳。

3.3 魚鱗篩開度的增大，其清選含雜率迅速增加，清選損失率相應下降。綜合魚鱗篩開度對兩因素的影響，最佳魚鱗篩開度為8 mm。

上述結(jié)論是在室內(nèi)條件下，在特定試驗臺上進行試驗得出的，受物料特性、設備情況、試驗環(huán)境等影響，與實際收獲過程中的清選會有一定的差距，有待于進一步的試驗研究。

［1］楊寶善，曹建敏，李雪穎.水稻收獲機械化的技術現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢［J］.農(nóng)機化研究.2007.7：227-228.

［2］張義峰，衣淑娟.單縱軸流風篩式清選裝置試驗臺的總體設計［J］.農(nóng)機化研究，2009.5：115-117

［3］邱先鈞.貫流風機在聯(lián)合收割機中的應用及其設計［J］.農(nóng)業(yè)工程學報，2003，1（19）：110-112.

［4］成芳，王俊.風篩式清選裝置主要參數(shù)的試驗研究［J］.農(nóng)業(yè)工程學報，1998，12：217-221.

［5］張義峰.縱軸流風篩式清選裝置參數(shù)的試驗研究［D］.大慶：黑龍江八一農(nóng)墾大學，2009.