黃強(qiáng)斌，杜志高，姚河江，呂興明，肖文東，程敬春，張 迅

（新疆新研牧神科技有限公司，新疆 烏魯木齊 830013）

0 引言

玉米是世界上第三大糧食作物，也是我國主要糧食作物之一。隨著玉米種植全程機(jī)械化的不斷推進(jìn)，玉米籽粒收獲市場不斷擴(kuò)大。玉米脫粒是玉米收獲的重要環(huán)節(jié)，衡量玉米脫粒效果的重要指標(biāo)主要有籽粒破碎率以及果穗脫凈率[1]。同一品種，同一水分時，脫粒機(jī)構(gòu)、脫粒滾筒轉(zhuǎn)速與脫粒凹板間隙又直接影響著籽粒破碎率與果穗脫凈率。

新疆新研牧神科技有限公司在開發(fā)玉米籽粒收獲機(jī)時進(jìn)行了大量的場地試驗(yàn)以及田間試驗(yàn)，通過大量的試驗(yàn)選取適合玉米籽粒收獲的合理工作參數(shù)，本文通過對場地試驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析，給出脫粒滾筒及脫粒凹板間隙的變化對玉米脫粒效果的影響趨勢，幫助廣大玉米種植收獲從業(yè)人員合理調(diào)節(jié)作業(yè)參數(shù)，獲得較好的收獲效果。

1 試驗(yàn)設(shè)備與材料

1.1 試驗(yàn)設(shè)備

試驗(yàn)臺由4YZBT-8型玉米聯(lián)合收獲機(jī)脫粒清選機(jī)構(gòu)改制而成，物料的喂入由果穗提升機(jī)完成以提供連續(xù)的穩(wěn)定物料喂入量。脫粒機(jī)構(gòu)由三相異步電機(jī)驅(qū)動，通過變頻器控制電機(jī)實(shí)現(xiàn)脫粒滾筒的目標(biāo)轉(zhuǎn)速。脫粒凹板調(diào)節(jié)采用手動機(jī)械調(diào)節(jié)，通過觀察窗測量凹板與脫粒滾筒間隙。為獲得與實(shí)際作業(yè)中相同的作業(yè)環(huán)境，物料的喂入采用一次大量喂入，提升機(jī)自行分配喂入形式。試驗(yàn)臺具體結(jié)構(gòu)如圖1所示，試驗(yàn)臺技術(shù)參數(shù)詳見表1。其余試驗(yàn)設(shè)備還包括電子天平和游標(biāo)卡尺等。

表1 脫粒試驗(yàn)臺技術(shù)參數(shù)

1.2 試驗(yàn)材料

本次試驗(yàn)中主要材料為新疆昌吉地區(qū)種植的飼料玉米，玉米果穗經(jīng)機(jī)械化收獲剝皮后進(jìn)行脫粒試驗(yàn)。為更加貼近玉米籽粒收獲作業(yè)狀態(tài)，選擇玉米果穗自然晾曬至玉米籽粒含水率25%～28%之間進(jìn)行脫粒試驗(yàn)。

2 試驗(yàn)方法及結(jié)果

衡量脫粒機(jī)作業(yè)效果的主要指標(biāo)是玉米籽粒破碎率和玉米果穗脫凈率。實(shí)際作業(yè)過程中脫粒機(jī)構(gòu)的可調(diào)節(jié)變量為脫粒滾筒轉(zhuǎn)速以及脫粒凹板間隙。因此本次試驗(yàn)采用同一品種，相同水分的玉米果穗作為試驗(yàn)樣本，通過調(diào)節(jié)脫粒滾筒轉(zhuǎn)速以及凹板間隙進(jìn)行試驗(yàn)。

根據(jù)本次試驗(yàn)的目的及方法確定本次試驗(yàn)為兩因素三水平試驗(yàn)[2]。試驗(yàn)因素水平如表2所示。

圖1 玉米脫粒試驗(yàn)臺

表2 因素水平試驗(yàn)設(shè)計(jì)表

試驗(yàn)共分9組進(jìn)行，凹板間隙通過手動調(diào)節(jié)外部測量確定，并在每一組凹板間隙水平上通過變頻器調(diào)節(jié)滾筒轉(zhuǎn)速進(jìn)行3組不同滾筒轉(zhuǎn)速水平的試驗(yàn)，并對試驗(yàn)樣本進(jìn)行脫凈率、破碎率的計(jì)算。

3 試驗(yàn)結(jié)果與分析

通過試驗(yàn)并對試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理得到脫粒滾筒轉(zhuǎn)速與凹板間隙變化對籽粒破碎率及果穗脫凈率影響的折線圖。

3.1 影響破碎率的因素分析

由圖2可知當(dāng)轉(zhuǎn)速恒定時調(diào)節(jié)凹板間隙脫粒作業(yè)，隨著凹板間隙的增大，籽粒破碎率減小，同一凹板間隙下脫粒滾筒轉(zhuǎn)速較低的相應(yīng)破碎率水平較低。

由圖3可知在凹板間隙恒定時調(diào)節(jié)脫粒滾筒轉(zhuǎn)速進(jìn)行脫粒作業(yè)，隨著脫粒滾筒的轉(zhuǎn)速降低籽粒破碎率水平不斷降低。在同一速度水平下凹板間隙大則籽粒破碎率低。

圖2 同一脫粒轉(zhuǎn)速下破碎率隨凹板間隙變化

圖3 同一凹板間隙下破碎率隨脫粒滾筒轉(zhuǎn)速變化

分析發(fā)現(xiàn)試驗(yàn)中脫粒機(jī)脫粒原理為擠搓式脫粒結(jié)構(gòu)，脫粒時通過脫粒滾筒與脫粒凹板對玉米果穗的擠搓達(dá)到脫粒目的，凹板間隙減小，果穗通過脫粒通道時所受的擠壓力增大，當(dāng)擠壓力大于玉米籽粒表面承受力時發(fā)生斷裂，造成籽粒破碎；而在同一凹板間隙下，滾筒轉(zhuǎn)速越高對玉米果穗瞬時沖擊力越大，具體表現(xiàn)為凹板間隙不變，滾筒轉(zhuǎn)速越高籽粒破碎率越高。

綜合分析圖2、圖3發(fā)現(xiàn)圖2折線圖斜率大于圖3，表明脫粒凹板間隙的變化是引起籽粒破碎率變化的主要因素。

3.2 影響脫凈率的因素分析

由圖4可知，當(dāng)轉(zhuǎn)速恒定時調(diào)節(jié)凹板間隙進(jìn)行脫粒作業(yè)，隨著凹板間隙的增大果穗脫凈率減小，同一凹板間隙下脫粒滾筒轉(zhuǎn)速較低的相應(yīng)脫凈率水平也較低。

由圖5可知，在凹板間隙恒定時調(diào)節(jié)脫粒滾筒轉(zhuǎn)速進(jìn)行脫粒作業(yè)，隨著脫粒滾筒的轉(zhuǎn)速降低玉米果穗脫凈率水平也不斷降低。在同一速度水平下凹板間隙大則果穗脫凈率低。

圖4 同一脫粒轉(zhuǎn)速下脫凈率隨凹板間隙變化

圖5 同一凹板間隙下脫凈率隨脫粒轉(zhuǎn)速變化

分析發(fā)現(xiàn)擠搓式脫粒結(jié)構(gòu)凹板間隙減小，果穗通過脫粒通道時所受的擠壓力增大，當(dāng)擠壓力大于玉米籽粒與玉米芯軸附著力時玉米籽粒掉落；而在同一凹板間隙下滾筒轉(zhuǎn)速越高對玉米果穗瞬時沖擊力越大，玉米籽粒也更容易掉落。

綜合分析圖4、圖5發(fā)現(xiàn)圖4折線圖斜率大于圖5，表明脫粒凹板間隙的變化是引起玉米果穗脫凈率變化的主要因素。

4 結(jié)論

本次試驗(yàn)條件貼近玉米收獲機(jī)實(shí)際作業(yè)條件，玉米籽粒收獲多在含水率30%以下時進(jìn)行收獲，作業(yè)過程中可調(diào)節(jié)變量為脫粒滾筒轉(zhuǎn)速與脫粒凹板間隙。通過調(diào)節(jié)變量進(jìn)行試驗(yàn)后得出以下結(jié)論：

（1）脫粒凹板間隙的調(diào)節(jié)是影響脫凈率與籽粒破碎率的主要影響因素，脫粒滾筒轉(zhuǎn)速對脫凈率影響不明顯，對籽粒破碎率有一定影響。

（2）在保證脫凈率的前提下適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)脫粒滾筒轉(zhuǎn)速可以有效降低籽粒破碎率。

（3）籽粒破碎率與果穗脫凈率呈正相關(guān)，實(shí)際作業(yè)中應(yīng)適當(dāng)權(quán)衡脫凈率與破碎率的關(guān)系以獲得最低的總體損失。

（4）根據(jù)大量田間試驗(yàn)及實(shí)際作業(yè)發(fā)現(xiàn)收獲飼料玉米時，前期水分較大宜采用低轉(zhuǎn)速，較大的凹板間隙。常用配置為凹板間隙33～38mm，轉(zhuǎn)速區(qū)間為400～450 r/min，采用低速作業(yè)以獲得較好的收獲效果；中后期收獲飼料玉米可采用中高速作業(yè)，采取高脫粒滾筒轉(zhuǎn)速小凹板間隙的配置方式，常用配置為凹板間隙28～35mm，轉(zhuǎn)速區(qū)間為450～550 r/min。

[1] 高連興，李飛，張新偉等.含水率對種子玉米脫粒性能的影響機(jī)理[J].農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào)，2011，42（12）：92～96，42.

[2] 陳魁.試驗(yàn)設(shè)計(jì)與分析[M].北京：清華大學(xué)出版社，1996：94～180.