王嘉偉,王浩,簡鴻亮,黃志杰,鄭德聰
(山西農(nóng)業(yè)大學(xué) 農(nóng)業(yè)工程學(xué)院,山西 晉中 030801)
在育種試驗(yàn)中,通常要對小區(qū)作物進(jìn)行種子收獲,用來挑選優(yōu)質(zhì)種子資源和計(jì)算產(chǎn)量[1]。小區(qū)育種脫粒裝置具有籽粒破損小、損失率低、清選干凈、機(jī)具靈巧等特點(diǎn),可以極大地提高種子機(jī)械化收獲質(zhì)量,縮短育種周期,促進(jìn)育種進(jìn)程[2-3]。
國外很早開始育種機(jī)械化的研究,奧地利早在1963 年就研制了世界上第一臺小區(qū)育種收割機(jī);美國艾美科公司研制的小型育種脫粒機(jī),專門針對單株作物,部件可更換以適應(yīng)不同作物;由德國生產(chǎn)的小區(qū)育種收獲機(jī)可在收獲時(shí)測得種子重量和含水率,并計(jì)算出育種試驗(yàn)的相關(guān)數(shù)據(jù),提高了育種效率;丹麥研制的一種牧草育種收獲機(jī),能夠自動換種、自動取樣、自動測量,提高了小區(qū)育種收獲機(jī)械的智能化[4-6]。由衛(wèi)輝市脫粒機(jī)廠研制的KT-200A 大豆種子脫粒機(jī),采用單株脫粒,籽粒破碎率低、脫凈率高;由山西農(nóng)科院研制的LD-250大豆單株脫粒機(jī),采用梳刷和打擊脫粒原理,籽粒脫凈率高、清選干凈;由河南大學(xué)設(shè)計(jì)的自動計(jì)量式單株脫粒機(jī),采用復(fù)式脫粒滾筒,提高了籽粒脫凈率,并帶有自動計(jì)量功能[7-8]。
上述研究主要針對大豆、水稻、牧草等作物,而燕麥屬于小雜糧作物,生長特性特殊,收獲時(shí)莖稈含水率高,使用現(xiàn)有的小區(qū)育種脫粒裝置收獲時(shí)籽粒破損率較高、夾帶損失較大、脫出物中短碎秸稈多而清選不干凈[9-12],因此研制一種針對燕麥等雜糧作物用的小區(qū)育種收獲裝置,并對其進(jìn)行脫粒性能試驗(yàn)與參數(shù)優(yōu)化,對促進(jìn)燕麥等雜糧作物的育種產(chǎn)業(yè)發(fā)展有著重要意義[13-16]。
本研究通過對自行研制的燕麥小區(qū)育種脫粒裝置進(jìn)行性能試驗(yàn)和參數(shù)優(yōu)化,旨在為該脫粒裝置的應(yīng)用和新型育種脫粒裝置的研發(fā)提供理論依據(jù)。
燕麥小區(qū)育種脫粒裝置整體結(jié)構(gòu)如圖1 所示,主要由脫粒滾筒驅(qū)動電機(jī)、出料口、階梯擋板、雜余排出口、頂蓋、喂入口、弓齒脫粒滾筒、柵格凹板、風(fēng)機(jī)、機(jī)架、風(fēng)機(jī)驅(qū)動電機(jī)等組成。脫粒滾筒直徑為φ120 mm,長度為200 mm,柵格凹板采用圓型沖孔篩,篩孔直徑φ8 mm,凹板與脫粒滾筒包角為180°,脫粒間隙為5 mm。清選系統(tǒng)安裝于脫粒滾筒右下方,采用4 葉直葉片離心風(fēng)機(jī),風(fēng)機(jī)葉片直徑φ180 mm。脫粒滾筒和風(fēng)機(jī)分別由兩臺變頻調(diào)速電機(jī)通過皮帶驅(qū)動,可以方便實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速調(diào)整。
圖1 燕麥小區(qū)育種脫粒裝置結(jié)構(gòu)簡圖Fig.1 Sketch map of oat seed threshing device
工作前,先調(diào)整好脫粒滾筒和風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速,手動將挑選好的固定穗數(shù)的燕麥穗頭伸進(jìn)喂入口,在弓齒脫粒元件和柵格凹板的擠壓、梳刷作用下,完成籽粒與莖稈的分離,脫粒完成后取出秸稈。脫出混合物透過柵格凹板落入下方清選裝置,在4 葉風(fēng)機(jī)產(chǎn)生的氣流作用下,由于籽粒、穎殼、碎葉子和短碎秸稈的氣流懸浮速度不一樣,懸浮速度大于風(fēng)機(jī)氣流速度的籽粒下落至出料口,懸浮速度小于風(fēng)機(jī)氣流速度的穎殼、穗葉子和短碎秸稈被吹出雜余排出口[17]。在雜余通道下方安裝有階梯擋板,增加雜余物在氣流場內(nèi)的擾動,阻礙夾帶籽粒被吹出機(jī)外,進(jìn)一步減小風(fēng)選損失。試驗(yàn)時(shí),在出料口放置接料盒收集籽粒,在雜余排出口安裝紗網(wǎng)袋收集排出雜余物。
為綜合探究燕麥小區(qū)育種脫粒裝置的工作性能,選取脫粒滾筒轉(zhuǎn)速、風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速和喂入量為試驗(yàn)因素,以破碎率、損失率和含雜率作為指標(biāo),通過單因素試驗(yàn)和三因素正交試驗(yàn)來分析各個(gè)因素對指標(biāo)的影響規(guī)律,并獲得該裝置的最佳性能工作參數(shù)[18-20]。脫粒滾筒轉(zhuǎn)速和風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速分別通過調(diào)整驅(qū)動其工作的變頻電機(jī)轉(zhuǎn)速來實(shí)現(xiàn),喂入量以每次放入脫粒滾筒內(nèi)的燕麥穗數(shù)為標(biāo)準(zhǔn)。破碎率、損失率和含雜率的計(jì)算如下:
式中:Y1—破碎率,%
Y2—損失率,%
Y3—含雜率,%
Z1—出料口所接脫出物中籽粒質(zhì)量,g
Z2—雜余排出口排出物中籽粒質(zhì)量,g
Z3—籽粒中破碎籽粒質(zhì)量,g
Z4—出料口所接脫出物質(zhì)量,g
試驗(yàn)物料選擇山西太谷種植的北燕1 號燕麥,手動割回晾曬3 d 后進(jìn)行試驗(yàn),平均株高1300~1500 mm,平均穗長300~450 mm,試驗(yàn)時(shí)莖稈含水率63.47%,籽粒含水率9.71%,籽粒千粒重20.8 g。
依據(jù)GB/T 5982-2017《脫粒機(jī) 試驗(yàn)方法》和GB/T 5262-2008《農(nóng)業(yè)機(jī)械試驗(yàn)條件測定方法的一般規(guī)定》進(jìn)行試驗(yàn)[21]。試驗(yàn)前,手動挑選籽粒飽滿的燕麥植株(如圖2a 所示),按照試驗(yàn)步驟每次選取固定穗植株,手持植株末端將穗部伸入脫粒裝置喂入口進(jìn)行脫粒。脫粒完成后取出秸稈(如圖2b 所示),從出料口收集脫出籽粒(如圖2c 所示),進(jìn)行稱重。對脫出籽粒進(jìn)行人工分選(或挑選),去除多余雜質(zhì)后進(jìn)行稱重。通過網(wǎng)袋收集雜余排出口排出物(如圖2d 所示),人工挑選里面未脫凈損失籽粒和夾帶損失籽粒,進(jìn)行稱重。按照公式(1)~(3)計(jì)算破碎率、損失率和含雜率,每次試驗(yàn)重復(fù)3 次取平均值[22-23]。
圖2 脫粒前和脫粒后物料Fig.2 Material before and after threshing
在風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速1100 r·min-1,喂入量6 穗條件下,改變脫粒滾筒轉(zhuǎn)速,破碎率、損失率和含雜率的變化曲線如圖3a 所示。脫粒滾筒轉(zhuǎn)速在850~1050 r·min-1范圍內(nèi)逐漸增大時(shí),含雜率先減小再增大,當(dāng)脫粒滾筒轉(zhuǎn)速950 r·min-1時(shí),含雜率最低3.42%,原因是當(dāng)脫粒滾筒轉(zhuǎn)速低時(shí)燕麥籽粒未能與穎殼完全分離而落入接料口,而脫粒滾筒轉(zhuǎn)速高時(shí)莖稈易被打碎而落入接料口,導(dǎo)致含雜率較高;脫粒滾筒轉(zhuǎn)速在850~1050 r·min-1范圍內(nèi)逐漸增大時(shí),破碎率逐漸增大,當(dāng)脫粒滾筒轉(zhuǎn)速900r·min-1時(shí),破碎率最低0.92%,原因是脫粒滾筒轉(zhuǎn)速越高,脫粒元件對籽粒的沖擊作用越大,導(dǎo)致破碎籽粒增多,而當(dāng)脫粒滾筒轉(zhuǎn)速850 r·min-1時(shí),由于滾筒轉(zhuǎn)速較低,少數(shù)籽粒在脫粒裝置內(nèi)重復(fù)運(yùn)動未被甩出,導(dǎo)致破損率略高;脫粒滾筒轉(zhuǎn)速在850~1050 r·min-1范圍內(nèi)逐漸增大時(shí),損失率先減小再增大,當(dāng)脫粒滾筒轉(zhuǎn)速950 r·min-1時(shí),損失率最低1.78%,損失率整體變化趨勢較平緩,由此可見脫粒滾筒轉(zhuǎn)速對損失率影響較小。綜合考慮各個(gè)指標(biāo),選取脫粒滾筒轉(zhuǎn)速950 r·min-1為較優(yōu)水平。
圖3 不同單因素對各個(gè)指標(biāo)的影響Fig.3 The influence of different single factors on each indicator
在脫粒滾筒轉(zhuǎn)速950 r·min-1,喂入量6 穗條件下,改變風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速,破碎率、損失率和含雜率的變化曲線如圖3b 所示。風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速在900~1300 r·min-1范圍內(nèi)逐漸增大時(shí),含雜率逐漸減小,損失率逐漸增大,當(dāng)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速1300 r·min-1時(shí),含雜率最低1.11%,當(dāng)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速900 r·min-1時(shí),損失率最低0.26%,由此可見風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速對含雜率和損失率影響較大,風(fēng)速越大被吹出去的籽粒越多,而風(fēng)速越小落入接料口的雜余物越多;風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速在900~1300 r·min-1范圍內(nèi)逐漸增大時(shí),破碎率先增大再減小再增大,整體變化趨勢較平緩,由此可見風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速對破碎率影響較小。綜合考慮各個(gè)指標(biāo),選取風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速1100 r·min-1為較優(yōu)水平。
在脫粒滾筒轉(zhuǎn)速950 r·min-1,風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速1100 r·min-1條件下,改變喂入量,破碎率、損失率和含雜率的變化曲線如圖3c 所示。喂入量在2~10 穗范圍內(nèi)逐漸增大時(shí),含雜率呈逐漸增大趨勢,當(dāng)喂入量2 穗時(shí),含雜率最低1.40%,原因是隨著喂入量的增大脫出物變多,風(fēng)機(jī)的清選分離效果變差,越來越多的雜余物會落入接料口;喂入量在2~10 穗范圍內(nèi)逐漸增大時(shí),破碎率逐漸減小,當(dāng)喂入量10 穗時(shí),破碎率最低0.72%,原因是隨著喂入量增大進(jìn)入脫粒滾筒和凹板篩間的物料變多,籽粒與脫粒元件發(fā)生直接碰撞而損傷的幾率變小;喂入量在2~10 穗范圍內(nèi)逐漸增大時(shí),損失率先增大再減小再增大,當(dāng)喂入量6 穗時(shí),損失率最低1.67%,原因是當(dāng)喂入量小時(shí)物料在脫粒滾筒和凹板篩間的停留時(shí)間變短,少量籽粒未能與穎殼充分分離而被吹出機(jī)外,當(dāng)喂入量大時(shí)籽粒與穎殼、短莖稈糅雜在一起不能被充分分離而吹出機(jī)外。綜合考慮各個(gè)指標(biāo),選取喂入量6 穗為較優(yōu)水平。
根據(jù)單因素試驗(yàn)結(jié)果,采用三因素中心旋轉(zhuǎn)組合正交試驗(yàn)原理[24],以脫粒滾筒轉(zhuǎn)速x1、風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速x2和喂入量x3為因素,以破碎率Y1、損失率Y2和含雜率Y3為響應(yīng)值,開展23 組試驗(yàn),試驗(yàn)因素與編碼如表1 所示,試驗(yàn)方案與結(jié)果如表2 所示,其中X1、X2、X3為因素編碼值。
表1 試驗(yàn)因素與編碼Table 1 Test factors and coding
表2 試驗(yàn)方案與結(jié)果Table 2 Test methods and results
運(yùn)用Design-Expert 軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,建立破碎率Y1、損失率Y2和含雜率Y3的回歸模型如下:
通過對回歸方程進(jìn)行方差分析,如表3 所示。破碎率的回歸模型P=0.021 5,該模型顯著;失擬P=0.224 5,失擬不顯著,表明該模型與實(shí)際相符,可以很好表示脫粒滾筒轉(zhuǎn)速X1、風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速X2、喂入量X3與破碎率Y1之間的關(guān)系,能夠進(jìn)行結(jié)果預(yù)測。其中X1、X3影響顯著,其余不顯著,并且各因素對破碎率的影響主次為:X1、X3、X2。
表3 方差分析Table 3 Variance analysis
損失率的回歸模型P=0.047 3,該模型顯著;失擬P=0.137 9,失擬不顯著,表明該模型與實(shí)際相符,可以很好表示脫粒滾筒轉(zhuǎn)速X1、風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速X2、喂入量X3與損失率Y2之間的關(guān)系,能夠進(jìn)行結(jié)果預(yù)測。其中X2、X2X3影響顯著,其余不顯著,并且各因素對損失率的影響主次為:X2、X1、X3。
含雜率的回歸模型P=0.023 4,該模型顯著;失擬P=0.172 8,失擬不顯著,表明該模型與實(shí)際相符,可以很好表示脫粒滾筒轉(zhuǎn)速X1、風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速X2、喂入量X3與含雜率Y3之間的關(guān)系,能夠進(jìn)行結(jié)果預(yù)測。其中X2、X2X3影響顯著,其余不顯著,并且各因素對破碎率的影響主次為:X2、X1、X3。
4.3.1 對破碎率的影響
當(dāng)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速1100 r·min-1時(shí),建立喂入量和脫粒滾筒轉(zhuǎn)速對破碎率影響的響應(yīng)曲面,如圖4a 所示。喂入量越小時(shí),脫粒滾筒轉(zhuǎn)速對破碎率的影響趨勢越明顯;脫粒滾筒轉(zhuǎn)速越高時(shí),喂入量對破碎率的影響趨勢越明顯。當(dāng)喂入量8 穗、脫粒滾筒轉(zhuǎn)速900 r·min-1時(shí),破碎率較小。喂入量和脫粒滾筒的交互作用對破碎率有一定的影響,但是影響并不顯著。
圖4 雙因素對破碎率影響的響應(yīng)曲面Fig.4 Response surface of two factors on breakage rate
當(dāng)脫粒滾筒轉(zhuǎn)速950 r·min-1時(shí),建立喂入量和風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速對破碎率影響的響應(yīng)曲面,如圖4b 所示。喂入量變化時(shí),風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速對破碎率的影響趨勢不明顯;風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速越小時(shí),喂入量對破碎率的影響趨勢較明顯。當(dāng)喂入量8 穗、風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速1000 r·min-1時(shí),破碎率較小。響應(yīng)曲面整體變化趨勢不太明顯,說明喂入量和風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速的交互作用對破碎率影響不大,影響不顯著。
當(dāng)喂入量6 穗時(shí),建立風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速和脫粒滾筒轉(zhuǎn)速對破碎率影響的響應(yīng)曲面,如圖4c 所示。風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速變化時(shí),脫粒滾筒轉(zhuǎn)速對破碎率的影響趨勢不明顯;脫粒滾筒轉(zhuǎn)速變化時(shí),風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速對破碎率的影響趨勢不明顯。當(dāng)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速1000 r·min-1、脫粒滾筒轉(zhuǎn)速900 r·min-1時(shí),破碎率較小。風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速和脫粒滾筒轉(zhuǎn)速的交互作用對破碎率主要取決于脫粒滾筒轉(zhuǎn)速,交互作用影響不顯著。
4.3.2 對損失率的影響
當(dāng)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速1100 r·min-1時(shí),建立喂入量和脫粒滾筒轉(zhuǎn)速對損失率影響的響應(yīng)曲面,如圖5a 所示。喂入量變化時(shí),脫粒滾筒轉(zhuǎn)速對損失率的影響趨勢不明顯;脫粒滾筒轉(zhuǎn)速變化時(shí),喂入量對損失率的影響趨勢不明顯。當(dāng)喂入量4 穗、脫粒滾筒轉(zhuǎn)速1000 r·min-1時(shí),損失率較小。響應(yīng)曲面整體變化趨勢不太明顯,說明喂入量和脫粒滾筒轉(zhuǎn)速的交互作用對損失率影響不大,影響不顯著。
圖5 雙因素對損失率影響的響應(yīng)曲面Fig.5 Response surface of two factors on loss rate
當(dāng)脫粒滾筒轉(zhuǎn)速950 r·min-1時(shí),建立喂入量和風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速對損失率影響的響應(yīng)曲面,如圖5b 所示。喂入量越小時(shí),風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速對損失率的影響趨勢越明顯;風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速越小時(shí),喂入量對損失率的影響趨勢越明顯;風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速低時(shí),隨著喂入量的增大損失率變大,風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速高時(shí),隨著喂入量的增大損失率變小。當(dāng)喂入量4 穗、風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速1000 r·min-1時(shí),損失率較小。響應(yīng)曲面整體變化趨勢明顯,說明喂入量和風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速的交互作用對損失率影響較大,影響顯著。
當(dāng)喂入量6 穗時(shí),建立風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速和脫粒滾筒轉(zhuǎn)速對損失率影響的響應(yīng)曲面,如圖5c 所示。風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速越大時(shí),脫粒滾筒轉(zhuǎn)速對損失率的影響趨勢越明顯;脫粒滾筒轉(zhuǎn)速越小時(shí),風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速對損失率的影響趨勢越明顯。當(dāng)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速1000 r·min-1、脫粒滾筒轉(zhuǎn)速1000 r·min-1時(shí),損失率較小。風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速和脫粒滾筒轉(zhuǎn)速的交互作用對損失率有一定的影響,但影響不顯著。
4.3.3 對含雜率的影響
當(dāng)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速1100 r·min-1時(shí),建立喂入量和脫粒滾筒轉(zhuǎn)速對含雜率影響的響應(yīng)曲面,如圖6a 所示。喂入量越小時(shí),脫粒滾筒轉(zhuǎn)速對含雜率的影響趨勢較明顯;脫粒滾筒轉(zhuǎn)速越大時(shí),喂入量對含雜率的影響趨勢較明顯。當(dāng)喂入量4 穗、脫粒滾筒轉(zhuǎn)速1000 r·min-1時(shí),含雜率較小。響應(yīng)曲面整體變化趨勢不太明顯,說明喂入量和脫粒滾筒轉(zhuǎn)速的交互作用對含雜率影響不大,影響不顯著。
圖6 雙因素對含雜率影響的響應(yīng)曲面Fig.6 Response surface of two factors on impurity rate
當(dāng)脫粒滾筒轉(zhuǎn)速950 r·min-1時(shí),建立喂入量和風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速對含雜率影響的響應(yīng)曲面,如圖6b 所示。喂入量越小時(shí),風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速對含雜率的影響趨勢越明顯;風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速越大時(shí),喂入量對含雜率的影響趨勢越明顯。當(dāng)喂入量4 穗、風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速1200 r·min-1時(shí),含雜率較小。響應(yīng)曲面整體變化趨勢明顯,說明喂入量和風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速的交互作用對含雜率影響較大,影響顯著。
當(dāng)喂入量6 穗時(shí),建立風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速和脫粒滾筒轉(zhuǎn)速對含雜率影響的響應(yīng)曲面,如圖6c 所示。風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速變化時(shí),脫粒滾筒轉(zhuǎn)速對含雜率的影響趨勢不明顯;脫粒滾筒轉(zhuǎn)速變化時(shí),風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速對含雜率的影響趨勢不明顯。當(dāng)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速1200 r·min-1、脫粒滾筒轉(zhuǎn)速1000 r·min-1時(shí),含雜率較小。風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速和脫粒滾筒轉(zhuǎn)速的交互作用對含雜率影響較小,影響不顯著。
根據(jù)上述試驗(yàn)和結(jié)果分析,為進(jìn)一步獲得燕麥小區(qū)育種脫粒裝置的最佳性能工作參數(shù),在各因素約束條件下,以破碎率、損失率和含雜率最小為優(yōu)化指標(biāo),運(yùn)用Design-Expert 軟件對性能指標(biāo)回歸方程進(jìn)行最優(yōu)參數(shù)求解,得到最優(yōu)性能參數(shù)組合:脫粒滾筒轉(zhuǎn)速為946.4 r·min-1、風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速為1 097.4 r·min-1、喂入量為7.6 穗,該條件下籽粒破碎率0.52%、籽粒損失率2.14%、籽粒含雜率2.44%。
為了對上述最優(yōu)工作參數(shù)進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證,將燕麥小區(qū)育種脫粒裝置調(diào)整到最優(yōu)工作參數(shù),其中為了便于操作,脫粒滾筒轉(zhuǎn)速取946 r·min-1、風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速為1097 r·min-1、喂入量取7.5 穗,分別進(jìn)行3 次重復(fù)試驗(yàn),試驗(yàn)物料和試驗(yàn)方法與2.2 節(jié)和2.3 節(jié)相同。試驗(yàn)結(jié)果如下:破碎率0.58%、損失率2.07%、含雜率2.56%,與參數(shù)優(yōu)化結(jié)果接近,說明脫粒裝置在最優(yōu)參數(shù)工作條件下,能夠顯著降低燕麥脫粒過程中的籽粒破碎率、損失率和含雜率,所建立的數(shù)學(xué)回歸模型是可靠的。
(1)在自行研制的燕麥小區(qū)育種脫粒裝置上,分別進(jìn)行脫粒滾筒轉(zhuǎn)速、風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速和喂入量的單因素試驗(yàn),探究不同單因素條件下對破碎率、損失率和含雜率的影響規(guī)律,并獲得較優(yōu)的工作參數(shù)范圍:脫粒滾筒轉(zhuǎn)速900~1000 r·min-1、風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速1000~1200 r·min-1、喂入量4~8 穗。
(2)以脫粒滾筒轉(zhuǎn)速、風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速和喂入量為因素,以破碎率、損失率和含雜率為指標(biāo),開展三因素中心旋轉(zhuǎn)組合正交試驗(yàn)。建立了破碎率、損失率和含雜率的數(shù)學(xué)回歸模型,對回歸模型進(jìn)行方差分析,確定回歸模型和各參數(shù)的顯著性,得到三因素對破碎率影響的主次順序?yàn)槊摿L筒轉(zhuǎn)速、喂入量、風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速,得到三因素對損失率和含雜率影響的主次順序?yàn)轱L(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速、脫粒滾筒轉(zhuǎn)速、喂入量。通過對破碎率、損失率和含雜率進(jìn)行雙因素響應(yīng)面分析,進(jìn)一步探究雙因素交互作用下對各個(gè)指標(biāo)的影響規(guī)律。
(3)通過在約束條件下,以各指標(biāo)最小進(jìn)行最優(yōu)參數(shù)求解,得到最優(yōu)性能參數(shù)組合為:脫粒滾筒轉(zhuǎn)速946.4 r·min-1、風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速1 097.4 r·min-1、喂入量7.6 穗,在該條件下進(jìn)行驗(yàn)證試驗(yàn),試驗(yàn)結(jié)果為破碎率0.58%、損失率2.07%、含雜率2.56%,說明在該參數(shù)條件下,燕麥小區(qū)育種脫粒裝置能夠有效降低燕麥種子脫粒過程中的破損率、損失率和含雜率。