5TG-100型油菜脫粒機的改進及性能測試

劉　敏，張　明

(貴州省山地農業機械研究所，貴陽　550000)

?

5TG-100型油菜脫粒機的改進及性能測試

劉敏，張明

(貴州省山地農業機械研究所，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，對其進行相應的改進，并對改進后的脫粒機進行性能測試。結果表明：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于原機，破碎率與原機持平，脫粒、清選效果好。

關鍵詞：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1 200萬t，單產1 800kg/hm2，種植面積和總產量均居世界首位[1-3]。貴州是我國主要的油菜產業省份之一，油菜是冬季農業的主要作物，常年播種面積40萬hm2余，其種植范圍廣、產品商品率高，對促進貴州經濟發展，增加農民收入有著重要的意義[4]。但是，油菜收獲具有季節性強、勞動強度大等特點，特別是貴州處于長江流域帶，油菜收獲季節又是梅雨季節，油菜籽極易霉爛變質，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型自走式稻麥聯合收割機進行改進，設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，實際生產率可達0.27hm2/h[6]。羅文球、羅湘平將全喂入履帶式水稻聯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計清選裝置[7]。陳翠英、王新忠等針對谷物聯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計，并對其進行田間測試，結果表明：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[10]。石磊、吳崇友等設計了一種油菜撿拾脫粒聯合收獲機，該機可將油菜撿拾后輸送到聯合收獲機內完成脫粒分離清選[11]。林連華、王建強等介紹了油菜聯合收割機收割、輸送、脫粒、清選及秸稈還田的設計過程，確定了液壓系統、電器系統和智能監控系統的關鍵參數[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計及結構特點，并通過試驗得出5TG-70型水稻脫粒清選機可連續作業，具有生產效率高、勞動強度低等優點[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提供一定的理論依據。

1材料與方法

1.1試驗地點

貴陽市開陽縣禾豐鄉馬頭村坪寨組。

1.2材料與儀器

計時器、鋼卷尺、轉速表、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機公司的產品，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，技術參數如表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

名稱參數動力電機:3~5kW,220V,2800r/min汽油機或柴油機:3.67~5.88kW滾筒轉速/r·min-1820尺寸/mm1650×1000×1450風機轉速/r·min-12450質量/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》執行，本方法是在GB/T 5982-2005《脫粒機-試驗方法》基礎上編寫的，在試驗過程中，分別測量和記錄試驗獲得的各類數據，取3次試驗的平均值計算喂入量、籽粒質量、清潔率，破碎率及脫粒損失率等。

其中，喂入量、樣品籽粒質量、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)。

樣本籽粒質量為

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

(2)

式中W—總籽粒質量(g)；

Wc—出糧口籽粒質量(g)；

Wci—次出糧口籽粒質量(g)；

Ww—未脫凈損失籽粒質量(g)；

Wj—夾帶損失籽粒質量(g)；

Wq—清選損失籽粒質量(g)；

Wf—飛濺損失籽粒質量(g)；

We—二次處理籽粒質量(g)。

清潔率為

Qj=Wx/Wxh×100%

(3)

式中Qj—清潔率(%)；

Wx—小樣籽粒質量(g)；

Wxh—小樣混合籽粒質量(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量(g)；

Wx—小樣的籽粒質量(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馬頭村坪寨組對四川省晨豐農機公司的5TG-100型油菜脫粒機進行了性能測試，測試結果如表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速過低，使籽夾殼不能有效吹出，從而導致清潔率下降。

3)秸稈粉碎合格率偏低。經該機具粉碎后小于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。導致秸稈粉粹合格率偏低的原因可能是脫粒機的定刀數量太少，且質量很差，定刀數量，則秸稈不能充分粉碎；定刀質量差，則在粉粹秸稈過程中會出現斷刀現象。

2.25TG-100油菜脫粒機的改進

根據試驗情況及對試驗數據的分析，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；

(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。縮小機蓋圓弧半徑，并在喂料口上沿加設擋料板。

3)解決秸稈超長問題。

(1)增加定刀與動刀數量；

(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%，明顯優于改進前的參數；總損失率小于7.5%(4LYB1-2.0型油菜聯合收獲及主要部件的設計)，達到油菜脫粒機的技術參數要求，高于國內外油菜收獲機的平均水平。國內外油菜聯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]。試驗結果表明：改裝后的5TG-100油菜脫粒機性能指標優于原機，且基本符合技術參數要求。

3結論

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改進：通過改用曲柄搖桿機構、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擋料板解決飛濺損失問題；通過增加定刀與動刀數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于原機，且基本符合油菜脫粒機性能指標要求。

參考文獻：

[1]高妍.淺析油菜產業發展對策[J].農家科技,2014(3):144-144.

[2]官春云.中國油菜產業發展方向[J].糧食科技與經濟,2011,36(2):5-6.

[3]周廣生,左青松,廖慶喜,等.我國油菜機械化生產現狀、存在問題及對策[J].湖北農業科學,2013,52(9):2154-2156.

[4]陳靜.貴州油菜生產發展歷程[J].安徽農業科學,2007,35(32):10260-10262.

[5]丁志新.淺析油菜機械化的技術[J].農機推廣,2014(7):96-96.

[6]趙挺俊,劉鵬,何增富,等.4LYZ-2型油菜收獲機械的試驗報告[J].江蘇農機化,2001(2):23-24.

[7]羅文球，羅湘平.水稻聯合收割相改裝油菜籽收割裝置[J].湖南農機,2003(4):87-90.

[8]陳翠英,王新忠,何增富.谷物聯合收獲機油菜收獲割臺的設計[J].農業機械學報,2005,36(1):54-60.

[9]徐立章,李耀明,馬朝興,等.4LYB1-2.0型油菜聯合收獲機主要部件的設計[J].農業機械學報,2008,39(8):54-57.

[10]吳崇友,丁為民,張敏,等.油菜分段收獲脫粒清選試驗[J].農業機械學報,2010,41(8):73-79.

[11]石磊,吳崇友,梁蘇寧,等.油菜撿拾脫粒機脫粒清選裝置設計參數試驗研究[J].中國農機化,2010(6):45-50.

[12]林連華,王建強,徐海港,等.4LZ-2.5型自走式油菜聯合收獲機的研究與開發[J].農業工程,2012(6):53-57.

[13]林宇鋼,張加清,王剛,等.5TG-70型水稻脫粒清選機的設計[J].中國農機化學報,2014,35(4):29-31.

[14]孟凡昌,孫勇.油菜聯合收割機關鍵部件改進的試驗研究[C]//2012中國農業機械學會國際學術年會論文集,2012.

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(黔科農合G字[2013]4002號)

收稿日期：2015-03-24