基于正交試驗(yàn)組合式螺旋板齒脫粒裝置參數(shù)優(yōu)化

常博文+趙武云

摘要：為尋求組合式螺旋板尺脫離裝置工作時(shí)最優(yōu)參數(shù)組合，以脫凈率、含雜率、破損率作為指標(biāo)，利用4因素3水平的正交試驗(yàn)分析方法對(duì)螺旋板齒式脫粒裝置的螺旋角度、滾筒轉(zhuǎn)速、喂入量、排芯口壓力工作參數(shù)及參數(shù)交互作用進(jìn)行多因素分析。結(jié)果表明，對(duì)脫凈率、含雜率、破損率影響的因素大小分別為螺旋角度、滾筒轉(zhuǎn)速、喂入量、排芯口壓力，最佳工作參數(shù)為喂入量3.1 kg/s、脫粒軸轉(zhuǎn)速245 r/min、螺旋角9°、排芯口壓力50 N。

關(guān)鍵詞：螺旋板尺脫粒裝置；正交試驗(yàn)；多因素分析；工作參數(shù)；優(yōu)化

中圖分類號(hào)： S226.1+9

文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A

文章編號(hào)：1002-1302（2016）04-0405-04

玉米是我國(guó)三大糧食作物之一，其穩(wěn)產(chǎn)、高產(chǎn)一直是國(guó)家關(guān)注的焦點(diǎn)之一。玉米精量播種可有效減少用種量并提高玉米產(chǎn)量，因此在全國(guó)的應(yīng)用范圍越來(lái)越廣，而種子質(zhì)量則成為保證其播種質(zhì)量的重要前提和物質(zhì)基礎(chǔ)。種子是一種特殊的生產(chǎn)資料，其不同程度的損傷將加大運(yùn)輸儲(chǔ)藏難度、降低發(fā)芽率，脫粒環(huán)節(jié)則是決定種子生產(chǎn)質(zhì)量的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一[1]，如何降低種子損傷率、提高種子產(chǎn)量成為種子機(jī)械脫粒的主要問(wèn)題[2-3]。趙武云設(shè)計(jì)了1種組合式螺旋板齒式種子脫粒機(jī)[4]，工作參數(shù)優(yōu)化時(shí)考慮了脫粒破碎率這個(gè)單一性能指標(biāo)，對(duì)多指標(biāo)優(yōu)化則沒(méi)有過(guò)多考慮[5]。現(xiàn)以其原有工作參數(shù)為變量，采用正交試驗(yàn)的方法確定各因素及其交互作用對(duì)脫凈率、含雜率、破損率的影響大小，并找到最優(yōu)工作參數(shù)來(lái)獲取最佳脫粒效果，對(duì)于降低脫粒損失、提高糧食產(chǎn)量具有一定意義。

1 材料與方法

1.1 材料與設(shè)備

試驗(yàn)材料為甘肅省種子玉米種植主導(dǎo)品種金穗4號(hào)（甘審玉2005006），由甘肅白銀金穗種業(yè)有限公司提供。試驗(yàn)所用裝置為5TYJ-10A種子玉米脫粒裝置，見(jiàn)圖1，主要由變徑變間距組合式螺旋板齒脫粒軸、排芯口變剛度壓板裝置及動(dòng)力、傳動(dòng)系統(tǒng)等組成。種子玉米脫粒作業(yè)時(shí)，剝?nèi)グ~的種子玉米果穗由人工投入喂料斗快速進(jìn)入脫粒倉(cāng)，在脫粒軸端部螺旋板齒的旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)下，玉米果穗隨著脫粒軸上的螺旋平板齒及螺旋冠狀齒繞板齒滾筒作軸向螺旋擠搓運(yùn)動(dòng)。在擠搓脫粒過(guò)程中，玉米籽粒通過(guò)漏籽板進(jìn)入出料斗進(jìn)而排出機(jī)外；果穗軸芯向前運(yùn)動(dòng)，滯留在排芯口附近，當(dāng)穗軸芯大量堆積在脫粒區(qū)內(nèi)產(chǎn)生一定壓力后，頂起脫粒機(jī)排芯口變剛度壓板裝置而排出，從而完成種子玉米果穗的揉搓脫粒。

1.2 試驗(yàn)方案

為了反映所有主要參數(shù)對(duì)性能指標(biāo)聯(lián)合影響的規(guī)律，而進(jìn)行正交參數(shù)優(yōu)選試驗(yàn)，本試驗(yàn)選取喂入量、脫粒軸轉(zhuǎn)速、板齒螺旋角度和排芯口壓力4個(gè)因素，每個(gè)試驗(yàn)因素選取的3個(gè)水平分別為：喂入量2.8、3.1、3.4 kg/s，脫粒軸轉(zhuǎn)速220、245、270 r/min，板齒螺旋角度6°、9°、12°，排芯口壓板壓力40、50、60 N，選取脫凈率、含雜率、破碎率為試驗(yàn)指標(biāo)，在同樣的條件下破碎率、含雜率越低越好，脫凈率越高越好[7]。影響脫粒質(zhì)量的因素及水平見(jiàn)表1。

試驗(yàn)所用玉米為金穗4號(hào)，其果穗特性為：平均長(zhǎng) 15.3 cm，果穗平均直徑4.25 cm，行數(shù)14～16行，行粒數(shù)32粒，千粒質(zhì)量286 g，偏馬齒型，含水率在17.3%～18.5%之間[8]。由于試驗(yàn)因素兩兩之間具有交互作用，因此在正交設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮選取帶有交互作用的正交設(shè)計(jì)。

2 結(jié)果與分析[9]

2.1 單指標(biāo)試驗(yàn)結(jié)果分析

2.1.1 脫凈率試驗(yàn)結(jié)果分析 脫粒裝置正交參數(shù)優(yōu)選試驗(yàn)方案與結(jié)果見(jiàn)表2。由表3極差大小可以看出影響脫凈率指標(biāo)各因素排列順序，綜合考慮最優(yōu)組合為A1B1C2D1。由表4脫凈率方差分析可知，A、B、C、AC、BC具有顯著或極顯著影響。影響脫凈率的各因素主次排列順序?yàn)镃>B>A>D。

2.1.2 含雜率試驗(yàn)結(jié)果分析 由表5極差大小可以看出影響含雜率指標(biāo)的各因素排列順序，綜合考慮最優(yōu)組合應(yīng)是A1B1C2D2。由表6含雜率方差分析可知，B、C、D、BD具有顯著或極顯著影響，影響含雜率的各因素主次排列順序?yàn)镃>A>B>D。

2.1.3 破損率試驗(yàn)結(jié)果分析 由表7極差大小可以看出影響破損率指標(biāo)的各因素排列順序，綜合考慮其最優(yōu)組合應(yīng)該是A1B2C2D1。由表8含雜率方差分析可知，B、C、D、BD具有顯著或極顯著影響，影響破損率的各因素主次排列排列為C>B>A>D 。

綜上所述，從脫凈率、含雜率、破損率的方差分析中可以得到各個(gè)試驗(yàn)指標(biāo)參數(shù)的顯著性檢驗(yàn)結(jié)果，詳見(jiàn)表9。

2.2 多指標(biāo)綜合試驗(yàn)結(jié)果與分析

從3種較優(yōu)組合即脫凈率、含雜率、破損率的分析來(lái)看，為兼顧平衡各項(xiàng)指標(biāo)的得失，采用加權(quán)評(píng)分法進(jìn)行分析，使選出的3項(xiàng)指標(biāo)都盡可能達(dá)到最優(yōu)組合，考慮到各因素對(duì)衡量指標(biāo)的重要程度及實(shí)際生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，以100分為總權(quán)，其中破損率為40分、脫凈率分40分、含雜率為20分，則以10分為1個(gè)單位進(jìn)行簡(jiǎn)化，那么每個(gè)試驗(yàn)的總分計(jì)算公式為：

總分=4×脫凈率+4×破損率+2×含雜率。

3 結(jié)論

參考文獻(xiàn)：

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