水稻收獲打捆一體機影響因素研究*

張立國，曲洪潮，衣淑娟，李衣菲，孫殿棋

（1.北大荒農墾集團有限公司建三江分公司農業發展部，黑龍江 佳木斯154000；2.平安惠普，黑龍江 哈爾濱150010；3.黑龍江八一農墾大學工程學院，黑龍江 大慶163319）

為了減少機械進地次數，提高水稻秸稈回收率，在傳統的全喂入水稻聯合收割機的基礎上增加了水稻秸稈打捆裝置，對安裝水稻秸稈打捆裝置的水稻聯合收割機進行試驗研究，得出水稻打捆裝置的最佳打捆效果，為順利進行后續工作做好鋪墊。實踐證明，水稻秸稈打捆裝置對環境保護及副業發展有著重要的意義。

1 虛擬樣機整體結構

水稻收獲打捆一體機打捆裝置的三維結構如圖1所示，打捆裝置主要由五部分組成：壓縮裝置、輸草裝置、打結裝置、草捆長度控制裝置以及草捆密度調節裝置。機器的動力來源于脫離滾筒，由水稻聯合收割機的鏈輪將動力傳動到壓縮裝置的減速器[1]。

圖1 水稻收獲打捆一體機打捆裝置結構示意圖Fig.1 Schematic structure of rice harvest tying unity machine’tying device

2 田間試驗結果與分析

2.1 單因素試驗結果分析

2.1.1 喂入量對性能指標的影響

喂入量對三個性能指標的影響如表1、圖2所示。由圖2可知，喂入量對性能指標中的草捆密度的影響較大，對規則捆率的影響不大[2]。

表1 喂入量對性能指標的影響Table 1 The effect of feed quantity on performance index

圖2 單因素喂入量試驗結果圖Fig.2 The results of factor test of feed quantity

2.1.2 草捆長度對性能指標的影響

草捆長度對三個性能指標的影響如表2、圖3所示。由圖3可知，草捆長度為600 mm~700 mm時，草捆規則捆率較好。隨著草捆長度的增加，草捆密度比逐漸增大。

表2 草捆長度對性能指標的影響Table 2 The ffect of straw bale length on performance index

圖3 單因素草捆長度試驗結果圖Fig.3 The results of factor test of bale length

2.1.3 出口高度對性能指標的影響

出口高度對三個性能指標的影響如表3、圖4所示。由圖4可知，出口高度與草捆密度成反比例關系，出口高度與規則捆率成正比例關系。

表3 出口高度對性能指標的影響Table 3 The effect of outlet height on performance index

圖4 單因素出口高度試驗結果圖Fig.4 The results of factor test of outlet height

2.2 三種因素分別對性能指標的影響試驗結果分析

2.2.1 三種因素對成捆率的影響

正交試驗下三因素對成捆率的影響如圖5所示，由圖5可知，在正交試驗下喂入量和出口高度對成捆率的影響均大于85%。通過水稻的成捆率可知打捆效果較好[3]。成捆率的方差分析結果如表4所示，由表4可知，影響水稻成捆率的三個因素的主次順序為A喂入量（kg/s）＞D出口高度（mm）＞C草捆長度（mm）＞B空列。當喂入量為3.0 kg/s、草捆長度為500 mm、出口高度為240 mm時，為成捆率的較優組合，即A3D1C2B1。

表4 成捆率的方差分析結果表Table 4 The variance analysis results table of bundling rate

圖5 正交試驗下三因素對成捆率的影響Fig.5 The effect of three factors on the rate of bundle formation under orthogonal test

2.2.2 三種因素對規則捆率的影響

正交試驗下三因素對規則捆率的影響如圖6所示，由圖6可知，在正交試驗下喂入量和草捆長度對規則捆率的影響較大，出口高度對規則捆率的影響較小。規則捆率的方差分析結果如表5所示，由表5可知，影響水稻規則捆率的三個因素的主次順序為A喂入量（kg/s）＞D出口高度（mm）＞C草捆長度（mm）＞B空列。當喂入量為3.0 kg/s、草捆長度為600 mm、出口高度為240 mm時，為規則捆率的較優組合，即A3D1C2B1。

表5 規則捆率的方差分析結果表Table5 The variance analysis results table of regular bale rate

圖6 正交試驗下三因素對規則捆率的影響Fig.6 The effect of three factors on the rate of rule bundle formation under orthogonal test

2.2.3 三種因素對草捆密度的影響

正交試驗下三因素對草捆密度的影響如圖7所示，由圖7可知，在正交試驗下草捆密度受喂入量和出口高度的影響比較明顯，受草捆長度的影響不明顯。草捆密度的方差分析結果如表6所示，由表6可知，影響水稻草捆密度的三個因素的主次順序為A喂入量（kg/s）＞D出口高度（mm）＞C草捆長度（mm）＞B空列。當喂入量為2.5 kg/s、草捆長度為700 mm、出口高度為250 mm時，為草捆密度的較優組合，即A2C3D2B1。

表6 草捆密度的方差分析結果表Table 6 The variance analysis results table of bale density

圖7 正交試驗下三因素對草捆密度的影響Fig.7 The effect of three factors on bale density formation under orthogonal test

2.2.4正交試驗結果分析

正交試驗結果分析如表7所示，由表7可知，影響三項性能指標的主次因素和較優水平為：成捆率A1C1B2；規則捆率C1B2A3；草捆密度C1A3B3。經綜合分析，最終確定較優水平組合為A1B3C3；在該組合下，成捆率為96.7%，規則捆率為87.7%，草捆密度為96.6 kg/m3。

表7 正交試驗結果分析表Table 7 The orthogonal test results and analysis

綜合分析正交試驗得出，喂入量為2.5 kg/s、草捆長度為700 mm、出口高度為240 mm的組合為較優組合[4]。

2.2.5 正交試驗驗證結果分析

由單因素及正交試驗的分析結果可知，較優組合為：喂入量2.5 kg/s、草捆長度700 mm、出口高度240 mm。對較優組合值進行了5次驗證試驗，獲得相應的試驗數據如表8所示。獲得的驗證試驗數據有5組，取其平均值進行對比分析得出，正交試驗獲得的較優組合較為合理。

表8 驗證試驗數據表Table 8 The parameter of verification test

3 結論

1）單因素喂入量對性能指標中的草捆密度的影響較大，對規則捆率的影響不大。草捆長度為600 mm~700 mm時，草捆規則捆率較好。隨著草捆長度的增加，草捆密度比逐漸增大。出口高度與草捆密度成反比例關系，與規則捆率成正比例關系。

2）綜合分析正交試驗得出，喂入量為2.5 kg/s、草捆長度為700 mm、出口高度為240 mm的組合為較優組合。

3）通過正交驗證試驗得出，正交試驗獲得的較優組合較為合理。