5TG-100型油菜脱粒机的改进及性能测试

刘　敏，张　明

(贵州省山地农业机械研究所，贵阳　550000)



5TG-100型油菜脱粒机的改进及性能测试

刘敏，张明

(贵州省山地农业机械研究所，贵阳550000)

摘要：对5TG-100型油菜脱粒机进行了田间性能测试，分析了其脱粒时存在的问题，对其进行相应的改进，并对改进后的脱粒机进行性能测试。结果表明：改进后的脱粒机总损失率为4.83%，破碎率为1.30%，清洁率为99.93%，总损失率与清洁率明显优于原机，破碎率与原机持平，脱粒、清选效果好。

关键词：油菜脱粒机；改进；性能测试

0引言

油菜是我国重要的粮油作物，全国每年播种面积达700万hm2多，总产1 200万t，单产1 800kg/hm2，种植面积和总产量均居世界首位[1-3]。贵州是我国主要的油菜产业省份之一，油菜是冬季农业的主要作物，常年播种面积40万hm2余，其种植范围广、产品商品率高，对促进贵州经济发展，增加农民收入有着重要的意义[4]。但是，油菜收获具有季节性强、劳动强度大等特点，特别是贵州处于长江流域带，油菜收获季节又是梅雨季节，油菜籽极易霉烂变质，所以研究油菜机械化收获具有重要意义[5]。目前，已有许多学者对油菜的机械化收获进行了试验与研究：赵挺俊、刘鹏等对4LYZ-2型自走式稻麦联合收割机进行改进，设计出一种能较好解决油菜在机收时因茎秆牵扯造成的竖切装置；试验表明，该机工作效率高，实际生产率可达0.27hm2/h[6]。罗文球、罗湘平将全喂入履带式水稻联舍收割机改装成油菜籽收割装置，主要改进为：加装立刀分禾装置、更换脱粒机的凹板筛、更换螺旋输送器的输送搅龙及重新设计清选装置[7]。陈翠英、王新忠等针对谷物联合收机收获油菜时割台部分存在因分禾拉扯和拨禾轮打击而造成损失大的问题，提出了在未割边加装竖直切割器和改变拨禾轮参数的解决办法，并通过试验验证了方案实施的效果[8]。徐立章、李耀明等阐述了4LYB1-2.0型油菜联合收获机伸缩割台、脱粒分离、清选装置等主要工作部件的设计，并对其进行田间测试，结果表明：4LYB1-2.0的总损失率为5.7%、破碎率为0.3%、含杂率为2%[9]。吴崇友、丁为民等对我国南方油菜分段收获割晒后的脱粒清选特性和脱粒清选参数进行了研究，得出了分段收获捡拾脱粒机脱粒、清选部件形式和两组合理的工作参数[10]。石磊、吴崇友等设计了一种油菜捡拾脱粒联合收获机，该机可将油菜捡拾后输送到联合收获机内完成脱粒分离清选[11]。林连华、王建强等介绍了油菜联合收割机收割、输送、脱粒、清选及秸秆还田的设计过程，确定了液压系统、电器系统和智能监控系统的关键参数[12]。林宇钢、张加清等阐述了 5TG-70 型水稻脱粒清选机的工作原理，介绍其主要部件的设计及结构特点，并通过试验得出5TG-70型水稻脱粒清选机可连续作业，具有生产效率高、劳动强度低等优点[13]。本研究通过改进5TG-100油菜脱粒机，以减少脱粒损失、清选损失、破碎率及含杂率等，为加快油菜收获机械化的实现提供一定的理论依据。

1材料与方法

1.1试验地点

贵阳市开阳县禾丰乡马头村坪寨组。

1.2材料与仪器

计时器、钢卷尺、转速表、电子天平粮食水分测试仪、计算器、塑料彩条布5×10m 杆秤、竹筛及接样品袋子等。

1.3机具简介

5TG100型油菜脱粒机是四川省晨丰农机公司的产品，为全喂入简易式机动脱粒机，适用于小麦、水稻、大豆、油菜、高粱、芝麻等作物的脱粒。5TG-100型油菜脱粒机如图1所示，技术参数如表1所示。

1.出渣口　2.滚筒　3.振动筛　4.输送料铰笼　5.出渣口1　6.柴油机　7.进料口　8.落料口　9.扬谷器　10.风机　11.出风口2

名称参数动力电机:3~5kW,220V,2800r/min汽油机或柴油机:3.67~5.88kW滚筒转速/r·min-1820尺寸/mm1650×1000×1450风机转速/r·min-12450质量/kg115效率/kg·h-1800~1000

1.4试验方法

通过田间试验，测定5TG-100型脱粒机及改进后的脱粒机的主要性能指标，包括损失率、破碎率及含杂率等。试验方法按照《小型油菜脱粒机试验大纲》执行，本方法是在GB/T 5982-2005《脱粒机-试验方法》基础上编写的，在试验过程中，分别测量和记录试验获得的各类数据，取3次试验的平均值计算喂入量、籽粒质量、清洁率，破碎率及脱粒损失率等。

其中，喂入量、样品籽粒质量、清洁率、破碎率和脱粒损失率的计算如下：

喂入量为

q=Q/t

(1)

其中，q为喂入量(kg/s)；Q为取样时间内各取样口接取的样品量之和(kg)；t为取样时间(s)。

样本籽粒质量为

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

(2)

式中W—总籽粒质量(g)；

Wc—出粮口籽粒质量(g)；

Wci—次出粮口籽粒质量(g)；

Ww—未脱净损失籽粒质量(g)；

Wj—夹带损失籽粒质量(g)；

Wq—清选损失籽粒质量(g)；

Wf—飞溅损失籽粒质量(g)；

We—二次处理籽粒质量(g)。

清洁率为

Qj=Wx/Wxh×100%

(3)

式中Qj—清洁率(%)；

Wx—小样籽粒质量(g)；

Wxh—小样混合籽粒质量(g)。

破碎率为

Ep=Wp/Wx×100%

(4)

式中Ep—破碎率(%)；

Wp—小样中的破碎籽粒质量(g)；

Wx—小样的籽粒质量(g)。

脱粒损失率为

S=Sw+Sj+Sq+Sf

(5)

其中，S、Sw、Sj、Sq、Sf分别为总损失率、未脱净率、夹带损失率、清选损失率、飞溅损失率。

未脱净损失率为

Sw=Ww/W×100%

(6)

夹带损失率为

Sj=Wj/W×100%

(7)

清选损失率为

Sq=Wq/W×100%

(8)

飞溅损失率为

Sf=Wf/W×100%

(9)

2结果与讨论

2.15TG-100油菜脱粒机性能测试

2013年5月13-15日，在贵阳市开阳县禾丰乡马头村坪寨组对四川省晨丰农机公司的5TG-100型油菜脱粒机进行了性能测试，测试结果如表2所示。

表2　5TG-100油菜脱粒机改进前及改进后性能测试结果　 %

由表2可知：5TG-100型油菜脱粒机存在以下问题：

1)机具的损失率太高。总损失率达到16.67%，其中夹带损失为1.25%、清选损失为11.84%、飞溅损失为3.59%。清洗损失占总损失的71%，是主要的损失来源。根据试验情况，清洗损失高的原因可能有3个：一是振动筛的振幅太小，该机具振动筛的振幅仅为10mm，而振动筛孔的纵向间距为16mm，因此导致筛选的效果不佳，使籽粒随籽夹壳一起排除。二是清选口的空间太窄，渣料容易堵塞，使振动筛无法发挥有效作用。三是振动筛筛孔的密度不够和推送渣料的能力不足导致籽粒筛不下去及渣料不能有效排出，时间长容易造成清选口的堵塞。

2)机具的清洁率太低。该机清洁率仅为77.53%。造成清洁率低的主要原因有两个：一是振动筛后方上面有一个宽度为25～30mm的缝隙，当清选发生渣料堵塞后，籽夹壳等渣料就从这个缝隙排除后进入集粮槽。二是排风口风扇的转速过低，使籽夹壳不能有效吹出，从而导致清洁率下降。

3)秸秆粉碎合格率偏低。经该机具粉碎后小于10cm的秸秆为74.9%，大于10cm的秸秆占25.1%。秸秆粉粹合格率偏低。导致秸秆粉粹合格率偏低的原因可能是脱粒机的定刀数量太少，且质量很差，定刀数量，则秸秆不能充分粉碎；定刀质量差，则在粉粹秸秆过程中会出现断刀现象。

2.25TG-100油菜脱粒机的改进

根据试验情况及对试验数据的分析，对5TG-100型油菜脱粒机存在的问题进行以下改进：

1)解决分离筛出口夹带大量油菜问题。

(1)改用曲柄摇杆机构增加分离筛振动幅度，同时可减少机械疲劳和噪音；

(2)加宽振动筛延振动方向的宽度，从而增加分离面积；

(3)改变筛孔布局，采用错位方式布局筛孔，减少分离筛的分离盲区；

(4)增加脱粒筛与振动筛之间的垂直距离，以减少夹壳穿插搭接阻碍分离。

2)解决飞溅损失问题。缩小机盖圆弧半径，并在喂料口上沿加设挡料板。

3)解决秸秆超长问题。

(1)增加定刀与动刀数量；

(2)合理布局定刀与动刀的位置，提高剪切效率。

2.3改进后的脱粒机性能测试

2014年5月24-27日，在贵阳市开阳县禾丰乡马头村坪寨组对改进后的5TG-100型脱粒机进行了性能测试，测试结果如表2所示。由表2中可以看出：改进后的脱粒机的总损失率为4.83%，清选损失率为3.31%，清洁率为99.93%，明显优于改进前的参数；总损失率小于7.5%(4LYB1-2.0型油菜联合收获及主要部件的设计)，达到油菜脱粒机的技术参数要求，高于国内外油菜收获机的平均水平。国内外油菜联合收获机的平均水平为总损失率约为15%～20%，破损率约为2%～3%[14]。试验结果表明：改装后的5TG-100油菜脱粒机性能指标优于原机，且基本符合技术参数要求。

3结论

通过对5TG-100油菜脱粒机进行田间油菜脱粒性能测试，得知该机具进行油菜脱粒时的损失率过高、清洁率过低、秸秆粉碎率偏低。针对上述问题，对5TG-100型油菜脱粒机进行相应改进：通过改用曲柄摇杆机构、加宽振动筛延振动方向的宽度、改变筛孔布局及增加脱粒筛与振动筛之间的垂直距离等措施，解决分离筛出口夹带大量油菜问题；通过缩小机盖圆弧半径，并在喂料口上沿加设挡料板解决飞溅损失问题；通过增加定刀与动刀数量及合理布局定刀与动刀的位置，解决了粉碎秸秆超长问题。同时，对改进后的脱粒机进行性能测试，试验结果表明：总损失率为4.83%，破碎率为1.30%，清洁率为99.93%，总损失率与清洁率明显优于原机，且基本符合油菜脱粒机性能指标要求。

参考文献：

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[5]丁志新.浅析油菜机械化的技术[J].农机推广,2014(7):96-96.

[6]赵挺俊,刘鹏,何增富,等.4LYZ-2型油菜收获机械的试验报告[J].江苏农机化,2001(2):23-24.

[7]罗文球，罗湘平.水稻联合收割相改装油菜籽收割装置[J].湖南农机,2003(4):87-90.

[8]陈翠英,王新忠,何增富.谷物联合收获机油菜收获割台的设计[J].农业机械学报,2005,36(1):54-60.

[9]徐立章,李耀明,马朝兴,等.4LYB1-2.0型油菜联合收获机主要部件的设计[J].农业机械学报,2008,39(8):54-57.

[10]吴崇友,丁为民,张敏,等.油菜分段收获脱粒清选试验[J].农业机械学报,2010,41(8):73-79.

[11]石磊,吴崇友,梁苏宁,等.油菜捡拾脱粒机脱粒清选装置设计参数试验研究[J].中国农机化,2010(6):45-50.

[12]林连华,王建强,徐海港,等.4LZ-2.5型自走式油菜联合收获机的研究与开发[J].农业工程,2012(6):53-57.

[13]林宇钢,张加清,王刚,等.5TG-70型水稻脱粒清选机的设计[J].中国农机化学报,2014,35(4):29-31.

[14]孟凡昌,孙勇.油菜联合收割机关键部件改进的试验研究[C]//2012中国农业机械学会国际学术年会论文集,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

文章编号：1003-188X(2016)01-0155-04

中图分类号：S225.99

文献标识码：A

作者简介：刘敏(1973-)，女，四川内江人，工程师，(E-mail)liumin971015@126.com。通讯作者：张明(1964-)，男，贵阳人，工程师，(E-mail)516810511@qq.com。

基金项目：贵州省科技计划项目(黔科农合G字[2013]4002号)

收稿日期：2015-03-24