油葵脱粒清选机的发展现状、存在问题及建议

2018-06-14刘希光王超超

新疆农机化 2018年2期

刘希光，王超超

（新疆农业大学机电工程学院，新疆乌鲁木齐 830052）

0 前言

油葵，向日葵属菊科。油葵利用价值高，主要用于食用、医疗、化工，为我国的五大油料作物之一[1]。榨油后的油饼、脱籽后的葵盘和秸秆含有丰富营养物质，加工成饲料，供家禽、家畜食用[2～3]，需求量大，因经济性好，深受人们的种植喜爱。油葵的生产中，收获是生产作业中的重要组成部分，而脱粒及清选工序是收获的关键[4～5]，直接影响葵籽的脱净率、破碎率及清洁率。人工脱粒的方式主要有用手搓擦、棍棒敲击、石磙碾压等，劳动强度大、生产效率低、含杂率高，若遇到阴雨天，又易发霉，直接影响油葵籽的品质[6]。针对人工脱粒清选存在的问题，机器脱粒清选可解决这些问题，脱净率、破碎率及含杂率是脱粒清选机的关键性能指标[7]，其试验鉴定能否满足国标，直接影响市场的推广销售。因此，较好脱粒清选性能的油葵脱粒清选机为我国油葵收获机械的发展奠定基础。油葵收获机械的分类如图1所示。

图1 油葵收获机械的分类Fig.1 The classification of the oil harvester

1 国内外发展现状

1.1 国外发展现状

国外的油葵收获机只脱粒，清选生产的机械较少，大多为自走式联合收割机，一次性完成收割、输送、脱粒、清选、存储及卸料等工序，具有的共同特点是外形尺寸大、功率大、作业速度快、生产效率高、自动化、智能化水平高、适应性强，脱净率高、含杂率低、损失少。代表性的联合收割机有John Deere9670 STS、Claas Lexion570、Fendt6335CPL等。

JohnDeere9670STS[8]联合收割机（图2）配置FantiniG03型12个分禾器的油葵割台，能收割倒伏及斜坡的油葵，割茬低且整齐，左右螺旋搅龙输送葵盘至脱粒系统，经脱粒清选；切—纵流的脱粒系统，脱净率高；斜坡自动调节的清选装置，保证高的清洁率。该收割机的破碎率低、总损失率小、卸粮及作业速度快，生产效率高。

图2 John Deere 9670 STS联合收割机Fig.2 John Deere 9670 STS Combine harvester

图3 Claas Lexion 570联合收获机Fig.3 Claas Lexion 570 Combine harvester

ClaasTucano系列570[9]型油葵联合收割机（图3）与Lexion 560[10]型的总体结构相一致，将Lexion的核心部件APSHybrid系统引入其中，使脱粒和分离更加高效。其拨禾轮由静液压驱动，割台对地面自动仿形效果好，且能适应斜坡地形，配套不同割台可收获对应作物，适用性强、利用率高；宽敞的驾驶室人性化设计，操作舒适，选配ClaasCebis信息显示屏系统，可精细生产；切-纵轴流的脱粒装置共4级，可调节的机械式滚筒挡板，分离杂余，6个滚筒凹板分离效果高，没有配置逐稿分离装置；3D调平清选装置持续动态调平，优化清选能力；茎秆粉碎器配置80把刀片，高效的粉碎率和更短的粉碎秸秆，由茎秆撒布器抛撒田间；240 kW的发动机中央带有2个静液压马达全轮驱动轴，牵引力提高30%。

Fendt 6335CPL联合收割机配套Zaffrani公司研制的油葵割台即可收获。该收割机脱粒系统配置3级切流和双纵轴流的脱粒滚筒，加设逐稿器，抛出较大块杂料；清选系统布置4层清选筛，风机可吹出上下两股气流，籽粒输送系统有2个输送搅龙，前1个输送杂料再次清选，后1个输送葵籽至存储室，可折叠的存储封板，储量更大，265kW的收割机作业效率高。

1.2 国内发展现状

山东济宁曲阜润丰机械有限公司研制的5TK-1150型油葵脱粒清选机（图4），该机主要由机架、喂料斗、滚筒顶盖、脱粒装置、清选装置、传动系统、卸料槽等组成。倾斜状的喂料槽和卸料槽有利于投喂及排料；脱粒装置设计成轴流式滚筒，滚筒表面焊接2根螺旋状的纹杆，有利于葵盘的脱粒、输送，以揉搓、碾压脱粒为主，脱净率达98%，破碎率0.1%，滚筒下部设置栅条凹板，凹板由弧形状栅条并与两端的横杆焊接而成，结构简单、调节方便、灵活；清选装置主要由振动筛筛箱和上下两层网筛组成，上层筛选较大的杂料，下层筛出油葵籽，筛选后的葵籽含杂率高，但品质高。该机具的滚筒前部设置牵引架，与拖拉机悬挂并传输动力，能于场地流动作业，此外，该整机结构紧凑、质量轻、制造容易、维修方便等优点，但不便于田间作业，适用于小种植户。

图4 5TK-1150型油葵脱粒清选机Fig.4 5TK-1150 threshing and cleaning machine

河北邢台圣豪农机具厂针对5TK-1150型油葵脱粒机进行了改进：①增大功率至7.5kW，提高转速，增大喂入量，生产率达3 000～4 000 kg/h；②脱粒装置改为纵轴流式；③在被脱葵盘出口处加设栅条式拨板，使被脱葵盘切向抛出，分离性能好，提高了葵籽的洁净度，如图5所示。

黄晓鹏[11]等人主要针对葵盘边缘部分难以脱净、破碎率高而研制的油葵脱粒机，该机主要由机架、脱籽辊、顶盖、拉伸弹簧、筛网、集粮装置、电机等组成。进料口设置挂架及挡帘，避免脱粒葵盘与葵籽的飞溅，进一步降低损失；脱粒装置由脱籽辊和弧形栅条凹板组成，脱籽辊由中间的辊轴及均布于辊轴外的5根击禾杆组成，其端部焊接于辊轴两端；弧形筛网置于凹板下部，杂料从筛网端部排出；集粮装置设有葵籽出料槽，便于收集。该机具结构简单、脱净率高、破碎率低、经济适用性强，但该机具脱粒后的葵籽和葵籽的花混在一起，葵籽含杂率进一步降低。

图5 纵轴流油葵脱粒清选机Fig.5 Vertical axis threshing and cleaning machine

李心平[12]等人研制一种脱粒间隙自调、低破碎率、高生产率的油葵脱粒机，并获得国家实用新型专利。葵盘由喂料口喂入，经搅龙输送至脱粒滚筒脱粒，4排圆柱形钉齿均布于滚筒表面，顶部为圆弧状；弧形冲孔式凹板以分离籽粒，葵籽最后由出料口排出。为减小葵盘破碎多、葵籽破损较严重等问题，在凹板底部与机架用弹簧连接，使脱粒间隙自调。该机具结构简单、操作方便、实用性强、脱净率高等优点，但缺少清选装置，葵籽含杂率较高。

徐文[13]研制的具有离合装置的油葵脱粒机，花费劳力少、劳动强度低等特点。该机主要由机架、喂料斗、脱粒装置、清选装置、离合装置、传动机构等组成。螺旋式的脱粒纹杆筋焊接在滚筒上，揉搓、碾压脱粒，同时也有助于葵盘的输送，以充分脱粒；圆弧形的栅条凹板四角装设螺栓以调节脱粒间隙；振动筛箱内有两层网筛，上层网筛孔隙大，下层小，振动筛箱通过摆杆机构连接，用轴承作为转动副的零件，减小磨损；该脱粒机的动力由拖拉机提供，并通过传动机构传输，可于田间进行作业。不脱粒作业时，按下离合装置，减少功率消耗，确保人员安全。该机具易安装、故障少等优点。

李书儒[14]等人针对人工投料劳动强度大，脱粒后的油葵籽需人工分拣、清杂、装袋的工序，费时费力，脱净率低等问题，设计田间油葵脱粒机，该机可一次完成喂料、脱粒、清选、装袋等工序的机械化流程作业。该机具主要由机架、集料装置、输送装置、脱粒装置、清选装置、卸料装置、传动系统等组成。脱粒滚筒有四条均匀排列拨片，两边呈螺旋状，中间呈倾斜状，滚筒上的螺旋拨片轴向输送葵盘，同时搓擦、碾压脱粒，栅条式的凹板于滚筒下方；振动筛箱内部有上下两层网筛，上网筛筛孔较大，下网筛孔较小；倒V型的卸料装置有两个卸料口，卸料口处装有挡片，当一个卸料口卸料装袋时，另一个卸料口被堵住，依次轮流卸料，提高卸料效率；机具所需功率由拖拉机提供。徐奎山[15]等人对其进行改进，降低集料装置的高度，加宽喂料口的宽度，多人同时投喂；在喂料斗输送槽中加装搅龙，以便输送葵盘；脱粒装置改进成双滚筒，多级脱粒来增大脱净率；此外，该机具机架上加装离合器，制动离合器即可停止作业。改进后的整机结构紧凑、可靠度高、生产效率高、机械化程度高等特点。

对于油葵脱粒清选作业机具，除分段式的脱粒清选机之外，还有集收割、输送、脱粒、清选、存储、卸料于一体的联合收获机，其特点为外形尺寸大、功率大、行走速度快、机械化程度高、生产效率高等特点。

托克托县宏昌机械制造有限公司研制的4ZXRKS-4型自走式油葵收割机[16]（图6），集摘盘、输送、脱粒、清选、分类收集、自动卸料为一体。割台摘盘装置使葵盘与茎秆碗状纤维部分离，针对葵籽掉落问题而专设收集输送装置，减少葵籽田间损失；脱粒装置设计3级，有较高的生产率和脱净率；风筛式清选装置，含杂率较低，吹出型风机使籽粒表面摩擦小，葵籽品质高；增大葵籽输送及卸粮装置的尺寸及功率，卸粮快，被脱葵盘集于液压卸料仓，工作效率高。

图6 5704ZXRKS-4型联合收割机Fig.6 5704ZXRKS-4 Combine harvester

2 油葵脱粒清选机存在的问题

2.1 工作性能低

油葵脱粒清选机的脱粒装置对葵籽的脱净率低，清选装置的含杂率高。含杂率过高又需扬场机清选作业，增加清选机具的使用，延长收获时间；脱粒清选后的葵籽再一次与杂料混合，有的用挡板隔开，当移动机具时，又需重新支架挡板，工序繁琐；田间作业时，籽粒飞溅损失和夹带损失较多。

2.2 附加装置少

现有油葵脱粒清选机的附加装置少，除个别类型加装离合器之外，没有其他的附加装置。现有的油葵脱粒清选机不能测定籽粒的生产率，不能判断集粮仓是否已满，以便及时卸粮，这是目前机具欠缺之处；机具田间作业，若遇田地不平，又不能确保葵籽清选中的清洁率。

2.3 适用性不强

葵花分食葵和油葵，若只对单一作物作业，机具的利用率不高、适用性不强。油葵盘平均直径和厚度都比食葵盘小，必需调节脱粒间隙，以提高脱净率；因油葵籽的平均三轴尺寸比食葵籽的平均三轴尺寸小，食葵籽若不能透过筛孔时，随杂质一起筛出，造成浪费或重新筛选。

3 油葵脱粒清选机的发展对策

3.1 增强工作性能

脱粒装置设置组合式轴流脱粒滚筒、多级脱粒及可调的脱粒间隙可提高脱净率；多层的振动筛可降低含杂率，根据筛选物的物理特性，实现振动筛不同的振动方向，加强清选效果；油葵脱粒清选机集分段作业工序于一体，降低劳动强度，提高生产效率。

3.2 增加辅助装置

油葵脱粒清选机在现有脱粒清选技术装置的基础上，增加一些辅助装置。比如现有的机具增加了离合装置，将减小功率的消耗；卸料装置都加强了机具的工作特性，减轻装袋等带来的劳动强度。油葵脱粒清选机将会再增加一些解决投喂堵塞的装置，被脱葵盘抛出装置，比如对轴流脱粒装置增设逐稿轮；增加一些检测装置，比如葵籽含水率检测装置，确保油葵较佳的脱粒性能和葵籽的品质；籽粒产量检测装置，直接获得葵籽的产量，为油葵的测产评估及生产作业提供参考。

3.3 提高适用性

提高油葵脱粒清选机的适用性，增加利用率，模块化的零部件是一个选择。模块化的零部件更换容易、维修简单，适当调节机具的工作参数，即可对其它作物作业。模块化的零部件还可提高机具的使用年限。

4 结语

总结了国内外油葵收获机械研发现状，分析国内油葵收获机存在的问题，针对这些问题提出了发展建议。以提高籽粒脱净率，降低破碎率及含杂率为目的，研究油葵收获机械的脱粒清选装置。油葵脱粒清选机将向联合式收获机方向发展，重点以模块化、高效化、自动化、智能化方向发展，油葵收获机械关键技术的研究将逐渐走向成熟。研究油葵的脱粒及清选装置，为提高油葵收获机械的理论研究提供参考，提高我国油葵机械化收获程度，保障油葵产业的健康发展奠定基础。

[1] 赵贵新，钟鹏，陈霞，等．我国向日葵产业发展问题及对策[J]．安徽农学通报，2011，17（14）：31～32，41．

[2] 李素萍，聂慧，逯栓柱，等．我国向日葵机械化生产概况、存在问题及建议[J]．内蒙古农业科技，2011（6）：1～5．

[3] 刘胜利，陈寅初，李万云，等．新疆向日葵科研概况及发展建议[J]．新疆农垦科技，2011，（4）：3～6．

[4] 周艳生，张静，朱豪杰，等．我国葵花收获机研究现状及发展前景[J]．农业工程，2015，5（2）：11～14．

[5] 王志强，李素萍．我国向日葵生产机械化现状存在的问题及发展建议[J]．农村牧区机械化，2013，（4）：29～31．

[6] 冉振龙，刘艳红．为您介绍油葵机械化种植技术[J]．农村牧区机械化，2005，（1）：61．

[7] GB/T5892-2005，脱粒机试验方法[S]．北京：中国标准出版社，2005．

[8] http：//deere.nongji1688.com/sell/itemid-5444172.html.[9]http：//item.nongji360.com/57593.

[10] Corneliu Pahoni．Research Regarding The Performances

Obtained by The 560 and The750 Claas Lexion Combines in Sunflower Harvesting[J]．Scientific Papers，2012：331～333．

[11] 甘肃农业大学．一种葵花脱粒机：中国，ZL201521060881.2[P]．2016-05-11．

[12] 河南科技大学．一种脱粒间隙自调节的低破碎向日葵脱粒机：中国，ZL201520726873.0[P]．2016-02-17．