谷物联合收割机清选技术与适应性分析

吴萍

摘 要：谷物联合收割机是水稻、小麦等粮食作物的重要收获机械，在现阶段农业生产中应用十分广泛。通过对现阶段谷物联合收割机应用特点与重要结构和功能的研究，分析了清选装置主要原理与技术优化的方向，并总结了影响清选装置适应性能的关键因素，希望能以此提高清选装置的工作能力。

关键词：谷物联合收割机;清选技术;适应性

中图分类号：S225        文献标识码：A

doi：10.14031/j.cnki.njwx.2020.09.015

0 引言

随着我国农业机械化技术快速发展，农业机械在农业生产的各个方面发挥了巨大的作用，不仅提高了农业的生产效率，而且增加了农民收入，有效改善了农民的生活质量。谷物联合收割机在我国使用和推广已有20多年，其机械的成熟度已经很高，尤其是近几年大量的先进技术应用到谷物联合收割机的设计和产品功能之中，使谷物收割机的工作能力和作业品质进一步提高，但总体来看我国自主生产的谷物联合收割机仍然存在中小机型偏多，先进技术应用不足的问题，需要继续加强相关研究与产品开发，进而保证农业生产对高效率收获的迫切需求。

1 谷物联合收割机应用特点

1.1 应用情况

按照谷物联合收割机作业形式的不同，可将现阶段我国使用的收割机分为牵引式、背负式和自走式三种，牵引式和背负式收割机是传统的机械形式，主要优点是能与拖拉机进行配套，购机成本低，但也存在结构简单、技术落后、效率低等缺点。自走式收割机不需要与拖拉机进行配套，其结构更为合理，生产效率更高，逐漸成为现阶段的主要机型。

1.2 重要结构与功能

谷物联合收割机的主要功能部件包括割台、输送装置、脱粒装置、清选装置。割台位于整机的最前方，包括了拨禾轮、割刀、传动结构等。割台的主要作用是将农作物割断并喂入到收割机中，拨禾轮主要用来将农作物有序的送至割刀，再通过割刀的往复运动将秸秆割断;割断后的秸秆进入输送装置，通过螺旋推运器将割下来的作物推送至输送槽入口，再利用输送槽中的播齿将谷物送入脱粒装置中;脱粒装置主要包括轴流滚筒、栅格凹版、顶盖等部件，能够实现对进入谷物的脱粒、籽粒分离、茎秆抛送任务。脱粒过程依靠滚筒与凹板之间的间隙完成，在脱粒过程中，谷物的籽粒以及振动过程产生的碎屑等杂物一同在栅格凹版的空隙掉落，秸秆主体则由滚筒的另一侧排出。经脱粒后的谷物籽粒和杂质一同进入清选装置，清选装置的主要功能是去除粮食中的杂质，确保粮食质量。清选性能是衡量整机作业性能的重要指标，下面就谷物联合收割机清选装置的技术特点与研究方向进行论述。

2 清选结构及技术优化

要想实现谷物联合收割机工作能力的提升，优化清选装置的性能是未来研究工作的重要方面，清选质量的主要评价指标包括含杂率和损失率两大部分，就目前而言，谷物收获后的含杂率不应高于2%，粮食损失率中小麦不应高于1.2%，水稻不应高于3%。但就目前的谷物收获情况来看，含杂率和损失率普遍存在偏高问题，这需要在清选装置的技术上进一步加强研究。

2.1 清选装置主要原理

目前，我国农业生产中应用的谷物联合收割机清选装置多采用风筛式清选技术，其主要结构包括振动筛与风机两部分，当风机处于工作状态，叶轮转动会将空气从进风口吸入，并被叶轮加速后由出风口排出，由于叶轮与外壳的配合作用，分级内部会形成连续的真空度，以便于将空气不断吸入并为系统提供稳定的流动气流。振动筛多选用曲柄连杆机构形式的往复式振动形式，通过带传动带动曲柄运动，推动筛面在摆臂的作用下形成连续的振动。

当风机吹出的风到达振动筛时，加强了谷物籽粒与秸秆碎屑及杂物的分离度，加之脱粒后的谷物在筛面上受到振动作用，籽粒会通过筛面上的小孔落下，谷物中的杂物则会被推动至振动筛尾部而掉落。

2.2 清选技术的优化方向

（1）提高谷物在振动筛上分布的均匀性。谷物的分布均匀度主要受到谷物进入振动筛前抖动板均布能力的影响，因此，应着重研究抖动板的抖动形式对物料分布均匀性的影响，只有解决了谷物分布不均匀的问题，才能显著提高清选质量。

（2）提高送风的均匀性。现阶段清选装置使用的风机结构多为单一风机工作形式，这就存在着振动筛不同位置受到的风力不一致的问题。因此，可考虑选用多风机布置的结构（如图2所示），以提高送风的均匀性，给振动筛的抖动板、筛片前中后部提供充足的气流，保证足够气流用于杂质分离。

（3）利用传感器技术改善清选工作性能。通过应用多种传感器技术感知谷物的颗粒大小、含水率等参数，并通过检测损失率和清选后含杂率，实时调节筛片开度、振动频率、风机转速等工作状态，及时优化工作方案，保证实现良好的清选效果，并降低粮食损失率。

（4）加强清选装置的适应能力。现阶段，很多谷物联合收割机的清选装置都存在适应性不良的缺点，例如对于含水率较高的谷物及秸秆碎屑的混杂物料，存在不易分离，与筛面粘连等问题，这需要加强对复杂物料的适应能力，并提供更多的清选作业方案，以提高清选装置的适应能力。

3 清选装置的适应性影响因素

3.1 自身结构功能的影响

现阶段使用的谷物联合收割机由于机械结构布置限制，导致存在脱粒机械结构所占尺寸过大，限制了清选机构的尺寸进一步扩展。由于振动筛的尺寸受到限制，在物理学上来说就难以进一步提高清选能力，加之水稻、小麦等农作物的品种多样，会导致作物产量、籽粒大小等存在较大差异，清选结构的机械可变性有限，不利于提高适应能力。

3.2 谷物品种产生的影响

不同地区的农业生产，谷物品种存在较大差异，尤其是南北方的地域性差异，导致清选的环境条件差异很大。如我国北方地区，小麦种植以春小麦为主，相对而言春小麦的清选更难，其中含杂率高，不易分离。南方地区的冬小麦更易于清选，若只采用相同的工作模式，则会造成北方冬小麦清选含杂率过高或南方冬小麦清选粮食损失大的问题。

3.3 谷物含水率产生的影响

谷物的含水率对清选工作质量影响很大，通常情况下，谷物收获应在含水率12%～20%时进行，但对于实际的农业生产，很多情况下为争抢农时，常常存在收获期含水率过高的问题，这导致清选过程无法实现最初的设计效果，易产生筛网堵塞、粮食运动缓慢等问题，影响实际的清选质量。

3.4 谷物喂入量对清选的影响

谷物喂入量对清选工作影响很大，实际情况下谷物的喂入量受到多种因素的影响，例如作业速度、种植密度、谷物产量等，可能导致很多地区存在谷物喂入量超过实际设计上限，在很大程度上影响风机的气流通过性和振动筛的工作能力，导致含杂率过高等问题。

4 结语

谷物联合收割机是现代化农业生产中必不可少的农机装备，其清选装置的技术性能直接影响到农作物的收获品质和农民的经济收益。因此积极推广高效先进的机型十分必要，且应当重视谷物联合收割机机械技术的提升，从而进一步保证收割品质，减少粮食损失。谷物联合收割机的使用者也应当重视机具的合理使用，保证在合理的含水率、喂入量、气候条件下进行作业，以达到最佳的收获质量。

参考文献：

[1] 苏天生， 韩增德， 崔俊伟，等. 谷物联合收割机清选装置研究现状及发展趋势[J]. 农机化研究，2016（2）：6-11.

[2] 吴庆波. 谷物联合收割机适用性影响因素及分析[J]. 农产品加工（学刊）， 2013（10）：64-65，68.