喂入量对谷物联合收获机作业质量的影响及控制分析

刘守祥 孙士平 叶爱琼
[1]长江大学机械工程学院,湖北荆州434023 [2]长江大学电子信息学院,湖北荆州434023 [3]湖北省洪湖市农机推厂站,湖北洪湖434200

文章摘要:根据联合收获机作业的农艺技术要求．讨论了喂入量的变化对作业过程中谷物的损失率、清洁率和破碎率的影响，进而对引起喂入量变化的主要因素进行了分析，建立了喂入量的基本方程。在此基础上，对联合收获机的喂入量的控制方式进行了初步探讨。
文章主题:喂入量 作业质量 影响因素 控制分析

文章内容：长江大学学报(自科版)农学卷27年9月第4卷第3期().2007,1.4.3喂入量对谷物联合收获机作业质量的影响及控制分析刘守祥(长江大学机械工程学院,湖北荆州434023)刭士平(长江大学电子信息学院,湖北荆州434023)叶爱琼(湖北省洪湖市农机推厂站,湖北洪湖434200)[摘要]根据联合收获机作业的农艺技术要求.讨论了喂入量的变化对作业过程中谷物的损失率,清洁率和破碎率的影响,进而对引起喂入量变化的主要因素进行了分析,建立了喂入量的基本方程.在此基础上,对联合收获机的喂入量的控制方式进行了初步探讨.[关键词]喂入量;作业质量;影响因素;控制分析[中图分类号]$225.3[文献标识码][文章编号]1673—1409(2007)03一4—03全喂入自走,钉齿式滚筒的联合收获机(简称联合收获机)是将收割机和脱粒机用中间输送装置连接成为一体,能在田间一次完成切割,脱粒,分离和清选等项作业,直接获得清洁谷粒的机械.根据农业技术要求,联合收获机作业质量的评定标准为]:①损失率≤3～4;损失率指收获作业过程中由于漏割,夹带(碎秸杆和剑叶中夹杂的谷粒)等所引起的谷物损失量占谷物总量的百分比;②清洁率≥95～98%;清洁率指谷物中的颖壳,秸秆和剑叶等杂物的含量;③破碎率≤1～2;破碎率是指谷物在打击,搓揉过程中被磨去谷壳的谷粒含量.损失率,清洁率和破碎率(简称"三率")是考核联合收获机的主要技术经济指标,联合收获机在作业过程中必须满足"三率"的要求,才能真正发挥其作用.现有联合收获机在作业过程中,一般由操作人员根据作物的生长情况和田间情况凭经验对割台实施升降或改变速度等方式来调整喂入量,这样降低了联合收获机的功效.因而,对喂入量的控制方式进行探讨,实现喂入量的自动控制,对保证联合收获机效能正常发挥和降低操作人员劳动强度具有重要意义.1喂人量对作业质量的影响1.1喂入量对损失率的影响喂入量是指单位功率能承担的谷物脱粒量,它根据联合收获机的生产率,作业工况与整机功率,性能的总体配置,如作业速度,工作幅宽及功率分配等因素来确定.当联合收获机在标定技术范围内工作时,损失率可以控制在规定范围内1],如图1所示;清洁率和破碎率也均能达到相应的技术要求.由图1可知,喂入量正常工作的范围应该在3～4.5/(?)内,一旦超过4.5/(?),脱粒滚筒转速下降,单位谷物体积占有的空间减小,影响各部件功能的正常发挥,脱粒损失,清粮损失和其他损失都将迅速增加.1.2喂入量对清洁率的影响目前,联合收获机大都采用风机和振动筛相结合的清粮装置[2],利用谷粒混合物悬浮速度等运动特征系数的不同,完番,也2345喂入量,(/.)图喂入量与谷物损失的关系[收稿日期]2007—05—31[第一作者筒介]刘守祥(1964一),男,湖北洪湖市人,高级工程师,主要从事农业机械化的教学与研究.第4卷第3期刘守祥等:喂入量对谷物联合收获机作业质量的影响及控制分析成对谷物的清选.当喂人量大于正常工作的极限范围后,清选装置所分配的功率仍然维持在设定的范围之内【¨,导致单位功率所承担的喂人量上升,单位面积的混合物所受到的悬浮力下降,漂移速度减小,混合物分离率降低,致使谷物中颖壳,剑叶和秸杆量增加,清洁率降低.1.3喂入量对破碎率的影响联合收获机在脱粒过程中,秸杆与钉齿滚筒间产生相对运动,依靠弓齿在秸杆中穿越和谷物与谷物,弓齿等间的摩擦来完成脱粒.当喂人量超出正常的范围后,谷物单位体积的空间相对降低,蓬松程度下降,导致秸杆过分地缠绕在脱粒滚筒上,弓齿在谷粒间相对穿越和谷物间相对运动的频率降低,这样导致部分谷粒脱粒不净或谷粒壳被磨去,破碎率增加.2影响喂人量变动的因素2.1作业参数对喂入量的影响设联合收获机在作业过程中的喂人量为(/),整机作业速度为(/),切割幅宽为(),谷物切割后均高为^(),单位面积产量为(/);秸杆在自然堆积状态下单位体积的重量为(/.),种植密度系数和收缩系数分别为和;则喂人量的方程为:—××口+×××××—(口+×××)/(1)尽管整机的作业速度,工作幅宽可以得到较为有效的控制,但由(1)式可知,作业参数(,)的变化自然引起喂人量的变化.2.2作物的自然属性及田间状况对喂入量的影响作物的自然属性是影响喂人量变化的重要因素.联合收获机在速度和割幅近似恒定状态作业时,由于作业对象的随机性,如作物产量高低,分布密度和秸杆自然高度等参差不齐,带来了喂人量持续变化.事实上,联合收获机作业时,由于受到自然条件的限制,如阻力大小,田间不平度和泥脚深浅等因素影响,其作业速度也在时刻发生变化,使得喂人量的变化从未间断.3喂人量的控制3.1影响喂入量变动的可控因素确定由图1可知,联合收获机在作业过程中要达到规定的技术经济指标,喂人量应控制在额定的范围内变动.要维持喂人量在允许的范围内变动,由上述分析可知:—(+×××),在,,口,,和等6因数中,能有效控制的因数是和;而联合收获机的作业速度的变化直接影响到总功率分配;当变化范围过大,会导致其他工作部件功率不足或功率过剩】(图2),其技术经济指标仍然达不到理想的效果.可见,就成为有效控制喂人量的主要因素.作业过程中,,和,由作物自然属性决定,是随机变化的量;,可以控制在一定范围内,是随机可控制量.要保证喂人量在正常范围内,由(1)式有:--......<>--.......<>.....<>...——(2)2行走速度/(/)图2行走速度与行走功率的关系2由(2)式可知:谷物秸杆的切割高度主要取决于单位面积产量和种植密度.3.2喂入量的控制过程当产量和密度发生变化时,必须进行相应变化,才能保证喂人量趋于稳定(可近似为常量);在上述各量中,主要随田问的自然状况的变化而变化,但其变化范围不易超过允许的范围;,和是由作物的生长状况决定的,具有极强的随机性;要保证喂人量基本稳定在正常范围内,对,和可采用光电∞舯∞∞加0\_奉斜长江大学学报(自科版)农学卷2007年9月传感器进行分析检测ⅲ;对实施即时监控,获取即时数据;将取得的数据