秸秆粉碎还田回收机性能优化试验

第１期　中国农机化・ＣＨＩＮＥＳＥ　ＡＧＲＩＣＵＬＴＵＲＡＬ　ＭＥＣＨＡＮＩＺＡＴＩＯＮ　秸秆粉碎还田回收机性能优化试验　张佳喜，陈发，王学农，蒋永新，牛长河　摘要：采用新型秸秆粉碎还田回收机作为试验样机，通过一　系列正交试验和理论分析．用直观分析法和方差分析法揭示　了影响秸秆粉碎还田回收机性能的主要因素．与实际生产相　结合确定了最优的参数组合．为整机的设计提供了依据。　关键词：秸秆粉碎还田机；回收；试验；机械设计　中图分类号：￥２２４．２９　文献标识码：Ａ　．　文章编号：１００６—７２０５（２００８）０１—００７３—０２　Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ　Ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ　Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓ　ｏｆ　Ｆｉｅｌｄ　Ｓｔｒａｗ　Ｃｈｏｐｐｅｒ　ｆｏｒ　Ｍｕｌｃｈｉｎｇ　ｏｒ　Ｒｅｃｌａｉｍｉｎｇ｜｜ＺＨＡＮＧ　Ｊｉａ－ｘｉ　ＣＨＥＮＧ　Ｆａ，ＷＡＮＧ　Ｘｕｅ—ｎｏｎｇ，ＪＩＡＮＧ　Ｙｏｎｇ—ｘｉｎ，ＮＩＵ　Ｃｈａｎｇ—ｈｅ　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａ　ｎｅｗ　ｔｙｐｅ　ｏｆ　Ｆｉｅｌｄ　Ｓｔｒａｗ　Ｃｈｏｐｐｅｒ　ｆｏｒ　ｍｕｌｃｈｉｎｇ　ｏｒ　ｒｅｃｌａｉｍｉｎｇ　ｈａｓ　ｂｅｅｎ　ａｄｏｐｔｅｄ　ａｓ　ｔｈｅ　ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ　ｍｏｄｅｌ　ｍａｃｈｉｎｅ　ｉｎ　ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ．Ｔｈｒｏｕｇｈ　ａ　ｓｅｒｉｅｓ　ｏｆ　ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ　ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ　ａｎｄ　ｔｈｅ－　ｏｒｙ　ａｎａｌｙｓｉｓ，ｔｈｅ　ｍａｉｎ　ｆａｃｔｏｒ　ｗｈｉｃｈ　ｅｆｆｅｃｔ　ｔｈｅ　ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ　ｏｆ　ｓｔｒａｗ　ｃｈｏｐｐｅｒ　ｆｏｒ　ｍｕｌｃｈｉｎｇ　ｏｒ　ｒｅｃｌａｉｍｉｎｇ　ｈａｓ　ｂｅｅｎ　ｄｉｓｃｏｖｅｒｅｄ　ｗｉｔｈ　ｄｉｒｅｃｔ　ａｎｄ　ｖａｒｉａｎｃｅ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ｍｅｔｈｏｄ，Ｔｈｅ　ｏｐｔｉｍｉｚｅｄ　ｐａｒａｍｅ—　ｔｅｒｓ　ｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎ　ｈａｓ　ｂｅｅｎ　ｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄ　ｗｉｈｔ　ａｃｔｕａｌ　ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ．Ｉｔ　ｐｒｏｖｉｄｅｓ　ｔｈｅｏｒｙ　ｂａｓｉｓ　ｆｏｒ　ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ　ｍａｃｈｉｎｅ　ｄｅｓｉｇｎ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｓｔｒａｗ　ｃｒｕｓｈｅｒ；，ｒｅｃｌａｉｍ；ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ；ｄｅｓｉｇｎ　０　引言　秸秆是农作物的主要副产品．也是工农业的重　要生物资源。搞好农作物秸秆的综合利用，变废为　宝．化害为利．对于一个人口众多而农业资源相对　短缺的国家尤其重要　秸秆综合利用的第一步是秸　秆的回收或粉碎还田，为此，需研制适合玉米、棉　花等多种作物的秸秆粉碎还田及回收机。为保证秸　秆粉碎还田及回收机的结构合理、功耗小、工作稳　定．须对其进行性能优化试验。　１　试验设备　试验所采用的样机是农科院农业机械化研　究所研制一种新型的秸秆粉碎还田回收机，结构如　图１所示　工作原理是：通过齿轮箱５前面的输入轴与　机动车的动力输出轴连接，动刀辊２　Ｊｌ￣，时针旋转，　当动刀辊高速旋转时，Ｊ形甩刀与定刀３的相对作用　将秸秆切碎，并高速将秸秆粉碎还田；如需要回收秸　秆时，则将盖板８取下，安装上回收送料斗７，充分　利用甩刀旋转产生的风力将切碎的秸秆送出回收送　料斗到装　６　）　图１　整机结构示惹图　１．支撑腿２．动刀辊３．定刀４．壳体５．齿轮箱　６．悬挂架７．回收送料斗８．盖板９．限深轮　２试验方法　对每个行程在测区长度方向上轮辙之间测定两　点．测定每点ｂｘ／ｍ范围内秸秆留茬高度和粉碎后的　秸秆（６一工作幅宽，ｍ），计算平均留茬高度和秸　秆粉碎长度　将等距离为３０ｍ的一排棉秆涂上醒目　的颜色．机具工作后测量被涂成带有颜色的秸秆与　原来所处位置的距离．计算平均距离　３试验分析　在新和县进行了机具的试验．试验材料为　棉秆，地块面积为６ｈｍ２，平均棉秆高５５１ｍｍ，茎秆　含水率１５．８５％，茎秆直径９．７６ｍｍ。试验地情况良好　３．１　试验因素　根据对秸秆粉碎国家行业标准．选定留茬高度　日、秸秆粉碎长度￡和抛送距离．ｓ作为其主要的性能指　标，而影响这些指标的因素主要有：刀辊转速／Ｚ、机　具前进速度　和甩刀刀刃离地最小间隙　（见表１）。　表１试验因素表　３．２．试验结果　维普资讯 http://www.cqvip.com

中国农机化・ＣＨＩＮＥＳＥ　ＡＧＲＩＣＵⅢＲＡＬ　ＭＥＣＨＡＮＩＺｌＡ１＇ＩＯＮ　２００８年　采用三因素三水平的正交试验Ｌ９（３４），正交　试验表及结果见表２。　表２正交试验表及结果　＝４１＿３＞Ｆｏ　．（２，２）＝３９．０，表明离地间隙对留茬高　度有较高显著影响。理论分析可知，甩刀离地间隙　越小，则相应的甩刀打击秸秆的高度就越低．因此　指标留茬高度就比较理想　再根据表２的结果进行　直观分析计算．可以得知在留茬高度这个指标上最　优的水平组合为Ａ　Ｃ　。　３）试验指标抛送距离．ｓ。由于　＝５２４．１＞Ｅｏ（２，　．　２）＝９９．０，表明转速对秸秆抛送距离有极显著影响；　ＦＢ＝３．１＜Ｆｏ２，２）＝９．０，表明前进速度对秸秆抛送距　９ｏ（．离无显著影响；　８８．５＞Ｒ　（２，２）＝３９．０，表明离地间　３．３试验讨论　采用数据统计专用软件ＳＰＳＳ对表２进行方差分　析．结果如表３所示。从表３　－Ｉ见误差项结果值很　ｎ小．可以忽略不计。　表３正交试验方差分析表　１）试验指标秆长　。由于ＦＡ＝ｌｌ３．６＞　（２，２）　＝９９．０，表明转速对秆长有极显著影响；　１３．５＞Ｒ帅　（２，２）＝９．０，表明前进速度对秆长有较显著影响；　Ｆｃ＝１．０＜Ｒ９ｏ（２，２）＝９．０，表明离地间隙对秆长无显著　影响。理论上分析可知．在单位时间内，转速越　高、前进速度越慢．则相应的打击秸秆的次数就越　多．因此指标秆长也就较好。再根据表２的结果进　行直观分析计算．可以得知在秆长这个指标上最优　的水平组合为Ａ　日　。　２）试验指留茬高度Ｈ。由于ＦＡ＝７３．３　Ｔ唧　（２，２）＝３９．　０，表明转速对留茬高度有高度显著影响；ＦＢ＝Ｉ．０＜‰　（２，２）＝９．０，表明前进速度对留茬无显著影响；由于　隙对秸秆抛送距离有高度显著影响。理论分析可知，　根据动量守恒．秸秆的初速度与甩刀的线速度成正　比．因此刀辊转速越大则相应的秸秆初始动能就越　大．秸秆被抛送的距离也就越远。再根据表２的结果　进行直观分析计算．可以得知在秸秆抛送距离的最　优水平组合为Ａ　：Ｃ　。　综合考虑各个指标．根据每一指标的权重得知，　在生产实际中留茬高度这一指标占有较大的权重．因　此从这方面考虑得知最优的水平组合为Ａ　２ｃ　。但　是，转速越高则相应的功耗增加、机具振动越大，　使轴承等部件的使用寿命就大大减少：而甩刀离地　间隙越小．则易造成甩刀与地面的石头和土壤的碰　撞．使甩刀的磨损加剧．功耗也就相应的提高。从　表２中可见，Ａ　和　这两个水平所得的各项指标也能　满足使用要求，因此可以将水平组合为Ａ　２ｃ：。　４结论　本文通过正交试验．在对试验的结果直观分析　计算和方差分析的基础上．与实际运用相结合，得　出秸秆粉碎还田回收机在刀辊的转速为１８００ｒ／ｍｉｎ、　粉碎机具前进速度５．４ｋｍ／ｈ、甩刀刀刃离地最小间隙　为８ｃｍ时，机具有较优的性能指标。　参考文献：　『１］茆诗松，周纪芗，陈颖．试验设计『Ｍ１．北京：中国统计出版　社．２００４．　来稿日期：２００７年１月１５日　基金项目：维吾尔自治区自然科学基金（２００５２１１０４）　张佳喜　助理研究员　农业大学机械交通学院．．８３００５　乌鲁木齐市　陈　发　研究员　农业科学院农业机械化研究所　８３ｏｏ９１乌鲁木齐市　王学农　副研究员　农业科学院农业机械化研究所　蒋永新助理研究员　农业科学院农业机械化研究所　牛长河研究实习员　农业科学院农业机械化研究所