收获时期对西南地区套作大豆机收效果及产量的影响

收获时期难以确定是西南地区套作大豆生产面临主要问题之一。为研究收获时期对套作大豆机收效果和产量影响,以南豆25为材料,测定75%豆荚变黄至豆荚明显炸裂时期机械收获效果、植株不同部位水分含量、机械收获产量等指标。结果表明,随收获时期延后,机械化收获损失率先减后增,破碎率、含杂率逐渐减少。收获质量指标损失率、破碎率受收获时期影响较大,而含杂率受其影响较小。不同处理间机械化收获损失率变幅为2.06%～5.59%,破碎率变幅较大为0.97%～42.92%,含杂率变幅较小为0.43%～3.46%。损失率分为脱粒清选损失率和割台损失率。脱粒清选损失率随收获时期推迟逐渐减少,为过早收获损失率主要构成部分,占损失率比例为58.26%～96.47%;而割台损失率随收获时期延后逐渐增加,为过晚收获损失率主要构成部分,占损失率比例为55.71%～95.53%。多元线性逐步回归表明,损失率与荚皮含水率、破碎率与籽粒含水率均呈显著正相关。通过建立损失率、破碎率与植株水分含量之间模型,大豆机械化收获条件应为荚皮含水率12.70%～19.57%,籽粒含水率小于25.55%,百粒重、机械收获产量较高,机收效果符合大豆机械化收获作业标准。     

两种油菜收获脱出物的物理机械特性及空气动力学特性测定与分析

研究了两个油菜品种(沣油737和中农油6号)收获脱出物的物理特性和空气动力学特性。结果表明:两种油菜收获脱出物的三轴尺寸存在较大的差异;两种油菜籽粒的含水率、千粒重和密度基本一致,而荚壳的千粒重、含水率、密度以及短茎秆的千粒重存在一定差异;两种油菜籽粒的恢复系数存在差异;两种油菜籽粒和荚壳的剪切模量都有明显差异;两种油菜收获脱出物的悬浮速度基本一致。     

两种油菜收获脱出物的物理机械特性及空气动力学特性测定与分析

研究了两个油菜品种(沣油737和中农油6号)收获脱出物的物理特性和空气动力学特性。结果表明:两种油菜收获脱出物的三轴尺寸存在较大的差异;两种油菜籽粒的含水率、千粒重和密度基本一致,而荚壳的千粒重、含水率、密度以及短茎秆的千粒重存在一定差异;两种油菜籽粒的恢复系数存在差异;两种油菜籽粒和荚壳的剪切模量都有明显差异;两种油菜收获脱出物的悬浮速度基本一致。     

小型油菜联合收获机双风道气流清选装置的设计与试验

针对油菜收获脱粒清选中损失率与含杂率较高的现状,设计了一种配套小型油菜联合收获机的双风道气流清选装置,主要由圆盘分选筛、斜面集料器、清选筒、离心风机等组成。利用圆盘筛旋转产生的离心力作用对油菜脱出物进行初次筛分,分选得到的籽粒与小杂余的混合物,由斜面集料器收集滑入清选筒内,离心风机的运转使清选筒内产生负压气流,形成双向风道气流,对籽粒进行二次清选。基于流体动力学基本方程进行了双风道气流清选参数设计,利用ANSYS进行清选流场数值仿真分析,在自制试验台架进行了多因素正交试验。将油菜脱出物含杂率、清选筛转速和离心风机转速作为主要因素,通过单因素试验与正交试验,用清洁率与损失率对选定因素进行分析,得到最优清选方案。理论分析、数值模拟与试验结果基本吻合。结果表明:在喂入量为0.1 kg/s时,对于含杂率为15%的油菜脱出物,清选筛转速为50～80 r/min、离心风机转速为1 700～1 900 r/min时,清洁率为95.0%～98.5%,清选性能较好;含杂率为5%、清选筛转速为60 r/min、离心风机转速为1 800 r/min时,清选性能最优,清洁率达98.2%,含杂率小于4.2%。     

水稻芽种物料特性的研究

对3个不同品种水稻芽种的几何尺寸、内摩擦角、休止角、滑动摩擦角、悬浮速度及密度、千粒重进行了测试。结果表明：水稻芽种三轴平均长7．0mm、宽5．0mm、高2.4mm；水稻芽种的内摩擦角、休止角、滑动摩擦角、悬浮速度随含水率的增大而增大。这些参数可为水稻芽种气吸排种器的设计提供依据。     

三七种子的物理机械特性试验

测定了不同含水率的三七种子的三轴尺寸、密度、内摩擦角、休止角以及与不同材料间的静、动滑动摩擦角和漂浮速度。结果表明:三七种子长、宽、高范围分别为5.2~7.2 mm、4.8~6.8 mm和4.0~6.0 mm;平均直径为5.62 mm,球度为90.86%,近似球体;三七种子的密度随含水率的下降逐渐减小,且与含水率呈线性相关;种子内摩擦角、休止角、滑动摩擦角皆随含水率下降呈先减小,再增大,后减小的趋势;种子平均漂浮速度为5.77~8.96m/s,平均漂浮速度与种子含水率呈正相关。     

物料空气动力学特性测试装置的设计和试制

一、前言 农业物料的空气动力学特性与脱出物的清选和分离,物料的气流输送和谷粒的气流播种等问题密切相关。为了脱出物的清选和分离,必须根据这些混杂物各自的临界速度和清粮室的结构来确定所需的风速。而在气流输送或气流播种中,物料的空气动力学特性也是决定机器性能的主要依据。     

基于气固耦合理论的胡麻脱粒物料分离清选过程模拟与试验

为进一步明确和提升胡麻脱粒物料分离清选机作业性能,研究胡麻脱粒物料各组分在分离清选过程中的运移规律及特性,采用计算流体力学与离散元耦合的方法对作业装置内胡麻脱粒物料的分离清选过程进行了数值模拟。仿真结果表明:胡麻脱粒物料各组分在气流场作用下能够表现出分离清选效果,同时获得了胡麻籽粒在分离清选系统整体区域内数量、平均速度的变化曲线。结合气固耦合流线分布,探明了胡麻脱粒物料各组分不同区域内随时间的数量变化规律,探知了胡麻脱粒物料各组分不同区域内随时间的运动轨迹与平均速度变化趋势。由验证试验结果得出,胡麻脱粒物料分离清选作业机籽粒清洁率为92.66%、夹带总损失率为1.58%,与仿真模拟结果相比,两者试验结果分别仅相差1.34%与0.93%,试验结果与仿真过程基本一致,表明采用气固耦合理论与方法模拟研究胡麻脱粒物料分离清选作业性能是可行的。     

基于EDEM-Fluent的荞麦旋风分离清选装置研究

【目的】设计适合荞麦清选的旋风分离清选装置,为提高我国荞麦的机械化收获水平提供支持。【方法】以“西农9979”品种荞麦为试验对象,测定荞麦和籽粒的主要物料特性,采用 EDEM-Fluent 耦合的仿真方法,对旋风分离筒不同截面的气流速度云图和荞麦籽粒在旋风分离筒内的运动进行分析,并对清选的清洁率和损失率进行仿真。【结果】Fluent仿真分析表明,旋风分离筒轴向气流对称性较好,基本不受入口位置的影响,中心轴处气流速度约为10 m/s,筒壁周围的气流速度约为5 m/s。喂入口位于分离筒上部时,在径向截面处的喂入口气流速度和分离筒内筒壁周围的气流速度相同,可能造成荞麦籽粒的大量损失。EDEM仿真分析表明,旋风分离筒喂入口位于上部、中部和下部时,清洁率分别为99.50%,98.80%和98.28%,损失率分别为8.456%,0.433%和0.260%。根据仿真结果,选择喂入口位于旋风分离筒中部,台架验证试验结果表明,所设计荞麦旋风分离筒的平均清洁率为94.78%,平均损失率为1.67%,可以较好地实现荞麦的分离和清选。【结论】所设计荞麦旋风分离清选装置可以满足荞麦旋风分离清选的需要。     

种植密度对油菜产量和机收损失率的影响

[目的]从农艺角度探索降低油菜机收产量损失的措施。[方法]应用具有一定耐裂角特性的油菜新品种宁杂19号和宁杂21号,研究不同种植密度对油菜机械收获损失率的影响。[结果]直播油菜在11.25万株/hm2~45.0万株/hm2密度范围内,机收损失率随种植密度增加而下降,宁杂19号从7.54%依次下降至4.01%,宁杂21号从7.19%依次下降至3.81%,其中33.75万株/hm2和45.0万株/hm2高密度种植的总损失率均在5%以下。高密度种植对油菜株型结构有明显调控作用,表现为植株高度降低,单株生物产量下降,分枝数和结角数减少,茎枝间互相交叉、缠结减弱,角果成熟一致性提高,这种变化有利于减少机收时的产量损失。试验还表明,当油菜角果完全黄熟,籽粒含水率降至11%时收割,田间落粒损失占总损失的90%以上,茎杆、果壳等脱粒废去物中的籽粒清选损失,约占总损失的4~8%,而机收时散落于田间的分枝和角果损失仅占总损失的1%左右。田间落粒损失与油菜品种特性、种植密度、生产水平等农艺因素高度相关,清选损失主要决定于收获机械的性能,而田间分枝和角果损失可能与机械性能、操作人员的作业熟练程度有关。[结论]要降低油菜机收产量损失,必须从农机、农艺2个方面进行协调,才能将机收损失降到最低点。     

基于ADAMS的往复式谷物振动筛设计与试验

[目的]本文旨在提高脱粒机脱出物的筛分和清选效果,提高作业质量。[方法]设计了一种往复式振动筛,分析了谷物在筛面的受力情况和运动特性,建立了筛子的位移方程,并用ADAMS软件对振动筛的运动特征进行了仿真分析。[结果]求解出不同状态下谷物在筛面上的运动特征值,得到了连杆、摇杆及筛面上的点的运动特征曲线。试验结果表明,当振动筛的振动频率为25.12 rad·s~(-1),筛面的安装倾角为2°,振动方向角为23°时,筛分效率为89.8%,输送速度为0.133 m·s~(-1),可以满足谷物的筛分和输送要求,实现筛分和气流清选的有效配合。[结论]本研究为各物振动筛的结构设计及优化提供了一定的理论依据。     

种植密度对油菜产量和机收损失率的影响（英文）

[目的]从农艺角度探索降低油菜机收产量损失的措施。[方法]应用具有一定耐裂角特性的油菜新品种宁杂19号和宁杂21号,研究不同种植密度对油菜机械收获损失率的影响。[结果]直播油菜在11.25万株/hm2~45.0万株/hm2密度范围内,机收损失率随种植密度增加而下降,宁杂19号从7.54%依次下降至4.01%,宁杂21号从7.19%依次下降至3.81%,其中33.75万株/hm2和45.0万株/hm2高密度种植的总损失率均在5%以下。高密度种植对油菜株型结构有明显调控作用,表现为植株高度降低,单株生物产量下降,分枝数和结角数减少,茎枝间互相交叉、缠结减弱,角果成熟一致性提高,这种变化有利于减少机收时的产量损失。试验还表明,当油菜角果完全黄熟,籽粒含水率降至11%时收割,田间落粒损失占总损失的90%以上,茎杆、果壳等脱粒废去物中的籽粒清选损失,约占总损失的4~8%,而机收时散落于田间的分枝和角果损失仅占总损失的1%左右。田间落粒损失与油菜品种特性、种植密度、生产水平等农艺因素高度相关,清选损失主要决定于收获机械的性能,而田间分枝和角果损失可能与机械性能、操作人员的作业熟练程度有关。[结论]要降低油菜机收产量损失,必须从农机、农艺2个方面进行协调,才能将机收损失降到最低点。     

夏玉米直接脱粒收获技术的试验研究

以室内试验为基础,结合三年来的生产性试验,研究了夏玉米成熟期籽粒的脱水规律和脱粒质量与籽粒含水率、脱粒参数之间的关系。结果表明直接脱粒收获的适宜条件是:玉米籽粒含水率<30%,脱粒速度13.0～14.5 m·s~(-1)(400～450 r·min~(-1))。北京地区10月上旬夏玉米籽粒含水率能够降到30%左右。因此只要措施得当,可以实现夏玉米田间直接脱粒收获。     

四川省夏玉米机械化籽粒收获质量及其影响因素

为明确四川省夏玉米机械化粒收质量现状及主要影响因素,2017—2018年对四川省大面积主推的20余个玉米品种开展机械粒收试验,测定各参试品种植株性状、果穗性状及每次收获各品种的茎杆、穗轴、籽粒含水率,籽粒和穗轴力学强度,机械粒收质量。结果表明:1)2年收获的籽粒含水率为10.14%～37.16%,90.00%的测试样本籽粒含水率在29.00%以下;破碎率为5.80%,未达到≤5.00%的国家标准;杂质率为2.56%,符合≤3.00%的国家标准;落粒率为1.02%。收获推迟可降低籽粒含水率,能提高玉米机械粒收质量;2)破碎率在品种间差异明显,主要受籽粒含水率和籽粒力学强度的影响;穗轴是杂质的主要成分,杂质率与穗轴含水率及力学强度关系密切;随籽粒含水率的降低,落粒率呈逐渐降低的趋势。四川省单作夏玉米可满足机械粒收对籽粒含水率的要求,选用生育后期脱水快、籽粒物理力学特性适宜、穗轴力学强度小、韧性强、株高及穗位高适宜的品种,并根据气候条件及作物衔接情况适时晚收,来提高四川省夏玉米机械粒收质量。     

夏玉米机械粒收质量影响因素分析

【目的】机械粒收是玉米生产的发展方向,收获质量是影响其推广应用的主要因素。中国玉米机械粒收还处于起步阶段,目前在西北和东北等春播玉米区推广应用面积较大,黄淮海夏播玉米区正在积极开展试验示范。本研究通过分析黄淮海夏玉米机械粒收质量及其影响因素,为该技术的推广应用提供支持。【方法】2013—2015年累计选用了23个玉米品种,在黄淮海典型代表区河南新乡开展试验研究。2013年和2015年在收获期分别进行2次机械收获,2014年1次机械收获。收获当天测定各个品种的收获前籽粒含水率,并调查测产。机械收获后从机仓随机取一定量籽粒样品,立即测定收获后籽粒含水率,然后手工分拣样品,测定籽粒破碎率和杂质率;收获后,在田间选取3个代表性样区,调查落穗损失和落粒损失。【结果】2013—2015年,籽粒破碎率共调查131个样点,结果显示,收获时玉米籽粒含水率在20.80%—41.08%,籽粒破碎率变幅为4.98%—41.36%,籽粒破碎率随着籽粒含水率的提高明显升高;破碎率低于8%的有38个样点,占比29.01%,籽粒含水率低于26.92%时,收获的玉米籽粒能够满足破碎率8%以下的要求。机收杂质率共调查134个样点,杂质率0.37%—5.28%,杂质率低于3%的样点有107个,占比79.85%,杂质率也随着籽粒含水率的升高而增加;2013—2014年,籽粒含水率低于28.27%时,杂质率能够低于3%的国家标准;2015年收获时籽粒含水率虽然较高,但杂质率均在3%以下。田间损失率共调查108个样点,变幅为0.18%—2.85%(落穗率和落粒率),均能满足国家标准,损失率不是影响机械收获质量的限制因素。在本试验条件下,籽粒含水率低于26.92%时,破碎率和杂质率分别低于8%和3%,田间损失率也符合国家标准,能够满足机械粒收质量要求。研究还发现,籽粒含水率相近的不同品种之间,机械收获的破碎率和杂质率也存在显著差异,表明品种固有的理化特性对机械收获质量也有影响。【结论】收获时的籽粒含水率是影响机械粒收质量的关键因素,在相同籽粒含水率条件下,品种之间收获质量表现出显著差异。由于年际间热量等条件的不同,收获时的籽粒含水率存在一定幅度的变动,但通过选择适宜品种、科学安排播种和收获时间,以河南新乡为代表的黄淮海夏玉米区完全能够保证玉米机械粒收质量。     

农业物料悬浮速度试验台的研制

在设计谷物收获机,复式脱粒机和清选机的分离,清选装置时,必须知道各种专业物料的悬浮速度,由此来确定风机的型号,筛子的摆幅和频率。本文对悬浮速度的测定原理,试验台的设计和制作都作了探讨和分析。     

玉米生理成熟后田间脱水期间的籽粒重量与含水率变化

【目的】黄淮海夏播玉米区收获期偏早、籽粒含水率普遍偏高,制约了机械粒收的收获质量,延期收获能够降低收获期籽粒含水率,但是该过程是否因籽粒重量下降造成产量损失尚不明确。本文开展玉米生理成熟后田间站秆脱水期间籽粒含水率与粒重变化情况研究,为机械粒收技术的推广应用提供依据。【方法】本研究于2015年和2016年在河南新乡中国农业科学院综合试验站进行,选择22个当前主要种植品种为供试材料,采取统一授粉,连续测定籽粒重量与籽粒含水率变化。其中,2015年授粉后26 d开始测定,生理成熟后26—52 d结束;2016年授粉后11 d开始测定,生理成熟后16—35 d结束。分析生理成熟后田间脱水期间籽粒含水率与粒重变化。【结果】22个参试品种生理成熟期百粒干重为23.3—37.4 g,平均为30.8 g;籽粒含水率为21.5%—33.1%,平均为27.5%。22个品种生理成熟后分别经过16—52 d田间站秆晾晒后,百粒干重为22.9—38.4 g,平均为32.0 g;籽粒含水率为12.9%—24.4%,平均为17.3%。生理成熟前籽粒重量随着授粉后天数增加而逐渐增加,不同测试时期之间存在显著差异;生理成熟后随着田间站秆时间延长,籽粒含水率变化呈极显著下降趋势,而籽粒重量未表现出显著变化,不同熟期品种和不同年份结果表现一致;生理成熟后籽粒重量与籽粒含水率之间不存在显著相关关系。【结论】黄淮海夏玉米生理成熟后田间站秆晾晒脱水期间,籽粒含水率显著下降,而籽粒重量并未发生显著变化,延期收获降低了籽粒含水率,并且不会因粒重下降造成产量损失。     

玉米收获机清选室粉尘导流板设计及优化

收获机工作时清选室出口排出气流携带大量脱出物及粉尘,影响配套机械作业。为改变出口处脱出物及粉尘运动方向,设计收获机清选室出口导流板结构并优化。采用CFD-DEM耦合方法,对清选室内运动脱出物数值模拟,计算导流板导流率。为获得最优导流板结构,以导流板宽度、圆弧度和半径为试验因素,以导流率为试验指标,使用响应曲面分析法中心组合方法设计试验,Design-Expert 6.0.10软件处理试验数据获得回归数学模型。结果表明,导流板能明显改变气流与脱出物运动方向,导流板性能影响因素由强到弱依次为:导流板圆弧角、半径、宽度。导流板模型结构优化参数为:导流板圆弧角120°、半径400 mm、宽度100 mm。     

贵州春玉米机械粒收适宜品种筛选及影响因素研究

【目的】筛选适宜贵州机械粒收的春玉米品种,并明确玉米机械粒收现状及存在的主要问题,为贵州春玉米机械粒收技术的推广提供理论与技术支撑。【方法】以32个玉米品种为研究材料,采用随机区组设计,于2017—2019年在贵州遵义和安顺进行玉米适宜机械粒收的品种筛选试验,收获时测定籽粒含水率、破碎率、杂质率、损失率和产量等指标,利用相关分析和双向平均作图法进行宜机收玉米品种筛选。【结果】贵州春玉米机收时籽粒含水率、破碎率、杂质率和总损失率均值分别为30.45%、11.71%、1.79%和12.58%,产量均值为8251.49 kg/ha,且品种间差异明显。当前贵州春玉米机械粒收存在收获时籽粒含水率高、破碎率高、损失率大的问题。相关分析结果表明,籽粒含水率偏高是引起机械粒收破碎率偏高的主要原因,通过降低收获时籽粒含水率可降低破碎率、杂质率和损失率,提高机收质量。以籽粒含水率和产量为指标进行筛选,其中11个品种收获时籽粒含水率较低、产量高,比较适宜机械粒收;进一步以籽粒破碎率与总损失率进行筛选,结果表明先玉1171、新中玉801和兴玉3号具有收获时籽粒含水率低、破碎率低、产量高和总损失率低的特点,适宜机械粒收。选择生育期稍短的品种,同时适当推迟收获期,可有效降低收获时籽粒含水率,提高机收质量。【结论】籽粒破碎率高和总损失率大是贵州春玉米机械粒收存在的主要质量问题,籽粒含水率高是导致机收质量差的主要原因,适当延迟收获时间可降低收获时籽粒含水率,提高机收质量。筛选出先玉1171、新中玉801和兴玉3号可作为贵州春玉米适宜机械粒收品种。     

小型水稻联合收割机旋风分离清选装置的结构优化与试验

旋风分离清选装置具有体积小、重量轻、结构简单等优点,现已广泛应用于小型水稻联合收割机。但其清选过程中仍存在损失率高、湿物料清选效果不佳等问题,通过对旋风分离筒内部结构进一步优化与改进,并运用Fluent 15.0软件对优化前后的分离筒内部气流场进行了比较分析。以吸杂风机转速、扬谷器转速、挡板倾斜角度为试验因素,清洁率和损失率为性能评价指标,运用三元二次正交试验方法进行了台架试验,试验结果表明：当吸杂风机转速为2 452 r/min,扬谷器转速为783.8 r/min,挡板倾斜角度为41°时,装置性能最佳,此时清洁率为98.26%,损失率为0.003 5%。对照试验结果表明：脱出物含水率越高,装置优化后性能提升效果越明显,该结果可为后期旋风分离筒结构优化设计提供参考。