作物分段收获中禾秆输送铺放技术的研究综述,农业机械化论文

作物分段收获中禾秆输送铺放技术的研究综述,农业机械化论文0、引言机械收获方式主要分联合收获和分段收获(二次收获)两种。分段收获把割晒与捡拾脱粒、清选分成两个阶段完成，收获经过延长;但分段收获前阶段只进行割晒，对作物的成熟度及其一致性、株型等不敏感，因而适应性强、适收期长，有利于提高单机收获作业量，增加作业收入。分段收获在割晒时的额外损失能够被其潜在的产量所弥补，进而总的损失少，产量较高，十分是碰到阴雨的天气更明显。现前阶段，我们国家很多作物种植制度多样性及品种的不适宜性决定了分段收获具有广泛的市场。在作物分段收获技术中，割晒技术是基础。对于植株高大、分枝多的作物，割晒技术是分段收获的技术难点，华而不实的技术关键是作物禾秆的输送与铺放技术。国外实行分段收获的国家都是采用大型的自走式专用割晒机实现割晒作业。这些机型主要合适于大面积作物割晒作业。在输送系统上，采用抗穿刺和撕裂的V型带作为输送带。为了保证作物的流动性和铺条的形状，采用特大铺条开口，外加后面割台面板的后退设计，增加带的深度及拖拉机地隙来实现作物更好的铺放。当前，我们国家分段收获中输送铺放技术主要研究水稻、小麦、芦苇、麻类、玉米和甘蔗等作物的秸秆的输送铺放。通过文献检索，结合作物秸秆生物性状，能够将现有实现分段收获中输送铺放的作物秸秆分为两类:一是矮、细、分枝少的秸秆，如:水稻、小麦秸秆;二是高大、粗、分枝多的秸秆，如:芦苇、麻类、玉米、油菜和甘蔗秸秆。为此，通过对近年来作物分段收获中禾秆输送铺放技术的有关研究进行综述，将农作物禾秆分为两大类，分别从输送铺放构造方式研究、输送铺放机理研究、研究方式方法及手段3个方面进行阐述;最后，对存在的问题及将来的发展趋势进行总结，讨论进一步研究的技术领域。1、矮、细、分枝少作物秸秆输送铺放技术1．1输送铺放构造方式的研究当前，在水稻、小麦及牧草类矮、细、分枝少的作物秸秆输送方式上，主要采用输送带、输送辊、输送链的构造方式实现割倒后禾秆的横向输送;为了加强输送效果，在输送带上置有窄条帆布凸棱或安装拨指，以增加输送力。在铺放方式上，主要在输送带末端接近排禾口处，安装有拨禾星轮、弧形铺放导板，实现禾秆按要求铺放。这种输送铺放方式多采用卧式或立式割台的形式来实现。马成军等研制了4SL－5．0型割晒台，其输送机构采用输送带式，大小输送带均采用整体帆布式，其上横向平行置有窄条帆布凸棱(压胶构造)。曹阳等设计的4SZ－4．2型自走式割晒机，在割台的两侧配置10根输送辊，两侧的输送辊分别向割台的中心转动，实现作物输送。蓝文锋研究了割前脱粒中禾秆的输送，输送器由若干组水平回转输送链构成，输送链上铆有等间距的拨指，实现禾秆的输送。潘家善等设计了南－303稻麦收割机，输送装置由两排长短、宽窄不等的帆布输送带组成输送铺放装置。杨天兴研究了齿形链式牧草收割机输送系统，由上、下两条输送带及右侧的3个辅助星轮和导向板组成，完成切割后牧草的输送。韩正晟等设计了4GG－170型高速收割机，采用侧铺放的形式，输送铺放机构由输送带、拨禾星轮及弧形铺放导板构成，实现禾秆铺放与机器前进方向成90给出了弧形铺放导板曲率半径以及拨禾星轮与输送带速度之间的关系。张建民等研究设计了小麦割晒机放铺器，在悬挂式割晒机的割台上加装多滚式放铺器技术，放铺器由5个输送滚组成，解决了小帆布放铺小麦铺放质量差的问题。姜文研究了一种稻禾铺放质量好的割晒机，在中间多设了一个传送带，速度比两边高出30%，能够使稻禾均匀地铺开，而且与前进方向呈45角，解决了顺垄割晒水稻时，稻禾铺放质量不好，穗头落地问题。杨天兴分析了前悬挂牧草收割机输送系统，该牧草收割机的输送铺放机构由上、下两条输送带及右侧的3个辅助星轮和导向板组成，在输送带速度、星轮速度和导向板曲率半径上进行了计算。1．2输送铺放机理的研究在输送铺放机理的研究上，主要进行下面3方面研究:1)对输送经过中禾秆进行了力学研究。主要对禾秆在输送带上进行了受力分析;在理论分析的基础上，给出了作物禾秆顺利输送的数学表示出式。2)对条铺构成经过进行研究。林景尧等研究了条铺构成的一般经过:利用茎秆染色法对割台上作物运动状态进行了测定，得知单输送带抛掷谷物流分做翻转、不翻转与其断面着地3种情况;研究了被切割作物在割台上转角、割台上谷物流的穗幅差。研究表示清楚，在收割台上茎秆下层转角大于上层转角，这种转角在输送带输送经过中逐步增大;割台上茎秆穗幅差增大时，可提高条铺中茎秆穗头暴露的数目。3)对铺放质量相关因素进行研究。分析了放铺质量与株高及产量、作物成熟度、拨禾轮转速、输送带转速和前进速度、放铺窗口大小及割台倾角等因素相关。对拨禾轮转速、输送带转速和前进速度之间的互相关系，很多学者作了大量的研究，针对不同的输送铺放机构形式，计算了切割速度比和输送速度比;研究分析了被切割作物在输送带上的转角和输送带上谷物流的穗幅差等参数。马成军等以为影响割晒机放铺质量的关键在于作业速度、大小输送带的输送速度、小输送带放铺窗口大小及割台倾角。采取高作业速度、高输送速度(比一般割晒机输送带速度高20%－30%)、大放铺窗口和小割台倾角的方案能够获得较好的放铺效果。林景尧研究了割晒机前进速度与输送带速度之间的关系，给出了上下限值，推导了相关公式。李万英等讨论了立式割台割晒机前进速度的选择与作业质量关系，计算了切割速度比和输送速度比。1．3研究方式方法与手段在研究方式方法上，主要以稻麦割晒机为基础，结合输送铺放装置，采用田间试验，利用单因素实验和正交实验方式方法，分析输送铺放装置构造参数、运动参数对铺放构成经过、铺放质量的影响。2、高、粗、分枝多作物秸秆输送铺放技术2．1输送铺放构造方式的研究在芦苇、麻类、玉米、甘蔗等作物秸秆输送方式上，当前国内外常用的输送装置有4种:1)柔性夹持输送方式，夹持输送链由链条和柔性夹持元件组成。柔性夹持元件材料为帆布帘橡胶带，切成长条对折后固定在滚子链链板上，利用皮带的弹性到达柔性夹持功能，利用链条运动实现输送。杨然兵等设计了花生联合收获机柔性夹持装置，提出了三夹持带柔性夹持技术，并设计了三夹持带夹持输送装置。陈连飞等研究分析了整秆式甘蔗收割机柔性夹持输送装置，夹持输送链由链条和柔性夹持元件组成，链条由托板及链轮支撑，通过张紧装置调节链条张紧力;柔性夹持元件材料为帆布帘橡胶带，切成长条对折后固定在滚子链链板上，安装间距为两个链条节距，利用皮带的弹性到达柔性夹持功能。高立辉等设计了4FZ－140型自走式亚麻拔麻机，采用装有间隔U形弹齿的输送带来实现亚麻从收获台输送到铺放台的亚麻原茎拨成薄厚均匀的亚麻线性有序条放铺。2)拨齿杆式。拨齿能在输送始端自动伸出，然后保持一定夹持角，实现拨动作物秸秆输送;待拨齿运动到输送末端时，夹持角逐步增大，放开秸秆，实现铺放。舒彩霞等设计了4WG－1．5型高秆芦苇收割机，输送机构由输送链和输送拨齿组成，由横向输送拨齿拨送到左侧，借助弧形挡杆的作用将切割的芦苇连续铺放在田间，完成芦苇的切割铺放作业。3)链齿式。在输送链上铆接有拨齿，拨齿的夹持角在输送经过中保持不变，靠拨齿对秸秆的拨送作用实现输送。张伟等设计的4W－2．2型芦苇收割机和陈东耀等设计的小型大豆割晒机，采用立式割台，带有双排横向输送链的输送装置，实现大豆横向连续铺放在田间。张连奇设计了手扶油菜割晒机，输送装置由输送链条和滑板组成，将切割下来的作物输送到割台的右端窗口，均匀地散铺在作物割茬上。为了得到良好的铺放效果，采用了独创的输送链组少齿差技术，即在主动输送轴上安装齿数呈递减的驱动链轮，每个单元根据设计的速比转动，使输送链组的各个输送单元以不同的输送速度运转，在前进速度与输送速度的合成下，到达作物铺放构成鱼鳞铺效果。4)双螺旋输送式。茎秆在压紧装置作用下引导至螺旋输送器并被压紧于螺旋输送器上实现横向有序立姿输送。耿令新等研究高秆作物立式割台双螺旋输送器:高秆作物立姿输送割台装置工作时，首先在行进状态下使螺旋输送器旋转，割台前方的茎秆在立姿状态下先被对应的引导装置引至割台切割装置的对应位置并从根部被切断;被切断的茎秆经所述压紧装置被引导至螺旋输送器并被压紧于螺旋输送器上依次向左侧输送，进而方便了对高秆作物茎秆的后续加工处理工序，实现了对切断后的高秆作物茎秆的有序立姿输送。5)辊式输送，由一系列旋转辊构成输送装置。董世平等研究设计了自走式棉秆捡拾收获机，设计了适用于冠状交织木质化秸秆的3辊式输送过桥，主要由张紧弹簧、综述将农作物秸秆按物理性状分为两类，分别从输送铺放构造方式、输送铺放机理、研究方式方法与手段等几个方面总结和梳理了当前的研究现在状况。通过对现有技术分析，能够发现下面问题:1)分枝多、高大作物秸秆生物性状建模方式方法研究当前还是空白。水稻等第一类作物秸秆、油菜等第二类作物秸秆生物性状有很大差异不同，对于高大、分枝多的作物秸秆的生物性状模型建模方式方法研究当前还是空白;而作物生物性状模型的建立，有利于输送、铺放机理研究，对于机械化分段收获仿真研究有重要作用。2)输送机理研究不充分。在输送铺放机理的研究上，部分学者借鉴水稻等第一类作物秸秆的研究方式方法对第二类作物秸秆输送特性作了一些分析，但没有考虑到第二类作物秸秆分枝多、冠层直径大的特点，在输送装置中运动学与动力学特性有很大差异不同。3)铺放机理研究还是空白。从文献能够看出，无论针对哪一种作物茎秆，所做的研究都在输送技术上，对于铺放机理研究还是空白，现有的研究仅仅只在输送装置末端加一些简单机构，实现禾秆离开输送装置后自然铺放。作物禾秆离开输送装置后成自然状态，铺放效果不佳，对于第二种