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1、蓖麻收獲機結構設計研究
摘要：目前我國蓖麻耕種及收獲的機械化率較低，大部分工作仍然以人工為主，整體的勞動效率較低，同時造成了環(huán)境和資源的極大浪費，針對目前的蓖麻收獲機進行結構設計，根據蓖麻的栽培方式與種植模式，同時結合蓖麻于收獲階段相關物理性質的基本特征數據，完成輪鋸式切刀、卷入裝置、脫粒滾筒機構等結構功能部件的改良設計，經樣機試驗測試，設計的蓖麻收獲機具有切除蓖麻植株主莖、卷斷支莖枝葉，脫粒果穗、果穗集放地上、排出莖葉等功能，平均采收率達到67.1%，果穗外殼損壞率最大值僅為11.8%，蓖麻籽損壞率為0%，整機的性能指標處于國內領先水平。
關鍵詞：生質柴油；蓖麻；收獲
2、機；結構設計
在全球變暖的環(huán)境下，世界許多國家都致力于減少二氧化碳排放，努力在未來減少使用石化燃料，逐年提高生物能源的使用比例，并研發(fā)各種可替代石化燃料的生物能源。以設備能源取代終將耗竭的石化燃油，是未來各國在能源發(fā)展上的主要目標之一【1】。蓖麻由于高產油性，被眾多研究者關注，蓖麻主要產物是蓖麻籽，目前收獲方式皆為人工采收，其程序為：選別—曬干—脫殼—收集，占了極大的生產成本，故有適用的蓖麻專屬采收機械，將能減少人工并提高收獲速度，除可降低生產成本外，更能進一步地提高產品質【2】。目前國內外學者針對相關或近似類型的作物開發(fā)了多種收獲機械，綜合目前各類相似植物收割機械的研發(fā)現狀，
3、本研究對目前蓖麻收獲機進行結構設計，研究重點在開發(fā)蓖麻果穗利用機械化收獲處理技術與設備，并分析關鍵參數與進行機構研發(fā)。
1蓖麻收獲機的結構設計
本試驗機為聯合某高校所育種蓖麻進行開發(fā)，故以某高校試驗田所栽種的試驗品種為樣本，根據蓖麻的栽培方式，確定了蓖麻的種植特征參數。根據給出的蓖麻種植的重要特征參數，研制完成的蓖麻收獲機的機構組成如圖1及圖1中說明符號所示，將含有果穗串的蓖麻植株支莖，用人工方式喂入蓖麻收獲機（圖2）進行試驗，測量脫粒效果與檢查殘留于果梗上的果穗數量。作業(yè)功能與順序為：切斷植株主莖→卷入植株及攪碎支莖與葉片→蓖麻果穗與果梗的分離→蓖麻果穗排放，
4、主要機構及其與蓖麻物性的操作說明如下：1.1輪鋸式切刀。作用在將蓖麻植株的主莖與根部分離。為配合種植位置上的可能差異與主莖粗細差異，單片切刀半徑（r）175mm，弧形部切刀半徑（rd）采用主莖直徑最大值的1.5倍，半徑為35mm。以切斷主莖為設計，兩片切刀總長為650mm，重疊部分距離（d0）為50mm。其他參數包括h：切刀厚度20mm、α：切刀角度，25、hd：切刀離地高度300mm。1.2卷入裝置。作用在將蓖麻植株向內拉，配合蓖麻植株的株冠高度，卷入裝置采長（l）1200mm、傾斜角度（αi）為60?？紤]支莖果穗的物性防止卷入堵塞，兩卷入器相距（w）100mm、丁柱長（ld）50mm，卷筒
5、半徑（ri）為100mm，單一卷入器有6排丁柱，兩具卷入器的丁柱采交叉方式排放?？紤]果穗離地高度的最小值，卷入裝置離地高度（hd1）為700mm。其他參數包括d1：左卷入器第一丁柱間格50mm、右卷入器一丁柱間格100mm、w1：所有丁柱間格距離100mm。1.3脫粒滾筒。作用在將卷入后的蓖麻植株經拍打方式，將果穗串上果穗與果梗分離。配合卷入裝置的卷入角度，脫粒滾筒采傾斜角度（α2）60，滾筒半徑（r2）150mm、滾筒寬度總長（w2）630mm，脫粒滾筒間距（d）200mm。單一滾筒有12片頁柱，上下滾筒的頁柱采用交叉方式排放，頁柱高（h）60mm，頁柱缺口長度（d4）50mm、深（d5）2
6、5mm?？紤]果穗生長范圍與果穗離地高度最小值，脫粒滾筒離地高度為：下滾筒（h1）700mm與上滾筒（h2）1050mm。由于果穗拉斷力的最大值僅需0.85kgf，頁柱撃打力在減速比1：90的情況下會遠大于果穗拉斷力（馬達額定扭力為0.65kg/m）。
2蓖麻收獲機的試驗測試
2.1蓖麻收獲率試驗結果。整植株送入本機進行試驗，經輪鋸式切刀切除主莖，由卷入裝置卷入支莖、葉片與果穗，試驗次數為30次。其結果如表1所示。滾筒的順時針（向上）拍打達到脫粒效果，其平均收獲率為67.16.8%。探討收獲率低下主因為卷入裝置與脫粒滾筒相距過遠，使卷入后的植株無法受到拍打，若縮短
7、兩機構間距，將可增加受拍打面積提高收獲率。2.2排出機構性能試驗結果。將植株喂入本機試驗，測試收獲作業(yè)時支莖是否會纏繞運轉中的卷入裝置或脫粒滾筒，造成排出口阻塞，試驗次數為20次。結顯示，單株其支莖的纏繞率最高為33.3%，當蓖麻植株支莖數超過3支時，纏繞現象發(fā)生率較高，主要纏繞于卷入裝置上的丁柱，卷入裝置仍可繼續(xù)進行作業(yè)，收獲機仍可繼續(xù)作業(yè)并無卡住或停止轉動等情況，改進方法為卷入裝置后方加裝擋版。2.3蓖麻籽損壞率結果。蓖麻果穗經過脫粒試驗，因脫粒滾筒與其他機構的旋轉拍擊，造成果穗外殼受力而碎裂，檢查碎裂的果殼與蓖麻籽，試驗結果表2所示，果穗外殼損壞率最大值為11.8%，而蓖麻籽損壞率為0%。成熟后的蓖麻因外殼與籽殼堅硬，不易受外力而損壞，而外殼的如受力損壞也不影響其內的蓖麻籽。
3結語
本研究對目前蓖麻收獲機進行結構設計，研究重點在開發(fā)蓖麻果穗利用機械化收獲處理技術與設備，并分析關鍵參數與進行機構研發(fā)，通過試驗樣機測試顯示，各機構已達原先設計的功能，但收獲設計上需做部分改良。本機平均收獲率為67.1%6.8，果殼損壞率為5.7%，蓖麻籽損壞率為0%。
參考文獻
蓖麻收獲機結構設計研究
