基本信息
- 項目名稱：
- 短紋桿-板齒脫粒裝置關(guān)鍵技術(shù)研究與開發(fā)
- 小類：
- 機械與控制
- 大類：
- 科技發(fā)明制作A類
- 簡介：
- 我國油菜面積和產(chǎn)量均居世界首位，但2008年我國植物油消費量59.6%依賴進口。油菜種植面積不足的主要原因是用工量大、勞動強度高、人工收獲損失大。聯(lián)合收獲一次作業(yè)可完成切割、脫粒、清選等多道工序、效率高，是油菜收獲的必由之路?，F(xiàn)有油菜聯(lián)合收割機多由稻麥聯(lián)合收割機改裝而成，多采用釘齒滾筒脫粒裝置，收獲油菜時油菜籽粒破損嚴重，功耗較大，損失率較高，脫出物中雜余含量高。國外發(fā)達國家的油菜收割機，為輪式機型，割幅6-10m、自重較大，單價普遍在人民幣100萬元以上，難以大量引進。 本作品在油菜、水稻等作物物理力學(xué)特性研究基礎(chǔ)上，率先將短紋桿和板齒脫粒元件復(fù)合，設(shè)計出了一種新型橫軸流脫粒裝置，包括短紋桿-板齒滾筒與柵格-沖孔組合凹板。該裝置改變板齒的安裝位置可同時滿足油菜、水稻和小麥的脫粒要求，兼顧了紋桿揉搓脫粒和板齒打進脫粒的優(yōu)點，同時可實現(xiàn)秸稈粉碎還田。產(chǎn)品田間收獲表明，該裝置收獲油菜時損失率低、功耗小、脫出物分布均勻且雜余量少、適應(yīng)性好，收油菜脫粒損失率≤6%、破碎率≤1.0%，收水稻脫粒損失率≤1.5%、破碎率≤0.5%，性能指標優(yōu)于國家同類產(chǎn)品優(yōu)等品。與廣泛使用的釘齒滾筒比，功率消耗降低10-20%，批量生產(chǎn)成本只增加20-30元。 據(jù)農(nóng)業(yè)部統(tǒng)計，2008年我國現(xiàn)有聯(lián)合收割機保有量58.7萬臺，其中全喂入聯(lián)合收割機占總量的90%，80%采用釘齒滾筒脫粒裝置，若其中50%換成短紋桿-板齒脫粒裝置，則需要該裝置20萬套，以每套0.1萬元計算，直接經(jīng)濟效益2億元。因此市場前景廣闊，經(jīng)濟效益顯著，具有極大的推廣價值。
- 詳細介紹：
- 油菜是我國最重要的油料作物之一，面積和產(chǎn)量均居世界首位。2008年我國植物油消費量已達到2985萬噸，其中59.6%依賴進口，供需矛盾十分突出。油菜種植面積滑坡的主要原因是油菜生產(chǎn)主要沿用傳統(tǒng)的手工勞作方式，用工量大、勞動強度大、勞動力成本高(一畝地用工10～12個左右)、收獲損失率大。聯(lián)合收獲一次作業(yè)可完成切割、脫粒、清選等多道工序、效率高，是油菜生產(chǎn)的必由之路。 目前，國外發(fā)達國家的油菜收獲已基本實現(xiàn)機械化，其油菜收割機技術(shù)也較成熟。CLAAS、New Holland、Cressoni等公司的油菜聯(lián)合收割機，技術(shù)先進，大量應(yīng)用機-電-液技術(shù)、監(jiān)測與控制技術(shù)、GPS定位導(dǎo)航等技術(shù)。液壓控制行走機構(gòu)及工作部件如脫粒滾筒、撥禾輪可無級變速，攪龍、輸送部件可實現(xiàn)正反轉(zhuǎn)，并配置側(cè)面割刀、加長割臺，專門用于收獲油菜等作物，底盤均為輪式機型、割幅6-10m、自重較大，單價普遍在人民幣100萬元以上。日本洋馬公司生產(chǎn)的履帶自走全喂入軸流脫粒聯(lián)合收割機，采用縱向軸流滾筒，作物在脫粒裝置內(nèi)時間長，能充分脫粒分離，但價格也要在60萬元左右。由于成本、技術(shù)和機具的區(qū)域適應(yīng)性等因素的制約，國外的技術(shù)和產(chǎn)品并不適用我國。 我國雖然是油菜種植大國，但是油菜收獲的機械化水平較低，很難和國外發(fā)達國家相提并論。然而近幾年油菜收獲機械化問題首先受到了廣泛關(guān)注，并且有多家科研院所、推廣單位及生產(chǎn)企業(yè)開發(fā)研制出了油菜收獲樣機，油菜機械化收獲技術(shù)尚處于剛剛起步階段。 江蘇省鎮(zhèn)江市農(nóng)業(yè)機械化研究所等單位研制的4LYZ-2型油菜聯(lián)合收割機，合理地利用了原有稻麥聯(lián)合收割機的結(jié)構(gòu)，采用了縱向動力豎切割技術(shù)，把待割區(qū)和切割區(qū)有效分離，優(yōu)化了機具的作業(yè)性能；撥禾輪參數(shù)的優(yōu)化設(shè)計使撥禾輪的工作過程更輕柔，有效降低了割臺損失；通過合理調(diào)節(jié)脫粒清選的運動參數(shù)，有效降低了脫粒損失率。 現(xiàn)代農(nóng)裝湖州聯(lián)合收割機有限公司和湖州市農(nóng)機技術(shù)推廣站聯(lián)合研制開發(fā)的湖州-200Y型油菜聯(lián)合收割機，已通過浙江省科技廳組織的省級新產(chǎn)品鑒定。該機在稻麥兩用的基礎(chǔ)上增加了收割油菜的功能，配套設(shè)計了油菜專用割臺和專用凹板篩。割臺設(shè)計采用割刀前移、攪龍直徑加大和豎刀分禾裝置等結(jié)構(gòu)，較好地解決了普通割臺收割油菜時容易堵塞、割臺損失大以及脫粒清選損失大等問題。 江蘇省無錫市惠山區(qū)農(nóng)機化推廣中心對桂林3號聯(lián)合收割機的割臺、脫粒、清選、分離等部分進行了改進設(shè)計，并開發(fā)研制適合油菜收割的豎式切割分禾裝置，解決了油菜生長茂盛、莖稈高、枝節(jié)交錯切割難的問題。 目前，我國油菜聯(lián)合收割機的脫粒分離裝置主要為釘齒滾筒。釘齒滾筒脫粒時主要靠釘齒正面沖擊谷物使其脫粒，工作過程中揉搓作用相對較弱，其特點是對難脫和比較潮濕的作物（如水稻）適應(yīng)性好，脫油菜時效果較差。 本作品在油菜、水稻等作物物理力學(xué)特性研究基礎(chǔ)上，率先將短紋桿和板齒脫粒元件復(fù)合，設(shè)計出了一種新型橫軸流脫粒裝置，包括短紋桿-板齒滾筒與柵格-沖孔組合凹板。該裝置改變板齒的安裝位置可同時滿足油菜、水稻和小麥的脫粒要求，兼顧了紋桿揉搓脫粒和板齒打進脫粒的優(yōu)點，同時可實現(xiàn)秸稈粉碎還田。通過臺架試驗建立了該裝置的脫粒分離模型，得出了相關(guān)運動結(jié)構(gòu)參數(shù)的優(yōu)化組合，并應(yīng)用到產(chǎn)品中。田間收獲表明，該裝置收獲油菜時損失率低、功耗小、脫出物分布均勻且雜余量少、適應(yīng)性好，收油菜脫粒損失率≤6%、破碎率≤1.0%，收水稻脫粒損失率≤1.5%、破碎率≤0.5%，優(yōu)于國家同類產(chǎn)品優(yōu)等品的性能。與廣泛使用的釘齒滾筒比，功率消耗降低10-20%，批量生產(chǎn)成本只增加20-30元。 據(jù)農(nóng)業(yè)部統(tǒng)計，2008年我國現(xiàn)有聯(lián)合收割機保有量58.7萬臺，其中全喂入聯(lián)合收割機占總量的90%，采用釘齒滾筒的全喂入聯(lián)合收割機約80%，即40萬臺左右，若其中50%采用短紋桿-板齒脫粒滾筒，則需要短紋桿-板齒脫粒滾筒20萬套，按每套短紋桿-板齒脫粒滾筒0.1萬元計算，直接經(jīng)濟效益2億元。每年新增全喂入聯(lián)合收割機3萬臺，若80%采用短紋桿-板齒脫粒裝置，新增年銷售收入2400萬元。隨著我國聯(lián)合收割機產(chǎn)品質(zhì)量的提高和技術(shù)的進步，更多產(chǎn)品出口的國外，需求量會更多，因此市場前景廣闊，經(jīng)濟效益顯著，具有極大的推廣價值。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設(shè)計、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標
- 一、目的：現(xiàn)有釘齒滾筒脫粒裝置收獲油菜時，油菜籽破損嚴重，功耗大，損失率高。本作品目的是研發(fā)一種新的脫粒裝置解決油菜收獲瓶頸，還能收稻麥。 二、基本思路：①研究油菜、水稻的物理力學(xué)特性；②研發(fā)新型脫粒裝置，通過臺架試驗，獲取結(jié)構(gòu)、運動參數(shù)優(yōu)化組合；③將新設(shè)計的脫粒裝置移植到聯(lián)合收割機上，進行油菜、水稻田間試驗和性能檢測。 三、創(chuàng)新點：①短紋桿-板齒脫粒滾筒：首次將短紋桿和板齒兩種脫粒元件復(fù)合，研發(fā)出軸流短紋桿-板齒脫粒滾筒，復(fù)合脫粒元件按螺旋方式排列，碎草動刀可實現(xiàn)秸稈粉碎還田，還可兼收稻麥，具有創(chuàng)新性；②柵格-沖孔組合凹板：凹板采用前柵格后沖孔組合結(jié)構(gòu)，增強分離能力，排草口處裝有定刀，具有新穎性；③損失率、功耗及脫出物分布模型：建立了脫粒間隙、喂入量和滾筒轉(zhuǎn)速與脫粒損失率、功耗及脫出物軸向分布模型，得到參數(shù)優(yōu)化組合；④釘齒脫粒裝置依靠釘齒沖擊脫粒，對籽粒損傷大，莖稈破碎明顯，功耗高。短紋桿-板齒脫粒裝置兼顧了紋桿揉搓脫粒和板齒打擊脫粒的優(yōu)點，性能指標明顯優(yōu)于釘齒。 四、技術(shù)關(guān)鍵：①短紋桿-板齒脫粒元件的結(jié)構(gòu)及其在滾筒上的排列方案；②柵格-沖孔組合凹板的結(jié)構(gòu)參數(shù)；③脫粒損失率、功耗和脫出物分布模型及結(jié)構(gòu)與運動參數(shù)優(yōu)化組合。 五、主要技術(shù)指標：收獲油菜脫粒損失率≤6%、破碎率≤1.0%；收獲稻麥指標優(yōu)于國家同類產(chǎn)品優(yōu)等品；在同等條件下，短紋桿-板齒脫粒裝置功耗比釘齒滾筒低10-20%。
科學(xué)性、先進性
- 現(xiàn)有油菜聯(lián)合收割機大多由稻麥聯(lián)合收割機改裝而成，脫粒裝置多采用釘齒滾筒，主要依靠釘齒沖擊實現(xiàn)脫粒，收獲油菜時油菜籽粒破損嚴重，功耗較大，損失率較高，脫出物中雜余含量高，容易堵塞清選篩孔，使機器無法正常作業(yè)，已成為制約油菜機械化生產(chǎn)的主要瓶頸。同時，考慮到我國國情，油菜收獲時間較短，用來收獲油菜的聯(lián)合收割機必須能一機多用，經(jīng)過少量更換或調(diào)整還可兼收稻麥，以提高聯(lián)合收割機的利用率，降低成本，增加機手收入。 短紋桿-板齒脫粒裝置兼顧了紋桿揉搓脫粒和板齒打擊脫粒兩者的優(yōu)點，收獲油菜時損失率低、功耗小、脫出物分布均勻且雜余量少、適應(yīng)性好，能有效降低清選負荷，提高清選和整機性能。經(jīng)過簡單調(diào)整還能兼收稻麥，收獲稻麥指標優(yōu)于國家同類產(chǎn)品優(yōu)等品，與廣泛使用的釘齒滾筒比，同等條件下功耗低10-20%，批量生產(chǎn)成本只增加20-30元。
獲獎情況及鑒定結(jié)果
- 2008年5月由江蘇省農(nóng)業(yè)機械試驗鑒定站對采用短紋桿-板齒脫粒裝置的聯(lián)合收割機進行了油菜田間性能檢測，詳見檢測報告。
作品所處階段
- 中試階段
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 技術(shù)入股，提供全套設(shè)計圖紙及相關(guān)的技術(shù)文件，同時提供需要的技術(shù)支持，包括試制、試驗、機手培訓(xùn)等方面。
作品可展示的形式
- 實物、產(chǎn)品，圖紙，圖片
使用說明,技術(shù)特點和優(yōu)勢,適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場分析,經(jīng)濟效益預(yù)測
- 一、技術(shù)優(yōu)勢：短紋桿-板齒脫粒裝置能適應(yīng)油菜、稻麥的脫粒，與釘齒脫粒裝置比，損失率低、籽粒損傷少、功耗低10-20%、適應(yīng)性好、脫出物分布均勻且雜余量少，批量生產(chǎn)成本只增加20-30元。 二、適應(yīng)范圍：可應(yīng)用在我國使用最廣泛的全喂入式聯(lián)合收割機中，替代現(xiàn)有脫粒裝置。 三、前景：短紋桿-板齒脫粒裝置比釘齒脫粒裝置具有更好的性能、適應(yīng)更多的作物和較小的功耗，技術(shù)先進，結(jié)構(gòu)簡單，可大批量生產(chǎn)，具有廣闊的推廣前景和應(yīng)用價值。 四、市場分析：農(nóng)業(yè)部統(tǒng)計，2008年我國聯(lián)合收割機保有量58.7萬臺，其中全喂入聯(lián)合收割機占90%，采用釘齒滾筒的機型約80%，即40萬臺左右，若其中50%采用短紋桿-板齒脫粒裝置，則需要該裝置20萬套，按每套0.1萬元計算，直接經(jīng)濟效益2億元。此外每年新增全喂入聯(lián)合收割機3萬臺，若80%采用短紋桿-板齒脫粒裝置，新增年銷售收入2400萬元。隨著我國聯(lián)合收割機產(chǎn)品質(zhì)量的提高和技術(shù)的進步，更多產(chǎn)品出口的國外，需求量會更多，因此市場前景廣闊，經(jīng)濟效益顯著。
同類課題研究水平概述
- 目前，國外發(fā)達國家的油菜收獲已基本實現(xiàn)機械化，技術(shù)也較成熟。CLAAS、New Holland等公司的油菜聯(lián)合收割機，大量應(yīng)用機-電-液技術(shù)、監(jiān)測與控制技術(shù)等技術(shù)，配置側(cè)面割刀、加長割臺，專門用于收獲油菜等作物，底盤均為輪式機型、割幅6-10m、自重較大，單價普遍在人民幣100萬元以上。由于成本、技術(shù)和機具的區(qū)域適應(yīng)性等因素的制約，國外的技術(shù)和產(chǎn)品并不適合我國國情。 我國雖然是油菜種植大國，但油菜收獲的機械化水平很低，很難和國外發(fā)達國家相提并論。近幾年油菜收獲機械化問題受到了廣泛關(guān)注，也有多家科研院所、生產(chǎn)企業(yè)研制出了油菜收獲樣機。主要有：鎮(zhèn)江農(nóng)業(yè)機械化研究所研制的4LYZ-2型油菜聯(lián)合收割機，利用原有稻麥聯(lián)合收割機的結(jié)構(gòu)，采用了縱向動力豎切割技術(shù)，把待割區(qū)和切割區(qū)有效分離，優(yōu)化了機具的作業(yè)性能；撥禾輪參數(shù)的優(yōu)化設(shè)計使撥禾輪的工作過程更輕柔，有效降低了割臺損失；通過合理調(diào)節(jié)脫粒清選的運動參數(shù)，有效降低了脫粒損失率。湖州聯(lián)合收割機有限公司和湖州市農(nóng)機技術(shù)推廣站聯(lián)合研制開發(fā)的湖州-200Y型油菜聯(lián)合收割機，在稻麥兩用的基礎(chǔ)上增加了收割油菜的功能，配套設(shè)計了油菜專用割臺和專用凹板篩，割臺設(shè)計采用割刀前移、攪龍直徑加大和豎刀分禾裝置等結(jié)構(gòu)，較好地解決了普通割臺收割油菜時容易堵塞、割臺損失大以及脫粒清選損失大等問題。江蘇無錫惠山區(qū)農(nóng)機化推廣中心對桂林3號聯(lián)合收割機的割臺、脫粒、清選、分離等部分進行了改進設(shè)計，并開發(fā)研制適合油菜收割的豎式切割分禾裝置，解決了油菜生長茂盛、莖稈高、枝節(jié)交錯切割難的問題。 上述油菜聯(lián)合收割機的脫粒分離裝置均沿用稻麥機型的釘齒滾筒脫粒裝置，主要靠釘齒沖擊谷物使其脫粒，工作過程中揉搓作用相對較弱，其特點是對難脫和比較潮濕的作物（如水稻）適應(yīng)性好，收獲油菜時油菜籽粒破損嚴重，功耗較大，損失率較高，脫出物中雜余含量高，容易堵塞清選篩孔，效果較差。 短紋桿-板齒脫粒裝置收獲油菜時損失率低、功耗小、脫出物分布均勻且雜余量少、適應(yīng)性好，經(jīng)過簡單調(diào)整還能收獲水稻和小麥，成本不會增加很多，能有效解決上述矛盾，完全可以替代釘齒滾筒。資料查新表明，但未見有與該項目創(chuàng)新點完全相同或技術(shù)指標相當(dāng)?shù)奈墨I報道，所以該項目在裝置設(shè)計與性能上具有新穎性和創(chuàng)新性。因此開展短紋桿-板齒脫粒裝置關(guān)鍵技術(shù)的研究具有重要的理論意義和極大的應(yīng)用價值。
