圓捆機液體添加裝置試驗研究

宋育國

摘要 針對我國稻稈青貯收獲的需要，設計了圓捆機液體添加裝置。依據3因素3水平正交試驗設計，以影響其工作性能的主要因素噴嘴角度、噴霧壓力及草捆干物質量為試驗因素，以變異系數作為評價指標，進行了試驗研究。結果表明，當草捆干物質量為12 kg、噴霧壓力為1.2 MPa、噴嘴角度為-30°（即噴嘴后傾30°）時，變異系數最小。該研究結果可為圓捆機液體添加裝置的研發提供參考。

關鍵詞 圓捆機；液體添加裝置；變異系數

中圖分類號 S225.4 文獻標識碼 A 文章編號 1007-5739（2018）04-0146-02

Abstract Aiming at the needs of rice straw silage harvest in China，the liquid-adding device for round baler machine is designed. Based on the orthogonal experiment design of three factors and three levels，the main factors of the angle of the nozzle，the spray pressure and the dry straw mass were selected as test factors，with the coefficient of variation as evaluation index，then the experiment was carried out. Experimental results showed that when the dry straw mass was 12 kg，the spray pressure was 1.2 MPa，the angle of the nozzle was -30°（backward），the coefficient of variation was the smallest. The research can provide references for development of liquid-adding device of round balers.

Key words round baler machine；liquid-adding device；variable coefficient

我國的稻稈年產量超過2億t[1]，隨著機械化收獲水稻面積的擴大，水稻收獲時稻稈還處于青綠狀態，其各項指標較適于作青貯飼料。為提高稻稈的青貯品質，現在稻稈青貯技術中最常用的方法是向青貯稻稈中噴灑青貯添加劑，使稻稈在適宜的溫度及密閉條件下長期保持青綠狀態。發達國家如日本和韓國，在水稻收獲后，通常都是利用研制的圓捆機對稻稈進行打捆，同時噴施乳酸菌等青貯添加劑作業，實現在撿拾打捆的同時將青貯添加劑均勻噴入稻稈捆中，使稻捆中青貯添加劑分布均勻，減少作業環節，提高稻稈青貯收獲效率、青貯品質[2]。我國在稻稈青貯收獲方面的研究較少，關于撿拾打捆的同時噴施青貯添加劑的研究則更少[3-5]。

針對稻稈打捆青貯的需要，本文設計出配裝在圓捆機上的液體添加裝置，可實現均勻噴灑青貯添加劑。為優化其參數，本文進行了圓捆機液體添加裝置的試驗研究。

1 材料與方法

1.1 試驗臺結構

圓捆機液體添加裝置試驗臺由鋼輥式圓捆機、帶式輸送機和液體添加裝置組成。圓捆機卷捆室Φ450 mm×750 mm；帶式輸送機的總體尺寸為4 000 mm×700 mm×300 mm；液體添加裝置由貯液箱、噴液泵（齒輪泵，主要參數為800～1 000 r/min、25～35 L/min、0.4～2.6M Pa）、噴嘴（扇形噴嘴，主要參數為霧錐角110°、直徑1.5 mm）等組成，2個扇形噴嘴（橫向間距400 mm）沿圓捆機前進方向等距離安裝于圓捆機撿拾器前部900 mm、距地面380 mm（經預試驗確定）處。試驗臺的結構如圖1所示。

其他儀器包括BSA3202S型電子天平、TGT-100型機械磅秤等。

1.2 試驗材料及試驗條件

采用經半喂入式水稻收獲機獲得的完整稻稈，稻稈平均長度為750 mm，含水率為20%。

試驗時設定鋼輥轉速為200 r/min、喂入量為0.8 kg/s。

1.3 試驗因素與評價指標

通過預試驗及單因素試驗分析，不同的噴嘴角度和噴霧壓力對霧滴在稻稈層中的分布影響較大。因此，選取影響圓捆機液體添加裝置工作性能的噴嘴角度（噴嘴垂直于地面為0°，向前進方向前傾為負，后傾為正）、噴霧壓力及草捆干物質量為試驗因素，結合Design-Expert軟件，設定噴嘴角度為-30～30°、噴霧壓力為0.8～1.2 MPa、草捆干物質量為12～16 kg，進行3因素3水平正交試驗，每組試驗重復3次，剔除異常值，取其平均值，根據標準正交表L9（34），各因素水平編碼如表1所示。

根據稻稈捆中示蹤劑分布的均勻度（吸光度值）計算變異系數，作為評價指標。變異系數計算公式如式（1）所示。

CV（%）=■×100（1）

式中：CV為變異系數，%；X為稻稈捆中示蹤劑吸光度平均值；S為稻稈捆中示蹤劑吸光度標準差。

打捆時用麗春紅S（示蹤劑）加蒸餾水配制濃度為0.15%的溶液代替青貯添加劑稀釋液，打捆結束后將稻稈捆鋪開，待其自然風干，稻稈捆直徑為450 mm，分別對稻稈捆直徑為400、300、150 mm離兩端端面距離為200 mm處的稻稈進行取樣，每組試驗取12份樣品，每份取20 g左右（誤差控制在 0.5 g以內），放入裝有200 mL去離子水的樣品袋中反復洗滌，收集洗滌液在分光光度計波長為510 nm處測定吸光度。

2 結果與分析

試驗結果及其極差分析如表2所示。可以看出，各因素對變異系數的影響顯著性排列順序為草捆干物質量（A）>噴霧壓力（B）>噴嘴角度（C）。

根據試驗結果分析可知，各因素對變異系數的影響順序為草捆干物質量>噴霧壓力>噴嘴角度，為進一步分析各因素對變異系數的影響規律，將任意兩因素固定在最優水平，分別繪制單因素對變異系數的影響曲線，如圖2所示。可以看出，變異系數隨著草捆干物質量增加呈現先下降后上升的趨勢，但總體變化趨勢不大；變異系數隨著噴霧壓力的增加呈先下降后上升的趨勢；變異系數隨著噴霧角度的增加呈先上升后緩慢下降的趨勢。

由極差分析可知，最優組合為A1 B3 C1，即當草捆干物質量為12 kg、噴霧壓力為1.2 MPa、噴嘴角度為-30°時，變異系數最小。根據獲得的優化參數進行試驗驗證，得到的變異系數為15.6%。

3 結論

（1）在試驗范圍內，各因素對稻稈捆中青貯添加劑分布均勻度貢獻率的排列順序為草捆干物質量>噴霧壓力>噴嘴角度。

（2）由極差分析得到，圓捆機液體添加裝置（系統）的最優參數組合為：草捆干物質量為12 kg、噴霧壓力為1.2 MPa、噴嘴角度為-30°（即后傾30°），此時稻稈捆中青貯添加劑分布的變異系數為15.6%。

4 參考文獻

[1] 謝光輝，王曉玉，任蘭天.中國作物秸稈資源評估研究現狀[J].生物工程學報，2010，26（7）：855-863.

[2] Jing LI，Yixin SHEN，Yimin CAI.Improvement of Fermentation Quality of Rice Straw Silage by Application of a Bacterial Inoculant and Glucose[J].Asian-Aust.J Anim Sci，2010，23（7）：901-906.

[3] 吳曉杰，韓魯佳.乳酸菌制劑對早秈稻青貯飼料品質的影響[J].中國農業大學學報，2005，10（3）：35-39.

[4] 華金玲，張永根，王德福，等.添加乳酸菌制劑對水稻秸青貯品質的影響[J].東北農業大學學報，2007，38（4）：473-477.

[5] 王德福，蔣亦元，張永根，等.鮮稻稈青貯收獲工藝試驗研究[J].東北農業大學學報，2009，40（11）：113-115.