谷物聯合收獲機篩分系統現狀及發展趨勢

0 引言

谷物聯合收獲機能夠在田間一次性完成谷物的收獲、脫粒、篩分等作業工序，集切割、脫粒、分離與清選為一體。谷物收獲機的工作效率是實現農業高效發展及糧食安全的重要技術手段及裝備之一

。谷物聯合收獲機篩分系統是谷物聯合收獲機的重要組成部件之一，是實現谷物籽粒與雜余分離的主要工作部件之一，是直接影響谷物籽粒收獲效率的重要因素之一，是實現谷物籽粒全價值回收的重要途徑之一

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市面上現有谷物聯合收獲機籽粒收獲損失率約為0.30%～1.25%，隨著我國農業種植面積的逐漸擴大，降低谷物籽粒損失率對于提高作物整體收獲效率，減少糧食收獲損失具有重要意義

。因此，提高谷物聯合收獲機篩分系統對于保障我國糧食安全、減少糧食損失具有重要意義。但是由于農作物種類及收獲環境的變化性與不可控性，在進行谷物收獲及籽粒篩分時，會出現農作物濕料附著在篩面造成篩分系統堵塞，進而影響籽粒篩分效率，是目前谷物聯合收獲機亟待解決的問題之一

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1 主要部件及應用現狀

篩體是谷物聯合收獲機篩分系統的關鍵組成部分，主要是通過與風機配合使用，對谷物籽粒與雜余進行分層，實現谷物籽粒透過篩孔，混合物料及雜余無法通過篩孔，從裝置末端逐漸排出。因此，篩體中篩孔的類型及材料是影響籽粒及混合物料運行的主要因素，直接影響谷物篩分效率。針對該問題，國內外相關學者對篩孔形狀、分布情況及制作材料開展大量研究與創新設計。

谷物聯合收獲機篩分系統常見的篩片類型及結構特點如表1所示。

習近平指出，“經濟特區的任務就是改革，經濟特區應改革而生，我們要承擔起這個責任”。廈門人民在改革開放初期，硬是憑一股闖勁，趟出了一條開放發展之路。

目前，谷物聯合收獲機主要用于玉米、小麥、大麥、水稻和大豆的谷物收獲，針對不同谷物類型，不同篩分系統也基本形成完善的技術特征(表2)

。目前，我國主要以大喂入量的谷物聯合收獲機為主要應用類型，因此，篩分系統主要采用振動裝置提高清選面積。國外谷物聯合收獲機篩分系統主要采用多層篩分及振動為主，實現篩分系統工作高效率，主要以約翰迪爾、凱斯等公司為先進生產企業。在谷物聯合收獲機整體性能及應用中，已經實現了智能控制與實時監測，通過先進的傳感器技術及電子元件實現谷物篩分過程中的實時監測與調節，可以實現不同工作環境及谷物特征進行技術參數調整，保證谷物收獲機篩分系統的工作穩定性。但是，目前我國仍然以引進國外技術及系統為主，或者進行仿制，其核心部件的精密性及可靠性與國外機型仍然存在較大的差距。

2 典型篩分系統

對于數學全息定義，從建構數學科學體系的角度來看它是好的定義，但從教學的角度來看它既難教又難學．全息定義和非全息定義的教學有較大區別，全息定義一般應強化，而非全息定義一般宜淡化．

動力系統作為水下航行器的“心臟”一直是國內外學者研究的重點對象. 近年來, 隨著減阻技術和結構優化的快速發展, 高性能艦船及水下航行器的速度得到大幅提升, 同時也對水下推進裝置提出了更高要求. 按照推進方式的不同可將水下兵器推進系統分為葉片式與噴射式兩種, 由于葉片在高轉速下會產生“空化”現象, 導致螺旋槳喪失部分推力, 推進效率嚴重降低, 同時也會造成葉片的空蝕損傷, 70 Knot也就成為采用螺旋槳推進方式的水下兵器不可逾越的速度極限[1].

3 發展趨勢

3.1 提高篩分穩定性

隨著農業規模化發展，對谷物聯合收獲機工作效率提出了更高的要求，谷物聯合收獲機也逐漸向大喂入量方向發展，因此，對谷物篩分系統工作效率提出了更高的要求。提高谷物聯合收獲機篩分系統分層速率是實現篩分系統高效發展的重點及難點。現階段，篩分系統主要是采用平面篩體進行谷物篩分，未來應基于相關動力學軟件及方法(表3)

加強立體篩體下多維谷物運動模擬研究，提高物料在篩孔中的通過率。未來可以與仿生技術相互結合，優化篩體及其驅動機構，進而提高篩分效率。

3.2 實現精準篩分

隨著信息技術、傳感器技術及計算機技術的逐漸發展，可以利用物料監測裝置、顯示系統及反饋系統等逐漸提高篩分效率，通過與智能調節裝置相互結合，實現谷物篩分過程中篩分參數的及時調整，在不同的篩分環境下保證谷物籽粒篩分效率，降低籽粒收獲損失率。進一步將視覺識別技術、計算機圖像處理技術及高速攝像裝置相互結合，并結合數學模型及控制系統實現籽粒篩分參數的快速預測，對篩分系統相關技術參數進行優化，實現風機參數、篩分頻率、風口方向的調節，實現谷物收獲篩分系統的智能調控。

4 結論

谷物聯合收獲機篩分系統是影響谷物收獲效率的主要影響因素。提高篩分系統工作效率并降低谷物籽粒損失率對于提高作物整體收獲效率，減少糧食收獲損失具有重要意義。因此，詳細闡述目前國內外谷物聯合收獲機篩分系統的主要類型及應用特點，并詳細論述了目前市面上典型的谷物聯合收獲機篩分系統常見類型及工作特點，針對目前谷物聯合收獲機篩分系統存在的問題提出未來我國谷物聯合收獲機篩分系統主要發展趨勢及研究重點，研究結果可為提升我國谷物聯合收獲機篩分系統工作性能提供理論參考，為提高實現我國谷物聯合收獲機智能化發展提供理論依據。

[1] 蔣平. 玉米籽粒聯合收獲機傳動系優化及試驗研究[D].淄博：山東理工大學,2021.

[2] 劉海龍.谷物聯合收獲機清選機構原理與清選質量提升思路[J].農機使用與維修,2022(2):39-41.

[3] 袁佳誠,王昌,何坤,等.油菜聯合收獲機篩下物組分質量比對清選性能的影響[J].吉林大學學報(工學版),2021,51(5):1897-1907.

[4] 郭紅星,金誠謙,印祥,等.谷物聯合收獲機清選系統研究現狀[J].中國農機化學報,2020,41(6):26-36.

[5] 冷峻,栗曉宇,杜岳峰,等.單縱軸流谷物聯合收獲機清選裝置內部流場分析與優化[J].農業工程學報,2020,36(11):39-48.

[6] 李偉. 基于無人機圖像的智能稻麥聯合收割機清選系統研究[D].合肥：中國科學技術大學,2019.

[7] 邢高勇. 小區谷物聯合收獲機的智能調控系統研究[D].鎮江：江蘇大學,2019.

[8] 宋玉營. 聯合收獲機清選流場CAE后處理與清選裝置優化平臺構建[D].鎮江：江蘇大學,2021.