拖拉机式椰香收割机的性能建模

摘要

在Akure的联邦科技大学，使用当地可用的材料设计和制造了一种椰子(Xanthosoma spp.)收割机。进行了现场试验，以评估不同级别的操作参数对实现性能的影响。操作参数为前进速度(v)、前耙角(α)和收割机腹板速度(n)。收割机的前进速度分别为2、4和6 km/h，前耙角为15°、20°和25°，收割机腹板速度为54,1000 rpm。这些组合在析因基础上进行测试，采用三次重复的分裂-分裂图设计。对采收成功的块茎和块茎损伤进行方差分析(P < 0.05)。根据不同处理，在0.8m x 0.6m的粘土壤土上，从10米长的作物中收获可可果芯。结果表明，平均收获率为12.02吨/小时，平均挖掘效率为84.2%。结果表明，收割机可以在6 km/h的速度下运行更高的田间容量。叶片角度为20°，清洗腹板转速为1000 rpm，在4 km/h、叶片角度为20°、腹板转速为540 rpm的条件下，挖掘最多的椰芯，挖掘损失最小。现场测试还显示，由于堵塞和机器调整造成的延迟限制了机器性能。 Analysis of variance performed on the descriptive statistics for machine performance variables obtained showed that the results are significant for one of the response variables. Machine performance variables are significant at P < 0.05 for harvest rate.

关键字

收获块茎，块茎损伤，簇宽度，收获率，挖掘效率，堵塞。

简介

大多数温带作物的机械化收割已经取得了巨大进展;但对于热带作物，尤其是块茎作物来说，情况并非如此。大多数收割机的发展大大减少了这种作物的劳动、劳动力需求和生产成本。椰子是一种受欢迎的热带块茎作物;其他还有山药、木薯、生姜和红薯。

椰属植物的经济重要性

椰香是尼日利亚和世界热带地区的主要食物。可食用的球茎被烘烤、煮熟或捣成糊状作为食物[4］．嫩叶和叶柄也可以作为蔬菜或肉类补充剂食用。与薯类和木薯等相关块茎作物相比，它的优势之一是外观形态和养殖方法更简单;不拥有木质茎，不需要从经济上不重要的作物部位上用木桩进行机械支撑和无性繁殖。

文献综述

早期热带块根作物机械化收获的尝试始于犁的使用。其他类型的收割机包括马铃薯旋转机，电梯挖掘机，载人电梯挖掘机和完整的收割机。犁是一种拖拉机或牛拉的挖掘机，它有一个共享和举起的手指作为主要部件。在某些情况下，筛指附着在举指的后面，以便更好地分离。马铃薯旋转装置由一个水平的平股组成，它通过作物下面，使土壤和作物松弛和抬起。然后，这个质量被传递到一系列快速旋转的齿固定在一个轮毂，这是PTO或陆轮驱动。这些尖状物粉碎了土壤，把作物分开。升降机挖掘机由一个部分组成，它将土壤提升到一个连续的钢棒(链接输送机)或两个单独的链条。当作物移动到升降机的后部时，土壤脱落，升降机由搅拌器震动，土豆被送回地面供人工采摘。有人电梯挖掘机最初是作为半自动收割机发展起来的。 Pickers are stationed on the extended or an additional conveyer of the machine to pick out either potatoes or rubbish to produce a clean sample [2］．完整的收割机在收割机的一次操作中完成块茎的挖掘、分离、清洗和交付。

方法

在FUTA教研农场进行的初步现场试验中，确定了与设计类似块根作物收割机相关的土壤和作物参数。这种土壤特性包括;土壤阻力，排基宽度和高度。研究的作物性状为;簇属性，即每株的球茎数和簇宽度和块茎参数，即单个球茎的长度、直径和重量。并通过详细的文献研究，获得了类似土体接合工具设计所需的相关土体工程特性的设计数据，如土体黏聚力、c黏附、cα内阻角、φ、土体界面摩擦角、δ等。

对收割机进行了初步和详细的设计分析。接着是计算机辅助(AUTOCAD)的等距和正字图的机器及其组成部分。各种组件都是使用当地采购的材料制造的。整个机器后来组装起来;在大学的研究农场建立了一个椰子树农场，用于实地评估机器原型。三个实验区面积为144m × 10m，面积为144m²每块地有18行共300株椰子树，每公顷植物总数为20833株。2007年5月雨季开始时，人们对这片土地进行了翻耕、耙耙、垄沟，并种上了椰香cormels。

现场测量程序

机器产量的确定

通过机器在试验田上运行和指定的PTO旋转，确定挖掘的鸡芯的收获速度，并为每一行选择其他操作和执行参数(前进速度和耙角)，如地块布局所示。

挖掘损失的确定

收获的鸡芯在收获后不久就被收集起来。挖掘损失的确定方法是在机器通过后，将每块地土壤中剩下的所有球茎挖出，并将地面产品收集起来，贴上标签，装袋和称重。对机器的挖掘效率进行了两种类型的调查a)支架的提升效率b)球茎的提升效率。

数据分析

对收集到的数据进行分析，以确定三个操作参数(网速、前进速度和耙角)对机器性能指标的影响，这些指标包括:收获率、挖掘损失、块茎损伤以及由于机器调整和故障造成的时间损失。

使用Microsoft Excel软件包分析从现场测试中获得的数据，以获得所需的机器性能指标，使用在现场测试中获得的变量，如所示表1．

还对获得的数据进行了分析，以评估各处理之间的显著差异。以运行参数为自变量，拟合各响应变量(机器性能指标)的多元回归模型。

结果与讨论

对描述性统计中显示的结果进行的方差分析表明，只有两个响应变量的结果显著。机器性能变量对于HR (P< 0.05)和MAJ (P< 0.1)是显著的。这一结果与以前的一些研究相反，如Miscener等[3.]，沙玛等[5]和Culpin [1]，其中处理对执行性能的影响，特别是FEFF, DLOSS和堵塞直接受到所选操作参数的影响。未显示这些处理可能是由于在现场试验期间为维修、调整和数据收集而多次停止;拖拉机操作员的技能或其他环境因素。

采用多重比较的方法进行后续试验，以评估特定处理方法对所考虑的机器性能指标的显著性。附录iv对这一结果的总结表明，29%的处理意味着在0.05概率水平上测试的HR显著，而在同一水平上，只有15%的处理对MADJ显著。在P < 0.1时，HR和MADJ分别有39%和21%的治疗差异显著。比较FEFF、HCOM、DLOSS和CLOGG的处理方式，在0.05水平上显著性均小于10%，而在0.1水平上显著性分别为14%、15%、15.7和4.5%。

只有T7、T13和T16三个处理的SKSD与T3相比显著，而BD的所有治疗手段在测试水平上均不显著。

机器性能建模

以前进速度(FS)、腹板速度(WS)、前倾角(RA)及各变量间的相互作用为运行参数，拟合各响应变量的多元线性回归模型;Raws, rafs, rawsfs;作为自变量。对回归分析和方差分析进行了总结表2．

模型是。

a) HR = 3.375 + 2.163 FS

b) DEFF = 99.74 - 3.89 FS

c) DLOSS = -0.696 + 1.494 FS

d) CLOGG = 498.037 - 2.52 RAFS

e) MAJ = -29.57 + 151.84FS - 5.23 RAFS

f) SKSD = 2.95 - 0.104 RA - 0.008RAFS

g) BD = 1512 - 35RA

结果表明，因变量HR、MAJ和SKSD具有较好的拟合性。决定系数(R²)较高，分别为0.65、0.58和0.57。标准误差也较低，分别为2.77、111.44和0.37。这表明变量之间可能存在线性趋势。方差分析结果P < 0.05也有显著性差异

多元回归分析的结果还表明，FS是HR、DEFF和DLOSS的唯一可靠预测因子，尽管在R条件下，FEFF和DLOSS的线性关系似乎较弱²0.33和0.39。同样地，单独的前角和它与前进速度的相互作用被认为是一个可靠的预测跳过站。

结果还表明，操作速度也是一个良好的决定因素，在相互作用的因变量与实现耙角，这些包括堵塞(R²0.28)，跳过机架和机器调整的数量(R²0.58)。

参考文献

1. 卡尔平C. 1986，农业机械。格拉纳达酒吧。有限公司伦敦。第229页。
2. 霍金斯JC。1980年，《农业工程》。世界农业展望(1980)。联邦农业局。Pp 356 - 357;358 - 359。
3. Misener GC, Mc leod CD, Macmillan LP。1984年，马铃薯收获机样机的评价。美国农业工程师学会汇刊。7月版。P.24。
4. 飞利浦的助教。1977年,Cocoyam。一本农业笔记本。17 - 18页。
5. 沙玛AP，维尔马SR，博萨尔AS。摆动式马铃薯挖掘机的设计、开发及现场评价。亚非拉农业机械化。1986;17(3):60。