脱粒装置是油菜联合收割机的重要工作部件,也是油菜机械收获过程中粉尘主要产生源。在进行油菜机械收获时,脱粒装置在将油菜植株破碎实现有效脱粒的同时,也会产生大量粉尘。脱粒产生的大量粉尘被直接排出机外,严重危害作业人员身体健康,污染环境,沉积于机具热源处阻隔散热易引发火灾等问题日益凸显,随着农业可持续发展理念的不断深入,绿色低尘收获机具成为农业机械研发的重要方向。针对粉尘危害问题,本文开展了油菜轴流脱粒装置作业粉尘产生的试验研究。探索了脱粒装置作业参数与产尘浓度峰值、脱粒损失之间的关系,获得脱粒装置最优作业参数组合及脱粒产尘的部分物理特性,为后续农作物收获降尘、除尘方案的制定,开展绿色收获提供参考。本文主要研究内容包括:(1)油菜机械收获作业环境分析。目前,我国油菜收割机仍以中小型为主,驾驶室多为开放式,收获时产生的粉尘会直接与作业人员接触。对油菜机械收获时驾驶室处呼吸性粉尘浓度、总粉尘浓度进行检测,检测结果显示:呼吸性粉尘浓度峰值为68.5mg/m3,均值为28.3mg/m3,总粉尘浓度峰值为144.3mg/m3,均值为60.9mg/m3,各粉尘浓度值均远超谷物粉尘4mg/m~3的时间加权平均容许浓度。(2)分析了谷物脱粒装置的结构组成及工作原理,生产性粉尘的理化特性及危害,确立了油菜轴流脱粒产尘试验的整体研究方案。针对我国油菜配套脱粒装置使用情况,设计了一种纵轴流钉齿式脱粒装置用于脱粒产尘试验。针对脱粒产尘的收集设计了一款脱粒集尘滤袋并完善了脱粒粉尘浓度检测设备的配套使用,以便对脱粒产尘浓度、产尘量、粒度分布等物理特性进行检测分析。(3)对油菜含水率、脱粒滚筒转速与脱粒产尘量的关系进行试验研究。通过集尘滤袋与分层筛相配合对脱粒产生的粉尘进行收集筛分,将获得的粉尘样品平衡水分后称量。结果显示:含水率与产尘量呈负相关性,随着含水率的降低其产尘量呈倍数上升;滚筒转速与产尘量之间非正相关,随着滚筒转速的增加产尘量先上升后降低。利用激光粒度分析仪对所收集到的粉尘样品进行粒度分布检测。检测结果显示:样品粒径范围为20μm～1800μm,中位径值为686.2μm,以500μm为界可燃性粉尘与可燃性飞絮同时存在。(4)为保证粉尘浓度检测数据具有代表性,能准确反映脱粒产尘情况,对粉尘浓度检测位置进行选取。在脱粒台架上建立坐标系,根据滚筒凹板筛下脱出物料轴向分布情况,选取X=700mm的轴切面为粉尘浓度检测平面。根据呼吸性粉尘浓度峰值在检测平面的分布及各检测点受外界干扰情况,选取坐标点(700,700,0)为粉尘浓度检测点。(5)油菜脱粒产尘台架试验研究。根据油菜脱粒产尘分析结果,选取滚筒转速、脱粒间隙、钉齿间距为试验因素开展单因素试验,得到脱粒损失率和呼吸性粉尘浓度峰值随各试验因素的变化规律。为探究脱粒装置作业参数与脱粒损失率、呼吸性粉尘浓度峰值之间的关系,以滚筒转速、脱粒间隙、钉齿间距为试验因素,以脱粒损失率、呼吸性粉尘浓度峰值为试验指标,进行三元二次回归正交旋转组合试验。建立了各因素与脱粒损失率、呼吸性粉尘浓度峰值之间的回归模型,分析各因素对指标的影响并对各因素进行优化。试验结果表明,各因素对脱粒损失率的影响大小顺序为:脱粒间隙>滚筒转速>钉齿间距;各因素对呼吸性粉尘浓度峰值的影响大小顺序为:钉齿间距>脱粒间隙>滚筒转速。试验获得的优化参数为:滚筒转速548r/min、脱粒间隙19.4mm、钉齿间距150mm。对试验所得最优参数进行验证试验,结果表明,脱粒损失率为0.47%,呼吸性粉尘浓度峰值为31.62mg/m3,脱粒损失率相对误差为2.13%,呼吸性粉尘浓度峰值相对误差为4.59%。相对误差较小,优化模型可靠。