农业机械工程中联合收割机清选装置的结构优化与作业效率提升实践

一、引言

在农业现代化进程中，联合收割机的广泛应用极大地提高了农作物的收获效率，减轻了农民的劳动强度。清选装置作为联合收割机的核心组成部分，承担着将脱粒后的混合物（包括籽粒、秸秆碎屑、颖壳等）进行分离，以获取干净籽粒的重要任务。其工作性能的好坏，不仅影响着粮食的产量和质量，还对后续的粮食储存、加工等环节产生深远影响。随着农业种植规模的不断扩大以及对粮食质量要求的日益提高，如何提升联合收割机清选装置的结构性能与作业效率，成为农业机械工程领域亟待解决的关键问题。

二、联合收割机清选装置的工作原理与现状分析

2.1 工作原理

联合收割机清选装置通常采用风筛式结构，主要由风机、筛网、抖动板等部件组成。工作时，经脱粒装置脱出的混合物进入清选装置，风机产生的气流将较轻的杂质（如秸秆碎屑、颖壳等）吹走，同时抖动板和筛网的振动使混合物在筛面上不断跳动、翻滚，籽粒则通过筛网的筛孔落下，实现籽粒与杂质的分离。在这个过程中，气流的速度、流量以及筛网的结构参数、振动特性等因素相互作用，共同决定了清选装置的工作效果。

2.2 现状分析

目前，市场上的联合收割机清选装置在实际作业中仍存在一些问题。一方面，清选效果不理想，部分籽粒会随着杂质被吹出机外，造成籽粒损失；同时，一些杂质未能被有效分离，导致收获的粮食含杂率较高。另一方面，作业效率有待提高，在面对大规模的农作物收获时，清选装置的处理能力难以满足需求，影响了整体的作业进度。这些问题的产生，主要与清选装置的结构设计不够合理以及作业参数未能根据实际情况进行精准调整有关。

三、联合收割机清选装置的结构优化

3.1 筛网结构与尺寸的优化

筛网作为清选装置中实现籽粒与杂质分离的关键部件，其结构和尺寸对清选效果有着重要影响。针对不同作物的籽粒和杂质特性，设计了可调节筛孔尺寸的筛网结构。通过采用模块化的设计理念，将筛网分为多个独立的模块，每个模块的筛孔尺寸可以根据实际需要进行调整。对于小麦等颗粒较小的作物，可以选择较小筛孔尺寸的模块；而对于玉米等颗粒较大的作物，则可以更换为较大筛孔尺寸的模块。此外，还对筛网的形状进行了优化，采用了波浪形的筛网表面，增加了混合物在筛面上的运动路径和停留时间，提高了籽粒透筛的概率。通过实验对比，优化后的筛网结构在小麦清选过程中，籽粒损失率降低了约 30% ，含杂率降低了约 。

3.2 风机性能与风道设计的优化

风机是清选装置产生气流的动力源，其性能直接影响着清选效果。为了提高风机的风压和风量，并使气流分布更加均匀，对风机的叶轮结构进行了优化设计。采用了新型的叶片形状和布局方式，增加了叶轮的直径和叶片数量，提高了风机的输出功率。同时，对风道进行了重新设计，减少了风道的弯曲和阻力，使气流能够更加顺畅地到达筛面。在风道内部设置了导流板和均流装置，对气流进行整流和均化，确保筛面各处的气流速度和流量均匀一致。通过数值模拟和实验测试，优化后的风机性能得到了显著提升，筛面气流速度的均匀性提高了约 20% ，有效改善了清选效果。

四、联合收割机清选装置的作业参数优化

4.1 筛面倾角的选择

筛面倾角是影响混合物在筛面上运动状态和清选效果的重要参数之一。通过实验研究发现，不同作物和不同作业条件下，存在一个最佳的筛面倾角范围。对于小麦收获，当筛面倾角在 12°-15° 之间时，混合物在筛面上能够保持较好的流动性，籽粒透筛效果最佳，籽粒损失率和含杂率都能控制在较低水平。而对于水稻收获，由于水稻籽粒的形状和比重与小麦有所不同，最佳筛面倾角范围为 10^∘ - 13^∘ 。在实际作业中，操作人员可以根据作物种类和田间情况，通过调节筛面倾角调节机构，快速将筛面倾角调整到合适的范围。

4.2 振动频率的调控

筛网的振动频率对混合物的跳动和翻滚程度有着直接影响，进而影响清选效果。通过对不同振动频率下清选装置工作性能的测试，确定了针对不同作物的最佳振动频率。在小麦收获时，振动频率为 3-4Hz 时，混合物在筛面上的跳动高度和翻滚速度适中，能够使籽粒充分与筛网接触，提高透筛率。而在水稻收获时，由于水稻秸秆相对较长，为了避免秸秆缠绕在筛网上，振动频率可以适当提高到 4-5Hz 。为了实现振动频率的精准调控，在清选装置中安装了振动频率调节装置，操作人员可以通过控制面板方便地调整振动频率。

4.3 风机转速的调整

风机转速决定了气流的速度和流量，是影响清选效果的关键因素之一。根据不同作物的特性和喂入量的大小，需要合理调整风机转速。在收获密度较大、杂质较多的作物时，需要提高风机转速，以增强气流的吹送能力，将杂质有效吹走。而在收获密度较小、籽粒较轻的作物时，过高的风机转速可能会导致籽粒被吹出机外，因此需要适当降低风机转速。通过在风机上安装变频调速装置，操作人员可以根据实际作业情况，实时调整风机转速，确保清选装置在最佳状态下工作。

五、优化后的联合收割机清选装置作业效果验证

为了验证优化后的联合收割机清选装置的实际作业效果，进行了田间试验。试验选取了小麦和水稻两种主要农作物，在不同的田块和作业条件下进行了对比测试。试验结果表明，优化后的清选装置在小麦收获中，籽粒损失率降低至 0.8% 左右，含杂率控制在 1.8% 左右，作业效率比优化前提高了约 25% ；在水稻收获中，籽粒损失率降低至 1.5% 左右，含杂率控制在 2.5% 左右，作业效率提高了约 20% 。与传统的清选装置相比，优化后的清选装置在清选效果和作业效率方面都有了显著提升，能够更好地满足农业生产的实际需求。

六、结论

通过对联合收割机清选装置的结构优化和作业参数优化，有效提高了清选装置的作业效率和清选效果，降低了籽粒损失率和含杂率，为农业生产带来了显著的经济效益和社会效益。然而，随着农业技术的不断发展和农作物种植结构的变化，对联合收割机清选装置的性能要求也将不断提高。

参考文献

[1]仲子棋，马骏，沈进元. 履带式联合收割机脱粒清选装置的定期检查与常见故障分析[J].林业机械与木工设备，2025，53（07）：63-65.DOI：10.13279/j.cnki.fmwe.2025.0091.

[2]关群. 凯斯轴流收割机助力京郊“ 三优麦田” 高效收获[J].农机科技推广，2025，（06）：63.

[3]朱召勇. 淮北地区小麦联合收割机作业参数优化与籽粒损失率关联性研究[J].农业科技创新，2025，（16）：50-52.