油菜在我国常年种植面积为700万公顷,产量1300万吨,其种植面积及产量占世界的1/3。然而,当前我国仍处于油菜机械化不发达地区,与美国、德国等发达国家相比水平较低,特别是收获机械化水平不高,发展较慢。针对机械化收获中油菜物料特性的研究,本文从油菜果荚及油菜茎秆两方面进行了研究。目前油菜联合收获最佳时期的确定通过人工肉眼观察油菜果荚并凭经验进行,还没有一种科学的方法对联合收获最佳时期进行预测,对油菜成熟度预测及判断的不准确,使得油菜联合收获机械的调度缺乏科学依据,从而导致各地区农机资源调配不合理、农机利用率较低。脱粒分离装置是油菜联合收获机的关键性能部件,通过脱粒钉齿对油菜果荚产生打击作用,使得油菜果荚炸口、开裂或粉碎,分离出油菜籽粒。物料流在脱粒空间内作螺旋运动,脱粒时间长,茎秆破碎严重,脱出物中果荚壳、碎茎秆和颖杂较多,清选难度大,收获损失率高。综上所知,针对油菜的物料特性研究的不足制约着我国油菜收获机械化的发展。本研究基于油菜物料特性,开展了油菜联合收获时期油菜成熟度预测,为油菜联合收获最佳时期的判断提出建议,为油菜联合收获机械调度和地区生产组织提供依据;开展了油菜茎秆破碎特性试验,得出各因素对茎秆破碎程度的影响规律及油菜茎秆破碎装置的最佳工作参数,为研制效率高、性能优的油菜联合收获脱粒分离装置提供参考。本课题的主要研究内容有:(1)提出了一种油菜成熟度预测的方法。开展了油菜果荚RGB(红绿蓝)色彩处理试验,运用matlab软件建立油菜果荚色调H值与油菜播种204 d后生长天数之间的数学模型,采用果荚色调H值大小实现对油菜成熟度判断,基于BP神经网络建立了油菜成熟度模型,并进行油菜成熟度预测。试验表明:油菜果荚表皮色调H值随天数的增加呈递增趋势,第13天与第14天的油菜果荚表皮预测H值分别为64.4640、64.4723,实验测量值分别为64.4296、64.4307,相差分别为0.053%、0.065%,其试验预测值与实际测量结果基本一致。(2)利用自制的油菜茎秆破碎特性试验装置,基于钉齿间距、滚筒转速、喂入量、茎秆直径等因素对油菜茎秆进行破碎性能试验,从油菜茎秆破碎程度和相关参数关系的角度进行分析,对破碎后不同长度的茎秆质量分数进行试验测定和分析,运用单因素试验探究了各因素对油菜茎秆破碎程度的影响规律;正交试验中直观分析方法对茎秆破碎程度的试验数据进行处理,得出油菜茎秆破碎装置在茎秆破碎程度最低时工作参数。单因素多指标试验结果表明:钉齿间距、滚筒转速为影响油菜茎秆破碎程度的主要因素;喂入量对油菜茎秆破碎程度影响不显著;随着喂入量的增加,滚筒钉齿与油菜茎秆接触更充分,使得破碎茎秆中长度小于70mm的茎秆质量分数较多,即在联合收获脱粒分离时,喂入量过多会导致脱出物中茎秆及颖杂成分较多。对破碎后最长10根茎秆长度影响最大的是茎秆直径。随着茎秆直径增加,最长10根茎秆平均长度变小,说明在油菜茎秆破碎过程中,茎秆直径越大,茎秆数量越少,在钉齿击打下越碎,从而得出联合收获脱粒分离脱出物中较碎的茎秆普遍来自直径较大的茎秆。正交试验结果表明:在油菜茎秆试样喂入量为40g/s下,取钉齿间距为40mm、滚筒转速为750r/min以及茎秆直径为7-9mm时,茎秆破碎率最低。